CC BY
46
Деревопереработка. Химические технологии
3. Уласовец, В. Г. Теоретические основы распиловки бревен параллельно образующей [Текст] / В. Г. Уласовец // Тр. факультета МТД. - Екатеринбург : УГ-ЛТУ, 2005. - С. 4-13.
4. Уласовец, В. Г. Влияние способов раскроя пиловочника на размеры и объем
необрезных пиломатериалов [Текст] /
В. Г. Уласовец // Тр. факультета МТД. -Екатеринбург : УГЛТУ, 2005. - С. 14-31.
5. Уласовец, В. Г. Распиловка бревен параллельно образующей [Текст] : монография / В. Г. Уласовец. - Екатеринбург : УГЛТУ, 2009. - 147 с.
DOI: 10.12737/3359 УДК 674.047
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ И РЕЖИМЫ СУШКИ ДУБА СКАЛЬНОГО БЕЗ ИСКУССТВЕННОГО УВЛАЖНЕНИЯ В КОНВЕКТИВНЫХ СУШИЛЬНЫХ КАМЕРАХ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
кандидат технических наук, доцент, доцент кафедры механической технологии древесины
А. Н. Чернышев
кандидат технических наук, старший преподаватель кафедры механической технологии
древесины Т. В. Ефимова
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия» alnik19@yandex.ru, tanechka-ef@rambler.ru
В деревообрабатывающей промышленности все виды дубов делятся условно на «белые» с серовато-белой ядровой древесиной и «красные» с красноватокоричневой (рис.). Дуб скальный (лат. Quercuspetraea) относится к первым. Это древесная порода, вид рода Дуб (Quercus) семейства Буковые (Fagaceae), большое листопадное дерево 20...(30) 40 м высотой, со стволом, одетым такой же корой, как и у дуба черешчатого, и с такой же мощной шатровидной кроной. Произрастает в странах Европы, Анатолии, Крыму, Кавказе (Дагестан, Азербайджан, Грузия, Северный Кавказ). Образует обширные леса на южных склонах гор и возвышенностей на высоте до 1100.1200 м над уровнем моря, в Закавказье является наиболее обычной деревообразующей породой.
Специалисты кафедры МТД ВГЛТА по договору о творческом содружестве с одной из девелоперских компаний г. Воронежа провели испытания физико-механических свойств скального дуба и произвели расчеты режимов камерной сушки без искусственного увлажнения среды, адаптированные к сушильным камерам, установленным на предприятии. Компания приобрела 30 м3 необрезных досок толщиной 32 мм этого вида для частного заказа. Порода для нашего региона редкая, очень дорогая, ни специалисты компании, ни сотрудники кафедры с ней никогда раньше не работали, поэтому были проведены очень тщательные исследования прикладного характера этой партии пиломатериалов.
По внешнему виду древесина дуба скального заметно отличается от дуба че-
146
Лесотехнический журнал 1/2014
Деревопереработка. Химические технологии
Рисунок. Внешний вид дуба скального (сверху) на фоне заготовок из древесины дуба черешчатого
решчатого, являющегося типичным для Центрально-Черноземного региона и, поэтому, хорошо изученного. Цвет - молочно-белый со слегка розоватым оттенком, напоминает мрамор (за что, собственно, и ценится среди потребителей); граница между ядром и заболонью плавная, малоразличимая; поздняя зона годичного слоя заметно шире ранней (табл. 1). Но текстура с характерными для дуба сердцевинными лучами ошибиться в определении породы не дает. Древесина твердая, упругая, тяжелая, прочная, менее ломкая и более однородная по сравнению с дубом черешчатым. Она усыхает меньше, хорошо обрабатывается, обтачивается, шлифуется (как и все дубы, имеет склонность к мшистости), позволяет выполнять более тонкую резьбу как на обрабатывающих центрах, так и ручным инструментом. Но качество поверхности зависит от строения древесины: при неправильном расположении направления резания относительно волокон возможны задиры и сколы, хотя и в меньшей степени. Оптимальный угол резания -
220.Свежесрубленная древесина дуба
скального имеет влажность около 70 %. Породу можно отнести к малоусыхающим породам. Усредненные значения коэффициента разбухания / усушки (по нашим сведениям): радиальный K = 0,12; тангенциальный Kt = 0,22; объемный Kv = 0,37; значение плотности древесины при нормализованной влажности W=12 % приведено в табл. 1.
