Сушка пиломатериалов

Введение

В процессе эксплуатации древесины в помещениях, фактическая влажность пиломатериалов должна быть приблизительно равна влажности окружающей среды, где эксплуатируются древесные изделия. В живой древесине огромное количество эксплуатируется от корней до листьев по сложной системе волокон. Волокна составляют более 90 процентов от объема древесины, и когда дерево срезается с корня, все волокна умирают, что соответственно приводит к гибели всех клеток древесины.

По своей природе древесина гигроскопична, а это значит что в процессе изготовления мебели, столярных, погонажных и строительных изделий, вода может как впитываться в материалы из окружающей среды, так и уходить в окружающую среду

Поэтому очень важно, чтобы содержание влаги в пиломатериалах было равно содержанию влаги в окружающей среде, где будет эксплуатироваться изделие

Виды сушки древесины

Сухая древесина легче поддается обработке и обладает более высокой прочностью, а для этого ее сушат. Сушка древесины — процесс удаления влаги путем ее испарения. На уровень влажности влияют несколько факторов — климат, порода дерева, а также время года на момент спила. С изменением влажности древесины, происходит уменьшение линейных размеров — усушка.

Коэффициент усушки древесины в процентах:

Порода	Кедровая сосна	Пихта	Осина	Ель	Сосна	Ясень	Бук	Лиственница	Береза
Усушка, %	0.37	0.39	0.41	0.43	0.44	0.45	0.47	0.52	0.54

Старинными способами сушки древесины пользуются по сей день — запаривание в льняном масле, метод парафинирования, а также запаривание в опилках. В современной промышленности сушку разделяют на несколько видов:

• естественная;
• камерная;
• инфракрасная;
• конденсационная;
• вакуумная.

1. Естественная сушка.

Естественный способ или атмосферная сушка — самый щадящий вариант. При такой сушке влага из древесины удаляется естественным путем, без воздействия посторонних процессов и снижает влажность древесины до 18-22%, на момент спила — влажность древесины составляет не менее 50%. Для того чтобы просушить пиломатериал естественным путем, его укладывают в сухой открытый склад или навес, между слоями оставляют зазоры для циркуляции воздуха. Такой способ является еще и самым длительным, до семи лет может понадобиться твердым породам прежде чем они достигнут необходимого уровня влажности.

2. Камерная сушка.

Камерная сушка является самым распространенным методом, при котором пиломатериал помещают в камеру с тепловым воздействием. Различают следующие типы сушильных агрегатов:

• диэлектрические;
• конвективные;
• а также газовые камеры, первые две могут работать в вакууме.

Общее устройство предусматривает наличие теплоносителей, от которых поступаю теплые потоки к поверхности материала. Процесс определяется характеристиками древесины и может занимать неделю, а влажность снижается до 8-15%. При не соблюдении технологии процедуры есть риск появления трещин, а также неравномерное просушивание.

Инфракрасный способ.

Является более быстрым при котором древесина равномерно сушится, а волокна не растрескиваются, так как нагревается не воздух или материал, а влага содержащаяся в древесине. Процесс занимает от трех до семи дней, при этом влажность древесины составит от 8 до 10%.

4. Конденсационная сушка.

Конденсационная сушильная камера имеет замкнутый цикл, без доступа воздуха. Испаряясь из древесины влага насыщает воздух. Проходя через теплообменник охлажденный фреоном воздух охлаждается до температуры точки росы, конденсат собирается в емкость и удаляется из сушильной камеры. На следующем этапе осушенный воздух подогревается горячим теплообменником и направляется на поверхность пиломатериалов. Такой метод сушки подходит не для всех видов пиломатериала и не является высокопроизводительным.

5. Вакуумная сушка.

Вакуумная сушка была изобретена Эрнесто Паньоцци еще в 1964 году, по сей день является самым быстрым способом сушки древесины. В процессе сушки удаляется не только влага, но и смола, а волокна древесины не растрескиваются, подходит для любых пиломатериалов. Временные рамки удаления влаги определены не днями, а часами.

Сушка древесины является важным этапом перед дальнейшей обработкой и позволяет получить продукцию высокого качества.

Особенности сушки различных пород дерева

К каждому виду древесины необходим свой подход в просушивании досок. Рассмотрим, какие особенности в высыхании сосны, березы, лиственницы, пихты и заготовок из плодовых деревьев.

