Сушка пиломатериалов

Категория:
Производство конструкций из дерева


Сушка пиломатериалов

Заводское изготовление клееных деревянных конструкций начинается с камерной сушки пиломатериалов. Сушка необходима для того, чтобы обеспечить необходимую точность механической обработки древесины, предупредить появление внутренних напряжений, устранить растрескивание и коробление деревянных элементов при эксплуатации, обеспечить возможность склеивания и окрашивания конструкций, а также повысить биологическую стойкость древесины. Камерной сушке пиломатериалов предшествует атмосферная сушка.

В зависимости от условий использования пиломатериалов различают несколько категорий качества сушки:
1) до транспортной влажности (для снижения массы транспортируемой древесины);
2) до эксплуатационной влажности (для механической обработки и сборки деталей с различной степенью точности);
3) до влажности, позволяющей использовать детали без условия их взаимозаменяемости (временные сооружения, тара и т. п.).

Сушка пиломатериалов включает несколько этапов, главные из которых — формирование сушильных штабелей, проведение и контролирование процесса сушки, кондиционирование и выдерживание пиломатериалов после сушки. Пиломатериалы укладывают в штабель горизонтальными рядами, отделяемыми прокладками. Укладка может быть сплошной и с промежутками — в зависимости от направления и способа циркуляции воздуха в сушильных установках. В штабель укладывают доски только одной толщины, при этом укладка может быть пакетной (из предварительно собранных пакетов) и беспакетной. Для беспакетной укладки применяют вертикальные подъемники, а для пакетной — автопогрузчики и траверсные тележки с подъемниками. На предприятиях, имеющих большое сушильное хозяйство, используют специальные пакетоформовочные машины. Формирование пакетов и штабелей производится на территории сушильного отделения.

Пиломатериалы подают со склада на транспортерных тележках по входным путям и на подштабельных опорах формируют штабеля. По траверсному пути штабеля направляют на загрузочных тележках к дверям сушильной камеры и по загрузочной колее закатывают в камеру. Высушенные пиломатериалы транспортируют в обратном порядке на площадку, где они проходят стадию кондиционирования.

Пиломатериалы сушат в камерах непрерывного или периодического действия, работающих по принципу конвективного, радиационного, высокочастотного или электроиндукционного нагрева. Основным способом является конвективная газопаровая сушка, при которой необходимое для испарения влаги тепло подводится к древесине при помощи нагретого воздуха, топочных газов или перегретого пара. Среда, окружающая древесину в процессе сушки, называется сушильным агентом. При конвективном способе агентами сушки могут быть не только воздух или пар, но и гидрофобные жидкости.

Рис. 1. Схема организации сушильного отделения: 1 — колея транспортерных тележек для подачи пиломатериалов; 2 — четырехпакетный штабель; 3 — подштабельные опоры; 4 — траверсный путь; 5 — пути загрузки и выгрузки штабелей; 6 — штабеля, кондиционируемые после сушки; 7 — загрузочная колея; 8 — сушильная камера

В производстве деревянных клееных конструкций чаще используют камеры периодическго действия, при работе которых периодически чередуются циклы, состоящие из полной загрузки камеры штабелями, контролирования сушки и полной разгрузки камеры. Это преимущественно воздушные камеры, сборные или стационарные, с принудительной циркуляцией сушильного агента.

Из существующих конструкций сушильных камер наиболее совершенны сборные камеры периодического действия (рис. 2). Это цельнометаллические сооружения с тепловой изоляцией в блочном исполнении. Они оборудованы вентиляторами, паровыми калориферами, вспрыскивателями воды, впускными и выпускными клапанами. Процесс сушки в таких камерах полностью автоматизирован. Значительно реже используются камеры для сушки пиломатериалов электроиндукционным и диэлектрическим (высокочастотным) способами, а также ванны для высокотемпературной сушки в гидрофобных жидкостях, главным образом петролатуме.

В процессе сушки влага в древесине перемещается из внутренних слоев к поверхности и испаряется в окружающую среду. Так как скорость испарения выше скорости перемещения влаги, наружные слои древесины высыхают быстрее и стремятся сократиться в объеме. Этому препятствуют внутренние слои, из которых влага еще не успела удалиться. В результате возникают усилия, растягивающие наружные слои так, что в них могут образоваться трещины. Поэтому при сушке необходимо, чтобы скорость испарения влаги с поверхности (скорость влагоотдачи) не превышала скорости продвижения влаги из внутренних слоев. Этого добиваются, подбирая соответствующие режимы сушки.

Рис. 2. Схема цельнометаллической сборной сушильной камеры периодического действия: 1 — впускной клапан для воздуха; 2 — выпускной клапан; 3 — осевой вентилятор; 4— четырехпакетный штабель досок; 5 — воздуховод; 6 — паровой калорифер; 7 — впрыскиватель воды

Различают мягкие, нормальные, форсированные и высокотем-пературные режимы сушки. Мягкие режимы обеспечивают полное сохранение физико-механических свойств древесины, нормальные Допускают незначительное их изменение после сушки, а форсированные приводят к заметному (до 20%) снижению прочности пиломатериалов. В зависимости от начальной влажности древесины и толщины досок камерную сушку по мягким режимам ведут при температуре не более 60 °С, по нормальным — не более 80… 100 °С, по форсированным — не более 120… 130 °С. Высокотемпературная сушка проводится в среде перегретого пара или в гидрофобных жидкостях, нагретых до 140… 150 °С.