Тонирование, отделка и покраска требуют умения, прилежания и старания. Микронеровности, остающиеся после механической обработки поверхности древесины дуба скального, составляют Rm 40...50, поэтому окончательная отделка изделий из него способна дать некоторый глянцевый блеск поверхности с учетом придающих матовость сосудов ранней зоны годичного слоя. Древесина дуба скального - вязкая, по механическим свойствам, в частности, твердость радиальная (по Бринеллю 4,7...4,8 [1]), несколько мягче древесины дуба черешчатого, хорошо знакомого деревопереработчикам ЦЧР.
Таким образом, переработка древесины дуба скального из-за его технологических и ценовых показателей требует крайне взвешенного подхода, требующего специальных навыков. Так как ни режимы сушки (тем более в отсутствие технологического пара) этой породы, ни особенности поведения во время сушки неизвестны, то были приобретены доски, как уже отмечалось выше, толщиной 32 мм. Предполагалось, что сушка материала такой толщины даже мягкими режимами не займет критически длительное время, позволит высушить равномерно по сечению пило-
Лесотехнический журнал 1/2014
147
Деревопереработка. Химические технологии
Таблица 1
Определение плотности, годичных слоев и процента поздней древесины дуба скального
№ п/п Число годичных слоев между метками 2 см N Число годичных слоев n в 1 см Общая ширина поздних зон 5, см Общее протяжение годичных слоев 1, см Процент поздней древесины m, % Плотность р,кг/м3
1 2,1 1,05 1,6 1,8 89 453,9
2 2,4 1,2 1,3 1,6 81 661,3
3 2,3 1,15 1,35 1,8 75 527,2
4 3,3 1,65 1,25 1,8 69 636,9
5 3 1,5 1,6 2 80 670,1
6 3,5 1,75 1,35 1,6 84 638,8
7 4 2 1,2 2 60 618,7
8 5,3 2,65 1,45 1,8 81 650,7
9 2,8 1,4 1,8 2,15 84 617,0
10 2,4 1,2 1,3 1,6 81 631,1
11 4,3 2,15 1,45 1,9 76 610,5
12 3,5 1,75 1,25 1,7 74 621,9
13 4,3 2,15 1,45 1,9 76 690,5
14 3,2 1,6 1,45 1,8 81 606,0
15 3,3 1,65 1,5 1,8 83 636,1
16 3,2 1,6 1,4 1,9 74 679,1
17 3 1,5 1,7 2 85 851,6
18 3,3 1,65 1,35 1,8 75 665,3
19 2,2 1,1 1,5 1,8 83 672,2
20 2,3 1,15 1,4 1,8 78 662,0
21 2,2 1,1 1,5 1,8 83 714,7
22 3,9 1,95 1,6 2,1 76 661,3
23 2,6 1,3 1,3 1,6 81 661,7
24 2 1 1,7 2 85 723,6
25 2,3 1,15 1,3 1,8 72 675,0
26 3 1,5 1,6 2 80 718,8
27 2,5 1,25 1,2 1,5 80 667,4
28 2,2 1,1 1,55 1,9 82 656,6
29 1,8 0,9 1,8 2,2 82 690,5
30 3,6 1,8 1,65 2,2 75 685,9
31 2,7 1,35 1,15 1,5 77 698,2
32 3 1,5 1,65 2 83 702,9
33 2,4 1,2 1,35 1,7 79 721,0
34 3,2 1,6 1,3 1,8 72 661,3
35 4,2 2,1 1,35 1,9 71 665,3
36 1,6 0,8 1,9 2,3 83 657,3
37 2,2 1,1 1,55 1,8 86 679,1
38 2 1 1,7 2 85 643,5
39 3 1,5 1,65 3 55 685,9
40 2,1 1,05 1,4 1,9 74 636,7
41 2,2 1,1 1,5 1,8 83 706,7
Итого 1,4 78 661,3
148
Лесотехнический журнал 1/2014
Деревопереработка. Химические технологии
материала и штабеля, без свищей, трещин, коробления и значительных остаточных напряжений, а в дальнейшем склеиванием получить конструктивные элементы любых линейных размеров.
