Цель сушки — доведение влажности древесины до уровня, необходимого для сохранения готовым изделием неизменных размеров.
Одновременно с высыханием увеличивается сопротивляемость древесины процессам гниения; сухая древесина переживает столетия.
Устранение набухания и покоробленности древесины зависит лишь от изменения содержания влаги, находящейся в клеточных оболочках. В древесине имеется влага свободная (капиллярная) и связанная (гигроскопическая). Причиной изменчивости форм является исключительно связанная влага. Объем влаги, содержащейся в клеточных оболочках, различен для всех пород древесины. На практике, если не указаны конкретные данные, предельной границей считается 30%-я влажность, и это состояние получило название «точка насыщения волокон».
Влажность древесины постоянно меняется, приспосабливаясь к уровню окружающей среды, что подтверждает ее гигроскопичность. Поэтому перед обработкой древесины высушиванием следует довести ее до состояния так называемой равновесной влажности, при котором в неизменных климатических условиях сохраняется постоянный объем связанной влаги, а соответственно и размеры материала. В условиях закрытого помещения равновесная влажность наступает при 8… 10 % влажности.
Для того чтобы предъявляемые требования выполнять в полной мере, необходимо знать, что такое влажность древесины и как ее определять.
Под влажностью древесины понимаем отношение массы воды, которая находится в материале, к массе древесины, полностью высушенной. Запишем формулу где W — влажность древесины, %; Ш — масса влажного образца древесины; т0 — масса сухого образца древесины. Одновременно формула указывает на то, как точно установить влажность древесины: отрежем опытный образец и путем взвешивания определим его «влажную» массу.
Затем образец подвергнем высушиванию при температуре 103… 105 °С и постепенно будем его взвешивать. Если два последних результата не будут отличаться друг от друга, значит материал уже вполне высох, полученная величина обозначается как /п0- Разность влажного и сухого образца, деленная на массу сухого образца и умноженная на сто для выражения в процентах, является искомым значением влажности древесины. Таким образом, можно утверждать, что 1 % влажности по массе сопоставим с 1 % сухого вещества.
Содержание влаги в древесине определяется также электрическим прибором. Однако стоимость измерителей относительно-высока, а определяемая влажность значительно отличается от действительной. Поэтому их используют для определения лишь, приблизительных данных. При подготовке материала для резьбы названное приспособление не рекомендовано.
Изменения содержания воды
Изменения содержания воды, а также сохранение одного уровня влаги в древесине в соответствии с законом равновесной влажности зависят от многих факторов, в первую очередь, от размеров материала, а также от температуры, влажности воздуха и перемещения (циркуляции) воздушных масс.
Знания о движении влаги в древесной массе очень важны.
Температура для сушки древесины является необходимым; условием, так как от нее зависит и процесс испарения влаги, и абсорбирующие свойства воздуха, в который выделяется влага. Кроме того, при высоких температурах (50…100°С) в древесине уничтожаются вредители, и материал, становясь более пластичным, легче переносит воздействие водяных паров.
Влажность воздуха при сушке является обязательным условием; от нее зависит, как быстро будет протекать процесс и будет ли он вообще осуществляться в данном помещении. Доказано, чем влажность воздуха ниже, тем быстрее протекает сушка, и наоборот.
Как же все-таки установить и выразить влажность воздуха? Нам известна влажность абсолютная и относительная.
Абсолютная влажность воздуха — объем водяных паров, содержащихся в 1 м3 воздуха. Выражается в граммах на кубический метр (г/м3). Определить абсолютное значение очень непросто, а пользоваться этими данными приходится крайне редко.
При испарении влаги из материала повышается влажность окружающего воздуха до такого уровня, что дальнейшая сушка становится невозможной. Условием непрерывности процесса является отведение влажного и подача свежего воздуха.
Циркуляцию воздуха можно создать искусственно с помощью вентиляторов (в камерах-сушилках для искусственной сушки) или естественно, путем проветривания.
Для того чтобы воздушные массы действительно активно перемещались и каждая отдельная часть древесины постоянно обдавалась воздухом, впитывающим влагу, материал необходимо правильно складывать, не забывая о прокладках.
Следует также знать, как при высыхании изменяется состояние древесины. Прежде всего влага испаряется с поверхности, что вызывает резкое падение уровня влажности древесины. Оно, доходя до уровня ниже 30% , усиливает напряжение в древесине: в то время как отдельные части с низким уровнем влажности высыхают в большей мере, другие с высоким уровнем — в меньшей или вообще не сохнут. Возникший дисбаланс может привести к возникновению поверхностных трещин и деформации. Поэтому очень важно научиться удерживать такой уровень падения влажности, чтобы древесина не повредилась. Регулирование процесса сушки, как уже говорилось, зависит от ряда факторов, особенно от влажности воздуха.
Читателям следует ознакомиться хотя бы с самыми основными этапами процесса сушки, так как чрезвычайно важно, чтобы древесина, выбранная для резчицких работ, была высушена максимально.
Температуру измеряем обычным термометром. Относительную влажность — с помощью психрометра и таблиц либо волосяным гигрометром. Скорость перемещения воздушных потоков можно определить специальным прибором — анемометром, а также дымовым устройством, изготовленным самостоятельно.
Он представляет собой два пузырька, закрепленных на деревянной основе и соединенных между собой мягкими трубочками. В первом пузырьке находится водный раствор аммиака (NH4OH), во втором — соляная кислота (НС1). С помощью кислородного баллончика воздух вдувается в первый пузырек, соответственно его содержимое переливается во второй. При получении смеси образуется белый дым (нашатырь NH4C1), который разносится циркулирующим воздухом в пространства между отдельными слоями пиломатериалов. Дымовое устройство указывает на различия в циркуляции воздуха и на особенности укладки заготовок, чтобы перемещение воздушных масс и, тем самым, высыхание происходили равномерно; правильная укладка заготовок является основным условием постоянного их проветривания и качественного высыхания. Материал располагаем на большой площади, а каждый последующий слой отделяем от предыдущего достаточно толстыми и одинаковыми прокладками. Предполагается, что процесс сушки продлится несколько недель, а то и месяцев (это зависит от толщины сечения и прочности древесины) и поэтому необходимо предупредить деформацию материала из-за неправильной его укладки.