1. Береза — древесина капризная, чтобы избежать деформации, необходимо покрыть торцы и поперечные срезы досок краской или клеем ПВА. Иначе эти места будут высыхать быстрее, чем остальная доска. Кроме того, на березе могут возникать трещины из-за сквозняков, поэтому надо сушить в вентилируемом помещении, но без резких потоков воздуха.
2. Сосна сушится проще, в ней не так часто появляются необратимые изменения. Поэтому ее чаще выкладывают штабелями на улице под навесом, иногда переворачивая доски, что избежать гниения в местах соприкосновения друг с другом.
3. Кедр обычно высушивают в специальной камере, так как необходимо соблюдать температуру в 25 градусов и влажность в 18%. Но некоторые мастера организуют этот процесс на площадке под навесом. Кроме того, как и березу срезы кедра покрывают краской, клеем или известью, чтобы снизить вероятность трещин. Правда, на кедре изъяны образуются реже, так как это более твердое дерево.
4. Лиственницу рекомендуют также сушить в камере при тех же параметрах, что и кедровые доски. На улице сушка возможна, но она затянется надолго. В специальной сушилке лиственница становится готовой за пять дней.
5. Сушка пихты возможна только в промышленных условиях, так как до начала основного процесса все доски необходимо обдать паром. Далее доски подвергаются термической обработке в специальной камере, начинается процесс сушки.
6. Доски из плодовых деревьев редко встретишь, но мастерам приходится иногда сушить древесные заготовки после плановой срубки зимой (когда в дереве меньше влаги) вишни или груши. По отзывам в интернете, для этого подойдут антресоли или дальние полки гаража, где относительно сухо. Однако там дереву необходимо пролежать как минимум год. Все зависит от толщины заготовок и влажности воздуха в помещении.

Общие задачи и условия сушки

Потребность в данном процессе возникает применительно к свежей или влажной древесине. Слишком высокий коэффициент влажности в структуре материала не позволит решить большинство строительно-ремонтных задач. Обычно речь идет о том, как правильно сушить доски, которые могут применяться в отделке вертикальных и горизонтальных поверхностей.

В принципе, процесс сушки древесины является естественным. В условиях доступа структуры древесных волокон к воздушной среде регуляция влажности до оптимальных с точки зрения строительных задач значений происходит сама собой. Проблема лишь во времени, которое может требоваться для данной операции без применения специальных средств.

Будет иметь значение и порода древесины. Например, как правильно сушить березовую доску? Это типичный представитель нетребовательного к условиям сушки пиломатериала, как и тополь, который не трескается и не требует удаления коры перед процедурой. Противоположностью березы в этом отношении можно назвать дуб, который нуждается в полной зачистке перед сушкой. Более того, дубовая доска может требовать для полного просыхания несколько лет.

Пошаговая инструкция по изготовлению

Самодельную сушилку для пиломатериала сделать в домашних условиях довольно сложно. Для этих целей следует использовать готовый чертеж сборки камеры, или же при сборке опираться на инструкцию заводской сушильной камеры. Для производства стоит использовать только качественные материалы и оборудование, лучше новое, старое только после тщательной проверки и необходимого технического обслуживания.

Для изготовления самой простой сушильной камеры следует подготовить следующие материалы:

• алюминиевый профиль;
• листовой металл;
• изоляционный материал и гидроизоляционная пленка;
• опилки;
• тепловая строительная пушка или котел для сушилки.

Весь процесс изготовления можно поделить на следующие этапы:

1. Выбор площадки. Размещать сушилку лучше в помещения или хотя бы под навесом. Размещение на открытом воздухе имеет ряд минусов, каркас сушилки может поддаваться коррозии, увеличивается уровень теплопотерь и усложняется процесс сушки из-за высокой влажности воздуха. Размещение камеры внутри помещения требует соблюдения правил пожарной безопасности, лучше, когда рабочее помещение стоит отдельно от жилых, не имеет легко воспламеняемых элементов, несколько выходов и проветриваемые окна.
2. Закладка фундамента. Фундамент можно изготавливать любого типа, если пол в помещении ровный и хорошо забетонирован, можно устанавливать камеру прямо на нем. Фундамент можно строить из бетона или металлического профиля, или труб.
3. Установка каркаса. Для этих целей лучше всего подходит алюминиевый профиль, но подходят и другие материалы. В зависимости от выбора материала, каркас собирается с помощью болтов и гаек или сварки. Форма каркаса подбирается индивидуально, проще всего делать камеру в форме параллелепипеда.
4. Обшивка каркаса. Установленный заранее каркас обшивается листами из стали или алюминия.
5. Монтаж изоляции. Для этих целей отлично подходит минеральная вата, толщины изоляции в 10-15 см вполне достаточно.
6. Покрытие днища. Дно нужно устелить гидроизоляционной пленкой и засыпать древесной опилкой.
7. Установка штабелей. На стенках корпуса устанавливаются опоры, так, чтобы штабели возвышались над днищем. Пиломатериалы устанавливаются на штабелях таким образом, чтобы между досками оставалось свободное пространство для прохождения горячего воздуха.
8. Монтаж нагревательного элемента. Для этого лучше всего подходит строительная пушка, которая работает от электросети, нагревает воздух и создает его циркуляцию.
9. Установка электрооборудования. Прежде всего следует установить электротермометр для контроля температуры воздуха, а также датчиком влажности.

Соблюдая схему изготовления, имея качественный материал и оборудование, можно легко получить качественную сушильную камеру, которая прослужит владельцу не один год.

Уровни сушки

Для разных целей требуется своя степень сушки, величина которой будет выражаться в коэффициенте влажности структуры. Технологи выделяют несколько видов древесной структуры в зависимости от данного показателя:

1. От 2 до 8 % – самый низкий уровень влажности, благодаря которому пиломатериал может применяться в изготовлении мебели.
2. От 2 до 15 % – древесина для грубой отделки поверхностей. Таким материалом укладывают покрытия террас и дорожек, а также выполняют настилы полов.
3. От 8 до 15 % – изделия, подходящие для столярной мастерской. Они могут быть цельные или клееные, но для конструкционных элементов подойдут оптимально. Некоторые виды пиломатериала можно подготовить к таким работам и в домашних условиях. Например, как сушить доски на улице, чтобы добиться такого процента влаги? Требуется дополнительная химическая обработка, эффект которой будет подкрепляться благоприятными климатическими условиями и свойствами самой породы.
4. От 18 до 22 % – нетребовательная с точки зрения технологий обработки древесина, которая находит широкое применение в бытовом хозяйстве и промышленности. Из пиломатериала с таким уровнем влажности можно строить дома, изготавливать тару и т. д.

Технология

Не каждый человек может воспользоваться качественным дорогостоящим оборудованием для высушивания древесины для собственных потребностей. В случае сушки в домашних условиях большого объема древесины следует помнить о нескольких важных моментах:

• выбор места;
• способ укладки материала;
• установка опор, крепежа;
• защита от осадков.

Брёвна на сушку или другие пиломатериалы нужно располагать на открытых площадках, например на приусадебном участке или плоской крыше небольшой постройки, то есть в местах с хорошим освещением. На поверхности складирования материалов нужно расстелить рубероид, затем засыпать древесные опилки.

Правильное расположение сырья для сушки должно основываться на направлении воздушных потоков. Штабель нужно укладывать поперек, а не вдоль движения ветра (имеется в виду его основное направление). Оптимальная ширина штабеля составляет 80 см. От поверхности почвы до нижней доски нужно выдержать расстояние не меньше 30 см. Этот зазор необходим для хорошей вентиляции пиломатериала.

Основной целью установки опорных конструкций считается необходимость приподнять самые нижние заготовки.

Лучше всего делать основание в виде квадратных колодцев. По бокам штабеля выкладывают два таких колодца. Их соединяют между собой опорной прокладкой. Между боковыми опорами оставляют расстояние в 1,5 м, при этом верхняя часть прокладок должна находиться в одной горизонтальной плоскости. Стягивание штабеля происходит при помощи резиновой ленты, которую можно сделать из камеры автомобиля.

При сушке в естественных условиях древесина может пострадать от атмосферных осадков, но полностью накрывать доски нет надобности.

Для защиты древесины на верхние прокладки укладывают несколько деревянных направляющих и расстилают кровельный материал (железо, профнастил), чтобы образовался уклон для отвода влаги. Кровлю дополнительно закрепляют верёвкой, чтобы не сдул ветер. Между металлом и деревом оставляют воздушную прослойку в пределах 8 см.

При высушивании пиломатериалов на воздухе влажность заготовки уменьшается до 20%. Сразу после окончания работ торцы заготовки с трещинами необходимо обрезать, привести изделие до нужного размера. Материал, который будет использоваться для внутренней отделки жилых зданий, помещают в отапливаемое помещение для досушивания.

Старинный способ

Существует много видов сушки дерева в промышленных условиях, но технология выпаривания была разработана в глубокой древности. Наши предки вываривали древесину несколько часов в соленой воде с добавлением мелких сосновых опилок, затем вынимали и досушивали в нежарком месте на протяжении трех недель.