В связи с выше обозначенными обстоятельствами было решено не придерживаться традиционной технологии сушки, приведённой в РТМ [2], т.к. применение данной методики в полном объёме к сушке без пара не представляется возможным из-за отсутствия такового, что значительно удлиняет процесс. Поэтому, в связи с тем, что интенсивность и особенности развития внутренних напряжений при конвективной сушке без искусственного увлажнения несколько другие [3], то необходимо использовать так называемые параболические режимы [4], адаптированные для конвективной сушки (табл. 2). Эти режимы предусматривают четыре ступени с начальным прогревом и конечной ВТО. Искусство обезвоживания такими режимами на прак-
тике означает умение рационально использовать влагу, содержащейся в самой древесине, для поддержания необходимой для качественной и интенсивной сушки степени насыщенности сушильного агента.
Предварительно процесс сушки был математически смоделирован, получены значения переходных влажностей и другие основные режимные параметры, после чего осуществлены практические производственные сушки в одноштабельной камере объемом загрузки 10 м3. Таким образом, весь объем был высушен всего за три партии: пробная, контрольная и конечная, чтобы наработать хоть какой-то опыт.
По своим физико-механическим показателям древесина дуба скального сохнет тяжело, медленно, склонна к торцевому, пластевому и внутреннему (свищи) растрескиванию, короблению в поперечной плоскости и, самое главное, к заметному потемнению древесины, что резко снижает ее ценность.
Таблица 2
Режимы низкотемпературной сушки дуба скального в конвективных камерах
без искусственного увлажнения
Средняя влажность,% Параметры режима Толщина, 32 мм
Мягкие режимы (М)
(Те 57
>50 At,°C 5
Ф 0,77
t,0C 52
50...35 At,°C 3
Ф 0,84
t,0C 61
35...25 At,°C 8
Ф 0,62
t,0C 77
<25 At,°C 25
Ф 0,29
Лесотехнический журнал 1/2014
149
Деревопереработка. Химические технологии
Все три сушки были осуществлены летом и частично осенью 2012 г. и постепенно вовлечены в механическую переработку, отделку и сборку. К настоящему времени, после окончания монтажа готовых изделий для помещений: гостиная, каминная, кальянная и столовая, включающие панели настенные, потолочные, мебель и рамы для зеркал, и эксплуатации в течение года, замечаний и рекламаций не поступало.
В результате проведённых мероприятий удалось снизить среднюю продолжительность процесса сушки на 25 % - с 40 до 30 суток. Видимо, есть и резерв в продолжительности, т.к. сыграл фактор крайней осторожности в проведении процесса. Но для наработки статистики нужны производственные сушки, а это зависит, в общем, от экономической ситуации в стране.
Выводы:
- структурные изменения последних двух десятилетий, происходящие в деревоперерабатывающей отрасли, привели к значительному замещению ДОКов и ДОЗов небольшими столярно-мебельными мастерскими, способными быстро реагировать на изменения рыночной конъюнктуры;
- такие мастерские, перерабатывающие незначительное количество пиломатериалов разных пород и различного назна-
чения, обходятся одной-двумя сушилками малого объема и зачастую не имеют доступа к промышленному технологическому пару;
- предлагаемые параболические режимы сушки без искусственного увлажнения могут стать альтернативой режимам РТМ, предназначенным для сушки в паровоздушной среде.
Библиографический список
1. Уголев, Б. Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения [Текст] : учебник / Б. Н. Уголев. - М. : МГУЛ, 2001. -336 с.
2. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины. - А. : ЦНИИМОД, 2000. - 143 с.
3. Чернышев, А. Н. Напряжённодеформированное состояние обрезного сортимента при непаровой сушке [Текст] : монография / А. Н. Чернышев. - Воронеж, 2005. - 80 с.
4. Патент на изобретение 2319915 РФ
С1, МКП7 F28 В1/00, 3/04. Способ сушки пиломатериалов [Текст] / А. Н. Чернышев, А. А. Филонов ; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО «ВГЛТА». - №
20061116335/06 ; заявл.12.05.2006 ; опубл. 20.03.2008, Бюл.№30. - 4 с.
150
Лесотехнический журнал 1/2014
