CC BY
54
ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ РЕЖИМЫ СУШКИ ДРЕВЕСИНЫ ОЛЬХИ ЧЕРНОЙ БЕЗ ИСКУССТВЕННОГО УВЛАЖНЕНИЯ В КОНВЕКТИВНЫХ СУШИЛЬНЫХ КАМЕРАХ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
Чернышев А.Н. (ФГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», г. Воронеж, РФ)
Рассмотрены особенности проведения процесса и режимы сушки без искусственного увлажнения ольховых необрезных пиломатериалов
Features of carrying out process and drying modes without artificial moistening of alder not cut timber are considered
Ключевые слова: ольха черная, сушка, плотность, режим
Keywords: alder black, drying, density, mode
Как известно, Воронеж стал пятнадцатым по счету городом- миллионни-ком в России буквально перед самым Новым 2013 годом, немного отстав от г. Красноярска, где миллионный житель родился в апреле 2012 г. И здесь кроется феномен «Столицы Черноземья», ведь никаких объективных предпосылок для такого события нет. Воронеж, в отличие от ближайшего по статусу Ростова-на-Дону, не является не только крупным, но и вообще никаким транспортным узлом, ни автомобильным, ни железнодорожным, ни речным, ни, тем более, морским (хотя официально и декларируется родиной Российского флота). «Столицей» же, в отличие от ближайшей Москвы, считается скорее самими воронежцами просто как самый крупный административный центр ЦЧР, но он был таковым и при советской власти, однако до миллиона жителей тогда не дотягивал. Да и крупные промышленные градообразующие предприятия ВПК, тяжелого машиностроения, электроники, на которых работали сотни тысяч жителей города, в большинстве своем канули в Лету. А вот все ВУЗы остались, повысили свой статус, стали университетами или академиями, поэтому в городе много молодежи. В Воронеже очень много строят жилья, здесь охотно селятся военные пенсионеры и «северяне», скупающие квартиры не только подъездами, а и целыми домами, предпочитая мягкий континентальный климат и пронзительные просторы лесостепной зоны милой Среднерусской возвышенности. Во взаимной связи с бурным строительством находится тот факт, что ни одно из мебельных предприятий времен советской власти - «Мебель Черноземья», «Сомово-мебель», «Графская кухня» - не только не разорилось, но и к настоящему времени все они являются федеральными лидерами в своей области. Мало того, за последние двадцать лет феноменальных успехов добилась еще одна мебельная компания - «Ангстрем», к лету 2013 г. предполагающая запустить производство уже на третьей
л
промплощадке с объемом переработки ЛДСтП порядка 5000 м /сут. Находят своих клиентов и многочисленные мелкие мебельные и столярные компании. Поэтому жители города, покупая жилье или офис, не испытывают трудностей в выборе обстановки, предлагаемой местной промышленностью на любой вкус и достаток. При этом в Воронежской области нет ни одного комбината по изготовлению плит, а леса занимают всего 11%, да и выбор промышленно
значимых пород совсем невелик: из хвойных - сосна; из твердых лиственных - в основном дуб, немного ясеня, очень мало вяза; из мягких лиственных пород все большую популярность набирает ольха.
Ольха (лат. Alnus) — род деревьев и кустарников семейства Берёзовые (Betulaceae) порядка Букоцветные (Fagales), объединяющий более 40 видов, которые распространены в зоне умеренного климата Северного полушария. Родовое название Alnus является латинским названием ольхи чёрной (Alnus glutinosa), встречающимся ещё у римских писателей Витрувия, Плиния и др. Для отечественной промышленности имеет значение ольха чёрная или клейкая (Alnus glutinosa) — крупное дерево высотой до 35 м, со стволом до 90 см в диаметре с широкими, выемчатыми на вершине, блестящими тёмно-зелёными листьями. Растет быстро, долговечна: продолжительность жизни -более 150 лет.