Для пиломатериалов, идущих на несущие конструкции, применяют обычно мягкие режимы сушки, характеризуемые перепадом влажности от 1,5 до 2,5% на 1 мм толщины материала. Для сушки пиломатериалов, идущих на ограждающие конструкции, применяют нормальные режимы, при которых перепад влажности в досках составляет 2…3,5% на 1 мм толщины. Перепад влажности определяется по секциям послойной влажности, отпиливаемых от образцов, помещенных в камеру вместе с высушиваемым материалом.

Примечания: 1. tc — температура сухого термометра, °С; tM — температуря мокрого термометра, °С; <р — степень насыщенности среды. 2. В числителе — параметры для мягких режимов; в знаменателе — то же, для нормальных режимов.

Кроме температуры режимы сушки характеризуются степенью насыщенности сушильного агента и психрометрической разностью (табл. 4.1). Степень насыщенности — это отношение абсолютной влажности воздуха к его влагоемкости при данной температуре, а психрометрическая разность — разница в показаниях сухого и смоченного (мокрого) термометров. Эти параметры изменяются в процессе сушки по ступеням в зависимости от влажности древесины, размеров и назначения высушиваемых материалов. С увеличением психрометрической разности повышается жесткость режима, возрастает интенсивность испарения влаги из древесины.

Перед началом сушки пиломатериал нагревают, для чего в камеру подают сушильный агент с температурой, на 5°С превышающей температуру первой ступени режима сушки. Нагревание ведут при одинаковых показаниях сухого и мокрого термометров. Длительность начального нагревания составляет 1 … 2 ч на 1 см толщины материала.

В процессе сушки контролируют текущую влажность древесины и напряжения в ней. По значению текущей влажности вырезанных из досок контрольных образцов судят о возможности перехода на следующую ступень режима или окончания процесса. При появлении в материале значительных напряжений сушку временно приостанавливают и производят промежуточную тепловлагообработ-ку досок воздухом повышенной температуры и влажности.

Характер и величину напряжений в древесине при ее сушке определяют по силовым секциям, которые выпиливают из торцовых срезов. Если зубцы секции остаются прямыми, то напряжений в материале нет и перепад влажности отсутствует (рис. 4.3, а). Если влажность в наружных слоях выше, чем в середине материала, зубцы изгибаются внутрь (рис. 4.3, б). Это свидетельствует например, о чрезмерной интенсивности тепловлагообработки в камере. Изгиб зубцов наружу (рис. влажности материала. По окончании тепловлагообработки поверхность пиломатериалов подсушивают в течение 1…4 ч при параметрах последней ступени режима, затем охлаждают материал до 30… 40 °С со скоростью примерно 1 ч на 1 см толщины материала.

Рис. 3. Деформации силовых секций: а — при отсутствии перепада влажности по толщине пиломатериала; б — при движении влаги к периферии; в —при высушивании пиломатериала с поверхности (начальный период сушки)

Рис. 4. Изменение формы поперечного сечения и коробление досок в процессе сушки:

После окончания камерной сушки пиломатериалы выдерживают не менее 3 сут в помещении с относительной влажностью воздуха 65 …75% при температуре 16…22 °С. Влажность высушенных пиломатериалов должна составлять 8… 12%. Если режимы сушки выбраны неправильно или нарушались по ходу процесса, в пиломатериалах появляются дефекты: растрескивание, коробление, выпадение сучков и др. Часто наблюдается изменение формы поперечного сечения досок из-за различной величины усушки в тангентальном и радиальном- направлениях (рис. 4, а, б).

Трещины могут появляться на различных этапах сушки: наружные — в начале процесса, внутренние — в конце. Раньше других появляются торцовые трещины. Для предупреждения наружных и внутренних трещин необходима промежуточная тепловлаго-обработка древесины, а для предупреждения торцовых трещин рекомендуется обмазывать торцы досок влагонепроницаемыми составами.

Коробление (рис. 4, в, е), как и изменение формы поперечного сечения, вызывается различием танген-тальной и радиальной усушки, выпадение сучков — большей их усушкой, чем близлежащих участков древесины, выплавление смолы и потемнение — высокой температурой сушки.

Вероятность появления дефектов можно значительно снизить, если сочетать камерную сушку пиломатериалов с атмосферной. При атмосферной сушке соблюдается примерно такой порядок укладки, хранения и транспортирования досок, как камерной сушки. Для защиты от грунтовой сырости штабеля Лкладывают на фундаменты высотой не менее 50… 75 см и располагают на хорошо проветриваемом месте. Ориентировочная продолжительность сушки сосновых досок до 20%-ной влажности составляет 30 сут летом и 40…50 сут осенью и весной.


Реклама:



Читать далее:



Статьи по теме:


Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум