Л П И № 2 '2 0 11 w w w .le s p ro m in fo rm .ru - ЛесПромИнформ

сушка древесины104Устраните причину,исчезнет и болезньSublata causa, tollitur morbus. <strong>П</strong>еревод этого мудрого изречения вынесен в заглавие.А смысл, заключенный в этой фразе, весьма четко указывает путь к решению проблемпри поиске основных причин, вызывающих при сушке растрескивание древесной пилопродукции,а также методов защиты древесины от этого дефекта.Древесина по характеру взаимосвязис содержащейся в ней влагеотносится к капиллярно-пористым коллоиднымматериалам с типичной, ярковыраженной анизотропией, посколькуее свойства существенно различаютсяпо разным структурным направлениям.Даже в одном структурном направлениисвойства древесины не остаютсяпостоянными, так как она представляетсобой неоднородный слоистыйматериал.Все приведенные ниже рассужденияотносятся к конвективно-тепловойсушке древесных продуктов, наиболеешироко представленной в настоящеевремя как в России, так и на большинствепредприятий, связанных сдеревообработкой, в европейскихстранах, США, Канаде и др.Общеизвестно, что процесс сушкикапиллярно-пористого коллоидногоматериала сопровождается неравномернымраспределением влажностипо его объему. <strong>П</strong>ри сушке древесинынеравномерность влажности по толщиневызывает неравномерную усушкуи является причиной появления внутреннихнапряжений.На первом этапе сушки черезопределенное время после началапроцесса влажность поверхностныхслоев древесины становится нижепредела насыщения клеточных стенок,в то время как внутренние слоиеще содержат свободную влагу. <strong>П</strong>риэтом поверхностные слои начинаютусыхать, то есть сокращаться в размерах,в то время как размер неусыхающихвнутренних слоев остаетсяпостоянным. Благодаря прочной связислоев древесины фактические размерыобразца пилопродукции при усушкебудут одинаковы для всего сортимента.Таким образом, наружные слоиоказываются в растянутом (по отношениюк нормальному) состоянии и в нихпоявляются растягивающие внутренниенапряжения. С другой стороны,усилия, возникающие в наружныхслоях древесного сортимента, вызываютво внутренних слоях противодействующиеим усилия и напряженияобратного знака (сжимающие). Обобщимсказанное: усушка древесины приналичии перепада влажности по толщинесортимента вызывает в началепроцесса сушки появление напряжений– растягивающих поперек волоконснаружи и сжимающих внутри сортиментов.Неравномерность линейнойусушки наружных и внутренних слоев,являющаяся следствием пластическихдеформаций, вызывает перемену знаканапряжений в конце сушки (сжатие– на поверхности, растяжение – вовнутренних слоях сортиментов).Учитывая анизотропное строениедревесины необходимо при сушке рассматриватьпроцесс с учетом различийв усушке в разных направленияхструктурного строения древесины.Различия в тангенциальной и радиальнойусушке оказывают существенноевлияние на характер и величинувнутренних напряжений при сушке.В пилопродукции радиальной распиловкиразличия в тангенциальнойи радиальной усушке не вызываютсущественных деформаций или напряжений.В сортиментах тангенциальнойраспиловки наружный слой поверхности(более удаленная от центрасортимента), направление разрезакоторой приближается к тангенциальному,будет усыхать больше противоположногослоя (заднего) поверхностисортимента, приближающейся крадиальной. <strong>П</strong>илопродукция при этомбудет подвержена риску коробления.Если такому короблению препятствуетвнешняя нагрузка (масса вышележащегоматериала в сушильном штабеле),в пиломатериалах будут возникатьнапряжения – растягивающие налицевой и сжимающие на заднейповерхности.Таким образом, если образовывающиесяпри сушке внутренниенапряжения, связанные с анизотропиейстроения древесины и неравномернымраспределением влажностипо толщине, в той или иной точке пообъему сортимента достигнут пределапрочности, произойдет разрушение(растрескивание) материала в зонедействия растягивающих напряжений,то есть на первой стадии сушки – наповерхности, а на конечной стадии –внутри сортимента.Совсем избежать в древесиневнутренних напряжений при конвекционнойсушке невозможно. Строжайшимсоблюдением технологическойдисциплины по всем многочисленнымпунктам можно в производственныхусловиях обеспечить такое проведениесушки, что возникающие напряженияне достигнут предела прочности древесиныпри растяжении поперек волокон.Следовательно, в этих случаяхвозникает надежда на проведениесушки без образования трещин (растрескивания)в высушиваемой пилопродукции.Такой вывод приемлемдля древесины, полученной из деревьев,росших много лет в идеальныхприродных условиях, с минимальнымсодержанием пороков, которые присущидревесине как природному материалуи могут оказывать в определенныхусловиях весьма существенноевлияние на ее физико-механическиехарактеристики. Результатом воздействиябольшого количества лесоводственныхфакторов на состояниедревесины при ее росте является вряде случаев определенное снижениенекоторых механических свойств(в нашем случае особое требованиепредъявляется к сопротивляемостидревесины растягивающим усилиямпоперек волокон), что может привестик образованию трещин дажепри идеальном проведении процессасушки пиломатериалов из древесинызаданной породы и толщины.