В результате подобной обработки заготовка сохраняла первоначальную структуру, не трескалась, становилась гибкой и эластичной. В процессе выпаривания из структуры древесины освобождается лишняя влага, поверхность изделия приобретает красивый шоколадный цвет и чёткий рисунок волокон.

Современные пользователи могут понизить уровень влажности куска дерева, поместив его в духовку, но в старину широкое распространение получил способ парафинирования. В данном случае сырьё помещали в раствор парафина, температура которого находилась на уровне 40°, и оставляли его в жидкости на несколько часов.

В результате подобной обработки поверхность древесины приобретала красивую текстуру, не коробилась во время эксплуатации. После извлечения из раствора парафина древесину ещё несколько суток выдерживали в сухом, вентилируемом помещении.

Метод парафинирования использовался для обработки посуды. После извлечения из раствора деревянные чашки или другие предметы обихода оставалось только обработать лаком или покрыть узорами. Готовые изделия приобретали дополнительную прочность, не давали трещин.

Для улучшения водостойкости посуду высушивали в растворе льняного масла. В данном случае заготовку помещали в жидкость и пропаривали на медленном огне на протяжении 5 часов. Несмотря на давность, этот способ пользуется популярностью и у современных мастеров, делающих посуду.

Естественная сушка

Этот процесс по времени происходит дольше всего. То, сколько времени древесина сохнет, зависит от атмосферных условий – температуры, влажности в помещении или на улице. Если досок немного, то их теоретически можно высушить даже в квартире, доме. Польза понятна – не придется оплачивать процесс промышленного обсушивания.

Атмосферная

Что касается частного дома, то готовить материал к использованию можно прямо во дворе и тут условия более подходящие. Такая сушка еще называется атмосферной, для нее также не используются специальные камеры и технические приспособления.

Организация процесса на улице:

Приготовит опоры, которые будут одинаковыми по высоте

Важно достичь того чтобы основание было ровным и полностью горизонтальным. Это важно, ведь может повлиять на качество материалов после сушки

Высота опор должна быть не менее 0,5 м.
Между каждым рядом нужно укладывать сухие прослойки. Это могут быть также доски, расстояние между ними – 1,5-2 м. Если доски короче, то расстояние между прокладывующими материалами тоже меньше. Всего на длину доски их должно быть не менее 4-5 штук, от этого зависит ровность материала, который удастся получить. Еще один важный момент – они должна располагаться ровно над опорами в каждом ряду.
Прямые солнечные лучи древесине ни к чему. Для этого нужно накрыть его легкой кровлей – это может быть рубероид, шифер. Она также будет защищать материал от дождя.
Если есть чердак с вентиляцией, то он тоже подойдет для сушки. При этом важно проконтролировать состояние древесины – основное это не допустить появления плесени.

Распиловка перед сушкой обязательный этап

Длительность сушки для доски 5 см – около месяца. Если нужно доводить до кондиции бревна, то срок увеличивается в 3 раза, то есть составляет 3 месяца. Если в планах использовать материал для изготовления мебели, то без дополнительной сушки в доме не обойтись. Эта мера поможет снять внутреннее напряжение древесины.

Недостатки естественной сушки

Они есть и существенные:

• Процесс довольно длительный.
• Зимой такой вариант не пройдет.
• Слишком снизить влажность не удастся, так как она просто выровняется с этим показателем окружающей среды.
• Если сухим летом в окончании 30-ти дневного срока сушки пойдет дождь, то влажность повыситься и древесина ее быстро наберет.

Особенности сушеного бруса

Брус надо высушить, иначе от влаги его надежность весьма сомнительна.

Понятно, что сначала интенсивно испаряется влага из внешних слоев. Именно это создает в древесине большое напряжение: растяжение поверхности и появление трещин.

Разновидности бруса

Специалисты уточняют, как сушить брус различный по коэффициенту усушки:

• малоусыхающие – сосна, ель, пихта, белый тополь, кедр;
• среднеусыхающие — бук, дуб, осина, вяз, черный тополь, ясень, мелколистная липа;
• сильноусыхающие – граб, клен остролистный, береза, лиственница.

Процент влажности профильного бруса = масса воды в древесине/массу сухой древесины.

Свойства сушеного пиломатериала

Подытожим цели сушки бруса:

• увеличить сохранность материала;
• усилить прочностные свойства;
• избежать появления трещин;
• укрепить соединения;
• упростить строительные работы;
• увеличить изоляционные способности;
• защитить дерево окраской сразу же после монтажа;
• уменьшить неизбежные изменения готовой постройки;
• улучшить поверхность без дополнительной облицовки.

