При составлении схемы раскроя бревна весьма желательно оперировать данными о том, какие доски в поставе имеют высокую вероятность сохранения качества при сушке, а какие могут его понизить и по какой причине. Сегодня материалов таких исследований в завершенном виде пока нет, однако некоторую информацию, касающуюся аспектов процесса сушки, мы можем довести до сведения читателей*.

Традиционные способы группового раскроя бревен на пиломатериалы обеспечивают объемные, валовые показатели производства. При составлении схем раскроя бревен на пиломатериалы ответственного назначения не прогнозируется их качество при последующей сушке.

Часть материалов в результате сушки переходит в более низкие сорта, часть – в технический брак, так что для изготовления изделий не годится. Потери пиломатериалов из-за технического брака при сушке в условиях использования традиционных способов распиловки бревен не сокращаются.

Проблема качества сушки возникла одновременно с появлением первых сушильных камер и продолжает оставаться острой. Даже в последнее время, когда на производствах используются высокотехнологичные сушильные камеры и эффективные режимы сушки, соблюдение параметров которых на протяжении всего процесса обеспечивается компьютерами, потери пиломатериалов из-за дефектов сушки все еще велики. По остаточным напряжениям и градиенту конечной влажности современные сушильные камеры дают удовлетворительное качество, но по короблению и растрескиванию пиломатериалов еще весьма далеки от совершенства.

Даже при сушке экспортных пиломатериалов конечной влажностью 18–20% выход попутной пилопродукции составляет 25–30%. Снижение сортности вызвано главным образом чрезмерным короблением и пластевыми трещинами в древесине. Причем можно часто наблюдать, как в одном и том же ряду высушенного штабеля пиломатериалов рядом находятся качественные доски и доски с чрезмерным короблением и заметными пластевыми трещинами. Здесь просматривается влияние какого-то невыясненного доселе фактора, если считать, что условия режима сушки и укладки пиломатериалов одинаковы, а результат все-таки разный…

Известно, что качество сушки досок радиальной распиловки заметно выше, чем тангенциальных досок. Но при реализации различных схем распиловки получить только радиальные пиломатериалы не всегда возможно. Согласно имеющейся в литературе информации, эта задача будет близка к своему решению при распиловке бревен диаметром 38–40 см и больше. Учитывая, что в современных условиях пиловочник чаще всего меньшего размера, при распиловке будут получены радиальные, полурадиальные и тангенциальные пиломатериалы.

Первопричина многих дефектов и своеобразный тормоз при попытках интенсификации режимов сушки пиломатериалов – возникающие в них внутренние напряжения. В свою очередь, главной причиной появления напряжений считается градиент гигроскопической влажности по сечению материала. И в основном это справедливо. Как справедливо и то, что внутренние напряжения в пиломатериалах возникают и при отсутствии градиента гигроскопической влажности.

Древесина – неоднородный материал с криволинейной анизотропией, из-за неоднородности свойств даже при равномерном высушивании (то есть при отсутствии градиента влажности) в ней будут появляться внутренние напряжения. И вот эти напряжения, возникающие из-за анизотропии древесины, вместе с внутренними напряжениями вследствие градиента гигроскопической влажности могут достигнуть опасной величины и вызвать пластевое растрескивание доски. При несимметричной эпюре внутренних напряжений по толщине доски форма сечения будет искажена – появится поперечное (в виде желоба) коробление.

Если такая доска расположена в нижних рядах сушильного штабеля, то под действием веса вышележащего материала поперечное коробление подавляется и доска остается плоской. Однако возникающее при этом дополнительное внутреннее напряжение при механическом ограничении поперечного коробления вызовет опасность пластевого растрескивания и уж обязательно повышенные остаточные напряжения, эпюра которых по толщине доски имеет несимметричный характер.

Дополнительные напряжения целиком зависят от местоположения доски в поставе при распиловке бревен. Это служит достаточным основанием для того, чтобы главные причины снижения качества сушки пиломатериалов подразделить на две группы. Первая определяется технологическим фактором: сюда можно отнести состояние подштабельной базы (неровная, собранная из треков или жесткая, ровная платформа), разнотолщинность поступающего на сушку материала, разнотолщинность прокладок, нарушение правил укладки прокладок в штабеле, нарушение параметров режима сушки и др. Вторая определяется особенностями строения древесины и анизотропией ее свойств.

Обеими группами причин снижения качества сушки пиломатериалов можно управлять. Первой – путем дальнейшего совершенствования конструкций сушильных камер, лесопильного оборудования, созданием эффективных и безопасных, управляемых компьютерами режимов сушки, соблюдением правил формирования сушильных штабелей. Второй – за счет использования природных особенностей древесины при составлении схем раскроя пиловочника, обеспечивающих получение пиломатериалов, качество которых остается высоким после сушки. Для управления второй группой причин требуется дополнительная информация о тех свойствах пиломатериалов, которые негативно повлияют на их качество при сушке.

Многочисленные исследования посвящены совершенствованию конструкций сушильных камер, разработке и внедрению наиболее совершенных режимов сушки, современных аэродинамических и тепловых установок, машин для формирования сушильных штабелей.

Появившиеся в России импортные сушильные камеры оснащены самыми современными средствами контроля и управления процессом сушки. Однако зачастую практики сетуют, что зарубежными производителями декларируется обеспечение высокого качества сушки, но на самом деле улучшения нет!