Кафедра МТД ВГЛТА в течение последних пяти лет сотрудничает с девелоперской воронежской компанией ЗАО «Фирма «ГРАНД» с целью предоставления научно-технической и опытно-конструкторской информации в рамках договора о творческом сотрудничестве. В течение этого периода для повышения полезного и качественного выхода были проведены испытания древесины ольхи, произрастающей в Воронежской области в поймах рек -Воронеж, Битюг, Усманка, Хопер, Тихая Сосна, получены физико-механические и реологические показатели и режимы камерной сушки без искусственного увлажнения агента с учетом специфики технологий. Для этого из чистых заготовок выпиливались образцы радиальной и тангенциальной распиловки размерами 30х20х20 мм [1] в количестве, необходимом и достаточном для проведения комплексных исследований [2]. Оценивался как внешний вид и текстура, так и такие показатели [3], как: число годичных слоев на единице площади, шероховатость, твердость, влажность, усушка, плотность, а также модуль упругости и предел прочности. В качестве исходного материала использовались необрезные доски, поставляемые с периодичностью один раз в два месяца, толщиной 50 мм (30%) и 32мм (70%), длиной 3 м
-5
и шириной от 200 до 600 мм. Объем одной партии около 30 м . Из партии отбирались доски без пороков и раскраивались на заготовки для образцов. Немедленно определялись влажность и плотность в свежесрубленном состоянии. Затем для достижения промежуточной или конечной опытной влажности образцы выдерживались в эксикаторах над раствором серной кислоты соответствующей концентрации. После этого проводились остальные опыты для получения других показателей.
Ольха — рассеяннососудистая безъядровая заболонная порода. У свеже-срубленной ольхи древесина белого цвета, но тут же на глазах она становится розовой, а затем малиновой. В устойчивый светло-шоколадный цвет с розовым оттенком древесина ольхи окрашивается только после сушки до комнат-но-сухой влажности. Текстура ольхи выражена слабо с характерными лож-ноширокими сердцевинными лучами и повторениями. Годичные слои, имеющие на торце слегка извилистую границу, достаточно четко различимы, но на тангенциальном разрезе они расплывчаты и почти не видны на ради-
альном срезе. Структура однородная ровноволокнистая, расположение волокон в основном прямое. Как и другие мягкие лиственные отечественные породы, ольха отличается высокой равноплотностью, т. е. небольшой разницей в строении ранней и поздней древесины годичных слоев.
Древесина ольхи обладает замечательными свойствами: очень легкая, мягкая, при усыхании уменьшается в объеме незначительно и почти не трескается. Она легко и без особых усилий обрабатывается режущими ручными и станочными инструментами, хорошо держит шурупы и склеивается, однако склонна раскалываться при забивании гвоздей. Ольха легко окрашивается, протравливается, отделывается, шлифуется и полируется, поэтому является качественным материалом для изготовления мебели и отделки интерьеров. Она очень практична, потому что совершенно не впитывает запахи (из нее делают упаковочные ящики, например, для дорогих сортов чая и сигар), кроме того она настоящий эталон экологичности. льхе не страшна влага, поэтому из нее можно изготавливать изделия, эксплуатируемые в контакте с водой, и мебель для кухни и прихожей. Из-за способности хорошо принимать морилку ольха применяется для имитации ценных пород древесины, таких как вишня, грецкий орех, махагони, эбеновое дерево, приобретая при этом выразительный текстурный рисунок.
Число годичных слоев на 1 см поперечного разреза в среднем равно 2,8. Микронеровности, остающиеся после обработки поверхности древесины ольхи черной, составляют Ят 32-63, поэтому окончательная отделка изделий из нее способна дать глянцевый блеск поверхности. Эта древесина неустойчива к гниению при наружном строительстве или при контакте с землёй, однако при использовании под водой показывает устойчивость на уровне древесины дуба. Древесина - вязкая, по механическим свойствам, в частности, твердость (по Бринелю 2.8-3.0) существенно мягче древесины дуба и бука, хорошо поддается всем видам обработки, легко обрабатывается режущим инструментом, шлифуется, полируется, тонируется и отделывается. Рез получается четким, чистым, с гладкой, слегка бархатистой поверхностью. птимальный угол резания - 200.