Для чего предназначена сушильная камера

Современные сушильные камеры для пиломатериалов выполненный в виде сложной установки, задача которой направлена на равномерное прослушивание деревянных материалов после их погружения. Внутри емкости удаётся достичь пониженного давления и нужной температуры.

Такое оборудование помогает сократить уровень теплопотерь в процессе обработки досок и окраску внутреннего содержимого. Современные конструкции сушильной камеры имеют гидравлический пресс.

Устройство сушильной камеры оснащено автоматизированным механизмом. Таким образом работать с подобным оборудованием достаточно просто. В конструкции изделия предусмотрены следующие элементы:

• Автоматизированная система контроля. Благодаря этому механизму удается задать необходимый режим для правильной вакуумной сушки;
• Автоматизированный дисплей. В меню данной конструкции отображаются показатели температуры, уровня влажности;
• Световые точки. Благодаря им удаётся избежать неправильной работы устройства, а также предупредить об окончании работы.

Эксплуатационные характеристики модели зависят от её производителя. Наличие дополнительных опций позволяют расширить функционал конструкции.

Промышленная сушка

Выбор подходящего режима зависит от породы дерева и толщина исходного материала. Чтобы доски при проведении процедуры не коробились и не трескались, их предварительно пропаривают в камерах с влажным паром.

Сначала материал хорошо прогревают один-два часа при t 50°. Затем ее повышают до 60°, и повторяют процедуру пропарки. Ее можно повторять до трех раз при необходимости.

Для мягких пород используют температуру t° от 40 до 75 градусов, для твердых сортов от 35 до 55. В любом случае, этот показатель не должен быть выше 80°С. Если температура поднимается выше, происходят необратимые изменения в поверхностных слоях материала. Дерево как бы закаливается, что существенно затрудняет его дальнейшую обработку инструментами.

В самом начале процесса воздух имеет довольно большую влажность и невысокую t°. Чем больше начальная влажность дерева, тем больше влаги должно быть в воздухе, поступающем в камеру. Это необходимо для того, чтобы предотвратить растрескивание материала. По мере высыхания породы t° воздуха понемногу увеличивают, содержание же в нем влаги, напротив, снижают.

Между влажностью воздуха и содержанием влаги в материале имеется строгая зависимость. Ее можно определить с помощью особого прибора – психрометра, служащего для определения влажности и температуры воздуха в сушильных камерах. Последние носят название сушила. Существуют различные методы сушки древесины.

Заводской способ предполагает использование специальных камер для сушки. Это паровоздушные сушила периодического действия, имеющие реверсную циркуляцию. Полученный материал, выгруженный оттуда, двое-трое суток выдерживается в производственном цехе. В это время происходит нормализация материала, то есть его освобождение от поверхностных и внутренних напряжений, обретенных в процессе сушки.

Существуют также газовые камеры для сушки древесного материала. В таких устройствах периодического действия, чтобы избавиться от ненужной влаги, используют особый бездымный газ.

Его получают при сжигании в топках сырых отходов дерева. С помощью высоконапорного осевого вентилятора, через специальные газоходы, он подается на штабеля пиломатериалов. Конструкция системы предполагает наличие парового увлажнителя.

В деревообрабатывающей промышленности используют газовые аппараты, действующие на природном газе. Они оснащены топкой, температура в которой при горении достигает 1300°С. Но прежде чем попасть в сушилку, смесь циркулирует и охлаждается, приобретая ко времени попадания в камеру температуру 100 градусов. Рабочая смесь бездымна. Если работа такой камеры хорошо отлажена, то высушенные в ней пиломатериалы остаются светлыми. Каждая из них может вместить четыре больших штабеля досок. Также они применяются для обычной, рядовой сушки хвойных пород дерева.

Для скоростной сушки строительного материала используются электрические сушилки, в которых применяются высокочастотные токи. Такая процедура длится недолго – время сушки составляет лишь несколько часов, а качество ее высокое. Дерево высыхает равномерно: без изъянов, коробления и трещин. Количество брака при таком способе сушки оказывается значительно меньшим, чем при газовом и паровом методе – его показатель составляет менее пяти процентов.

Особенности нагревания диэлектриков и полупроводников (к ним принадлежит и дерево) в электрическом поле высокой частоты состоят в том, что температура всего обрабатываемого материала заметно повышается в небольшой отрезок времени. Влажную доску за три минуты можно нагреть до 100 градусов по всей ее толщине. Мощность поглощаемого материалом тока регулируется параметрами электрического поля (его изменением посредством регулировки).