К сожалению, при современномуровне развития деревообрабатывающихпредприятий, использующих длясвоего производства обезличенныеполуфабрикаты, не представляетсявозможным проследить череду лесоводственныхфакторов, оказывающихвлияние на качество древесины в процессеее произрастания и становящихсяисточником причин, которые впоследующем могут привести к растрескиваниюдревесины при сушке. Невсе лесоводственные факторы хорошоизучены, тем более что для разныхусловий произрастания в настоящеевремя отсутствуют конкретные данныепо влиянию определенного фактора наизменение прочности древесины приросте. В качестве примера приведемрезультаты исследований, которые указываютна непосредственную связьусловий произрастания и физикомеханическихсвойств древесины.На физико-механические свойствадревесины влияют следующие(неуправляемые или плохо управляемыев процессе роста деревьев)лесоводственные факторы:• происхождение и форма дерева;• возраст заготавливаемой древесины;• условия произрастания деревьев(климат, состояние почвы, положениедерева в древостое);• наличие ухода за древостоем;• уход за почвой и ее состояние(особенно почвенных вод);• окорение на корню и наличиеподсочки.На основе исследований древесиноведовРоссии были выделеныосновные факторы воздействия лесоводственныхусловий на состояниедревесины.<strong>П</strong>оказатели физико-механическихсвойств древесины с годами повышаютсядо некоторого предела, достигаютмаксимума и при дальнейшемстоянии дерева на корню начинаютснижаться. Как показали многолетниенаблюдения, в перестойных деревьяхпериферическая зона ствола состоитиз очень узких годичных слоев спониженным содержанием позднейдревесины. Вследствие этого физикомеханическиесвойства древесинызаметно ухудшаются, что влечет засобой снижение средних показателейсвойств древесины всего ствола.Комплекс факторов, оказывающихвлияние на свойства растущейдревесины, включает географическуюобласть расположения древостоев,высоту над уровнем моря, среднююгодовую температуру в зоне произрастания,количество осадков, почвенныеусловия, положение дерева в древостоеи т. п. Отметим отдельные взаимосвязив природе, в определеннойстепени формирующие состояние древесины,которая в дальнейшем будетзаготовлена и подвергнута сушке. Степеньвлияния климатических факторовна свойства древесины зависит отразмеров области распространенияпороды. Это влияние четче выражаетсяв случае древесины широко распространенныхпород (например, сосны).<strong>П</strong>ри продвижении с запада на востокфизико-механические свойства древесинысосны несколько ухудшаются, вто же время у сибирской лиственницыи сибирского кедра обнаруживаетсятенденция к улучшению этих свойств.Различные тенденции характерны вэтом отношении для твердых кольцесосудистых(ясень, дуб), лиственныхрассеянно-сосудитых пород (береза,осина), но для пород с малой областьюраспространения, более требовательныхк условиям произрастания (дуб),влияние климатических факторов нафизико-механические свойства древесинымало заметно.<strong>П</strong>оложение дерева в древостоеоказывает определенное влияние насвойства древесины. <strong>П</strong>о действующейв России классификации все деревьяв древостое делят по размерамна пять классов. Резкая разница вовнешнем виде и размерах деревьевкрайних классов (I и V), естественно,ставит вопрос о том, отражается лии, если да, в какой мере на физикомеханическихсвойствах древесиныпринадлежность деревьев к тому илииному классу.Наиболее высокие показателифизико-механических свойств ухвойных пород (лиственницы, сосны,ели) присущи древесине из деревьевIII, отчасти II класса. У наиболеерослых деревьев (I класса) и остановившихсяв росте (IV и особенноV класса) древесина имеет пониженныепоказатели свойств (отклонения дляглавных свойств достигают 10…15%).<strong>И</strong>сследования лиственных пород(дуб, береза, осина) выявили другуюпротивоположность: наиболее высокиепоказатели физико-механическихсвойств наблюдаются у самых крупныхдеревьев I класса, с уменьшениемразмеров деревьев (от I до V класса)свойства древесины ухудшаются.Влияние мероприятий ухода задревостоями тоже сказывается насвойствах древесины и может служитьизначальной причиной образованиятрещин в дальнейшем – при сушкесортиментов. Установлено, например,что в результате рубок ухода, вызывающихизменение светового режимадля остающихся деревьев, приростдуба по диаметру возрастает с одновременнымувеличением содержаниямеханических элементов, процентапоздней древесины и плотности (на8…9%).Наиболее высокие показателисвойств древесины сосны в некоторыхобластях России наблюдаются приполноте 0,8…0,9; при изреживаниидревесины, то есть при меньшей полноте,показатели физико-механическихсвойств древесины сосны понижаются.Древесина светового прироста ели излесов <strong>Л</strong>енинградской области, нарастаяпосле проходной рубки, имеетпониженные показатели механическихсвойств (до 10%), в том числеи предела прочности при растяжениипоперек волокон (фактор образованиятрещин при сушке сортиментов).<strong>П</strong>ри проведении исследований такженаблюдалось, что со снижением полнотыдревостоев сосны и ели при прореживаниях(характерных для сегодняшнеговедения лесного хозяйствабессистемных рубках) сучковатостьстволов повышается (дополнительныйпорок древесины – завиток), аформа ствола ухудшается (проблемыпри распиловке на пиломатериалы сизменением параметров строения древесины).Естественно, при получениипилопродукции из такой древесинырезко снижается сортность вырабатываемыхсортиментов. <strong>И</strong>сследованиямилаборатории сушки <strong>Л</strong>есотехническойакадемии давно доказано: чем нижесорт пиломатериалов, получаемых изкруглого леса при распиловке, темвыше вероятность образования дефектов(в первую очередь трещин) припоследующей сушке.105<strong>№</strong> 2 (76) 20<strong>11</strong><strong>№</strong> 2 (76) 20<strong>11</strong>