Свежесрубленная древесина ольхи имеет влажность 85-110% в зависимости от места заготовки. Ольха относится к малоусыхающим породам - усредненные значения коэффициента разбухания /усушки: радиальный Кг = 0,14; тангенциальный К = 0,28; объемный Ку = 0,40; значение плотности дре-
-5
весины при нормализованной влажности W=12% р!2 =510-550 кг/м .
Показатели упругости и прочности, необходимые для расчета режимных параметров, имеют вид полиномов Ньютона второго порядка:
- предел прочности древесины ольхи, МПа:
- модуль упругости древесины ольхи, МПа:
Так как сушка массивной древесины относится к таким технологиям, где невозможно поставить активный эксперимент для их изучения, то предварительно процесс обезвоживания ольхи был математически смоделирован,
получены значения переходных влажностей и другие основные режимные параметры, после чего осуществлены практические производственные сушки по параболическим режимам [4] (Табл.1). Эти режимы предусматривают 4 ступени с начальным прогревом и конечной ВТ О. Искусство обезвоживания такими режимами на практике означает умение рационально использовать влагу, содержащейся в самой древесине, для поддержания необходимой для качественной и интенсивной сушки степени насыщенности сушильного агента.
Таблица 1 - Режимы низкотемпературной сушки ольховых пиломатериалов в конвективных камерах без искусственного увлажнения_
Средняя влажность, %
Параметры режима
Толщина, мм
Мягкие режимы (М)
32
50
Нормальные режимы (Н)
32
50
>50
50-35
35-25
<25
1,°С Д!°С
1,°С
Д^°С ф
1,°С Д!°С
1,°С ф
Д!°С
73
7 °,72
57 5
°,76 69
8
°,68 77 22 °,34
57 4 °,81 45 4 °,79 69 6 °,76 7° 19 °,37
8° 9 °,66 63 4 °,82 8° 11 °,61 88 26 °,31
63 5
°,82 57 5
°,76 73 1° °,69 77 22 °,34
По своим физико-механическим показателям древесина ольхи сохнет хорошо, быстро, ровно, при усыхании уменьшается в объеме незначительно и почти не трескается, несколько склонна к короблению в поперечной плоскости. Всего с июля 2008 г. по настоящее время было осуществлено 35 сушек ольховых необрезных пиломатериалов в 2-штабельной сушилке мягкими режимами для изготовления мебели и полотен дверей и 18 сушек нормальными режимами в 1 -штабельной камере для изготовления коробок дверей, наличников, плинтусов, карнизов, картушей, балясин, сандриков, перил, панелей и т.п.
В результате проведённых мероприятий удалось снизить среднюю продолжительность процесса на 30% - с 15 до 10 суток; получить для пиломатериалов, высушенных мягкими режимами, I категорию качества, нормальными - II категорию качества.
Выводы:
- процессы сушки, проходящие в специальных устройствах без искусственного увлажнения, нуждаются в дополнительных исследованиях для оптимизации режимов, способных адекватно реагировать на напряжённо-
деформированное состояние сортимента посредством подбора режимных параметров и удлинения или сокращения длительности ступеней;
- предлагаемые параболические режимы сушки без искусственного увлажнения могут стать альтернативой режимам РТМ, предназначенным для сушки в паровоздушной среде.
Список использованных источников
1. ГО СТ 8.315-97 Государственная система обеспечения единства измерений. Межлабораторная метрологическая аттестация. Стандартные образцы состава веществ и материалов. О сновные положения [Текст]/ Москва. Издательство «Стандарт», 1997, - 27 с.
2. ГОСТ 8.532-2002 Государственная система обеспечения единства измерений. Межлабораторная метрологическая аттестация. Стандартные образцы состава веществ и материалов. Содержание и порядок проведения работ [Текст]/ Москва. Издательство «Стандарт», 2002, - 12 с.
3. ГО СТ 23431-97 Древесина. Строение и физико-механические свойства. Термины и определения [Текст]/ Москва. Издательство «Стандарт», 1997, - 14 с.
4. Патент РФ №2319915 С1 Способ сушки пиломатериалов [Текст] / А.Н. Чернышев,
А.А. Филонов. - МКП7 F28 В1/00, 3/04. -№20061116335/06; Заявл.12.05.2006; О публ. 20.03.2008, Бюл.№30. -4с.