Полностью с критическими замечаниями в адрес зарубежного оборудования согласиться нельзя. Оно обеспечивает равномерность просыхания материала по высоте и длине штабеля, а также (в допустимых пределах) конечный градиент влажности по толщине досок, в пределах нормы остаточные напряжения, приемлемую продолжительность сушки. Однако потери материала из-за коробления и растрескивания и в таких камерах все же есть. Часть досокпосле сушки характеризуется заметной разнотолщинностью.

Перед подготовкой пиломатериалов к сушке необходимо ответить на два вопроса: «Что сушим?» и «Для чего сушим?».

Получение высококачественных сухих пиломатериалов изначально предполагает использование высококачественного пиловочника. Если полученные при распиловке пиломатериалы будут использованы в сыром виде, без высушивания, то в схеме раскроя бревен необходимо добиваться максимального объемного выхода при распиловке. У части выпиливаемых без учета природных особенностей древесины и затем подвергаемых сушке пиломатериалов понизится сортность, часть из них перейдет в технический брак. Стремление получить в таких случаях максимальный объемный выход при распиловке может обернуться максимальными потерями в результате сушки.

На взгляд авторов публикации, главными свойствами древесины, определяющими ее напряженно-деформированное состояние, следует считать анизотропию усушки и упругих характеристик по структурным направлениям. Коробление пиломатериалов является наиболее ярко выраженным дефектом сушки. Источником коробления служит неодинаковая усушка по толщине и длине доски. Усушка и коробление – особенности, органически присущие древесине как природному анизотропному материалу.

В комплексе эти свойства оказывают влияние на сопротивление пиломатериалов и предотвращение поперечного коробления, которое можно определить экспериментально и подтвердить соответствующим расчетом. Чем выше сопротивление досок предотвращению коробления, тем в большем количестве верхних рядов в штабеле будут находиться покоробленные доски, тем больше будут появляющиеся в них при сушке внутренние напряжения, тем значительнее разнотолщинность досок.

 

Анизотропия усушки древесины в направлении поперек волокон.

Наибольшая усушка происходит в тангенциальном направлении. Она примерно в два раза превышает усушку в радиальном направлении. Усушка в продольном направлении на порядок ниже, и ею на практике пренебрегают. Даже в современных справочниках по сушке древесины почти отсутствуют данные о коэффициенте продольной усушки. Продольная усушка по отношению к усушке поперек волокон, как считают специалисты, малозначительна. Однако если поперечное коробление при сушке доски до влажности 10% достигает предельного значения для нулевого, первого и второго сортов при ее ширине 150 мм, то продольное коробление – уже при длине доски 3 м.

И в самом деле, продольное коробление по пласти и кромке досок весьма значительно. Пренебречь можно не продольным короблением, а отсутствием его влияния на внутренние напряжения в поперечном сечении пиломатериалов. В древесине направление наибольшей усушки не всегда совпадает с направлением главных осей анизотропии.

То, что при сушке пиломатериалов одновременно с изменением линейных размеров происходит искажение углов, вызывает назначение дополнительных припусков для механической обработки. Главная причина появления разнотолщинности пиломатериалов – неодинаковая усушка древесины в разных структурных направлениях. Зная свойства анизотропии усушки древесины, можно прогнозировать разнотолщинность сухих пиломатериалов на стадии схем раскроя бревен на пиломатериалы, что позволит сократить потери древесины при распиловке, сушке и механической обработке.

Усушка древесины в любом направлении по отношению к волокнам характеризуется коэффициентом усушки, представляющим собой отношение абсолютной деформации усушки к ее размеру в абсолютно сухом состоянии. Усушка в радиальном направлении характеризуется коэффициентом радиальной усушки Кr, в тангенциальном направлении – Кt.

В задачах механики относительная деформация усушки при изменении гигроскопической влажности представляет собой отношение абсолютной деформации к размеру образца при его влажности, соответствующей точке насыщения волокна.

В справочнике Бориса Уголева «Испытания древесины и древесных материалов»* содержатся пересчитанные значения коэффициентов усушки для таких случаев.

Для исследования анизотропии усушки в направлении поперек волокон в древесиноведении рекомендована известная формула:

(1)

которая не учитывает появления угловых деформаций усушки. Не противоречащей подобной задаче о температурных деформациях в теории деформированного состояния тела и соотношениям (11) и (15) (см. ниже) является формула:

(2)

которая свидетельствует о том, что при переходе от радиального направления к тангенциальному коэффициент усушки приобретает третье экстремальное значение при угленаклона годичного слоя к пласти доски 30°. Анизотропию усушки некоторых пород древесины в направлении поперек волокон иллюстрирует рис. 1. Наибольшая усушка имеет место не посредине пласти доски, как считалось ранее, она неодинакова, причем в некоторой узкой области, в середине усушка внутренней пласти превышает усушку наружной пласти.

(3)

Если отношение длин хорд больше единицы, усушка внутреннего слоя будет превышать усушку наружного слоя.

Владимир Глухих , д-р техн. наук, профессор СПбГЛТА
Анна Акопян , магистрант СПбГЛТА
Наталья Красн ых, аспирантка СПбГЛТА

Журнал  ЛесПромИнформ

Ваша помощь в развитие проекта

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *


9 + = шестнадцать

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>

Текущий опрос
А на какой ленточной пилораме пилите вы?
результаты
Помощь в развитие проекта
ТОП-7 Ленточных пилорам

по мнению проекта PilaRun.ru
!!!СКОРО!!!

Рубрики Свежие комментарии