Научная статья на тему 'Влияние продолжительности процесса сушки на качество древесины твердых лиственных пород'

Влияние продолжительности процесса сушки на качество древесины твердых лиственных пород Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

CC BY
259
47
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Журнал
Лесотехнический журнал
ВАК
AGRIS
RSCI
Ключевые слова
ВЛАЖНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ / СУШКА ДРЕВЕСИНЫ / КАЧЕСТВО ДРЕВЕСИНЫ / СТАТИЧЕСКАЯ ТВЕРДОСТЬ / ПЛОТНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ / ПЛЕСЕНЬ ДРЕВЕСИНЫ / РЕЖИМ СУШКИ / ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ СУШКИ / WOOD MOISTURE / WOOD DRYING / WOOD QUALITY / STATIC HARDNESS / DENSITY OF WOOD / MOLD TIMBER / DRYING MODE / DRYING DURATION

Аннотация научной статьи по технологиям материалов, автор научной работы — Михайлова Юлия Сергеевна, Платонов Алексей Дмитриевич, Курьянова Татьяна Казимировна

В статье представлены результаты экспериментальных исследований влияния продолжительности сушки на качество высушенной древесины. В работе приведен анализ режимов применяемых на ряде деревообрабатывающих предприятий Краснодарского края. Рекомендуемые РТМ низкотемпературные мягкие и нормальные режимы, обеспечивают бездефектную сушку при полном или практически полном сохранении прочностных показателей древесины. Применяемые режимы пониженной жесткости, характеризуются неоправданно большой продолжительностью процесса сушки при малой скорости циркуляции агента сушки по штабелю, приводящее к поражению древесины плесневыми грибами. Длительное воздействие температуры и влаги увеличивает степень разрушения лигноуглеводного комплекса древесины вследствие её гидролиза. Такая древесина характеризуется пониженными физико-механическими показателями, становится хрупкой. Анализ режимов применяемых на ряде предприятий показывает, что при общем соответствии высушенной древесины второй категории качества они не обеспечивают минимальную продолжительность процесса сушки, не являются экономически обоснованными и приводят к существенному снижению естественных прочностных свойств древесины. Рассматриваемые режимы не являются рациональными. Основными показателями технических свойств древесины являются: плотность и твердость. Эти показатели наиболее точно отражают качество древесины, как строительного (конструкционного) и технологического материала. Плотность является характеристикой данной породы и влияет почти на все физические и механические свойства древесины. Она так же влияет на качество и долговечность изделий изготовленных из древесины. Твердость древесины характеризует её способность сопротивляться вдавливанию тела из более твердого материала. Установлено существенное снижение плотности и статической твердости древесины в процессе длительной камерной сушки режимами пониженной жесткости. Чем длительнее процесс сушки, тем больше снижение прочности древесины. После неоправданно длительной камерной сушки древесину дуба можно отнести к группе мягких пород.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по технологиям материалов , автор научной работы — Михайлова Юлия Сергеевна, Платонов Алексей Дмитриевич, Курьянова Татьяна Казимировна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

The paper presents results of experimental studies of the influence of drying time on the quality of dried wood. This paper provides an analysis of modes used in a number of woodworking enterprises of Krasnodar region. Recommended RTMlow, soft and normal temperature modes provide a defect-free drying with full or almost full preservation of strength properties of wood. Applicable modes of low stiffness are characterized by unreasonably long duration of the drying process at a low rate of circulation of drying agent on the pile, leading to the defeat of wood by fungi. Prolonged exposure to temperature and moisture increases the extent of the destruction of lignocarbohydrate timber complex due to its hydrolysis. Such wood is characterized by reduced physical and mechanical properties and become brittle. Analysis of modes used in a number of companies shows that the general line of dried wood of the second category of quality, they do not provide the minimum duration of the drying process, they are not economically justified and lead to a significant reduction in the strength properties of natural wood. Considered modes are not rational. The main indicators for the technical properties of wood are density and hardness. These figures are most accurately reflect the quality of wood as a building (structural) and technological material. Density is a characteristic of the species, and affects nearly all physical and mechanical properties of wood. It also affects the quality and durability of wood products. The hardness of the wood characterizes its ability to resist indentation of the body of a harder material. A significant decrease in density and hardness of the wood static during the long chamber drying in the modes of low stringency is established. The longer the drying process, the greater the reduction in durability of wood. After prolonged chamber drying, oak wood can be attributed to a group of soft species.

Текст научной работы на тему «Влияние продолжительности процесса сушки на качество древесины твердых лиственных пород»

УДК 630.818:630.847

ВЛИЯНИЕ ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТИ ПРОЦЕССА СУШКИ НА КАЧЕСТВО ДРЕВЕСИНЫ ТВЕРДЫХ ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД Ю. С. Михайлова, А. Д. Платонов, Т. К. Курьянова

ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»

vgltawood@yandex.ru

Основными показателями технических свойств древесины являются плотность и твердость. Эти показатели наиболее точно отражают качество древесины как строительного (конструкционного) и технологического материала.

Плотность является характеристикой данной породы и влияет почти на все физические и механические свойства древесины. Она так же влияет на качество и долговечность изделий, изготовленных из древесины. Плотность необходимо учитывать при использовании древесины как конструкционного и технологического сырья. Поэтому особый интерес, как научный, так и практический, представляет изменение плотности древесины после длительного воздействия температуры и влажности.

Твердость древесины характеризует её способность сопротивляться вдавливанию тела из более твердого материала. По показателю твердости судят о степени трудности обработки режущим инструментом, о затрате энергии на механическую или ручную обработку.

В зависимости от назначения высушиваемых пиломатериалов устанавливает-

ся четыре категории качества сушки. К показателям качества сушки относятся: соответствие средней влажности высушенных пиломатериалов в штабеле заданной конечной влажности; величина отклонений влажности отдельных досок или заготовок от средней влажности по толщине пиломатериалов (заготовок); перепад влажности по толщине пиломатериалов (заготовок); остаточные напряжения в высушенных пиломатериалах (заготовках).

Методика проведения исследований

Исследования плотности и твердости были проведены на древесине дуба, произрастающего на территории Краснодарского края в соответствии с ГОСТ 16483.1-84 и статической твердости в соответствии с ГОСТ 16483.17-81.

Из свежесрубленной древесины дуба были вырезаны пиломатериалы, часть которых была подвергнута атмосферной сушке с марта по декабрь до воздушносухой влажности. Другая часть высушена в производственных условиях.

Из партии древесины, подвергавшейся камерной сушке, были отобраны пиломатериалы без видимых пороков в соот-

ветствии с ГОСТ 16483.0-89, из которых были изготовлены чистые малые образцы таким образом, чтобы торцевая поверхность была гладкой. Образцы имели форму четырехгранной прямоугольной призмы с основанием 20х20 мм и высотой 30 мм. Испытания твердости проведены на чистых малых образцах в форме куба со стороной 50 мм. На гранях образцов были начерчены карандашом диагонали для определения места вдавливания пуансона.

Качество сушки было выполнено в соответствии с требованиями РТМ.

Результаты исследований

Результаты исследования качества древесины после атмосферной и камерной сушки представлены в табл. 1.

Анализ результатов исследования, представленный в табл. 1 , показывает, что древесина, высушенная как в естественных условиях, так и подвергшаяся длительной камерной сушке, соответствует второй ка-

тегории качества. Однако стоит отметить, что качество древесины - комплексный показатель, учитывающий и физикомеханические характеристики древесины.

В РТМ приведены рациональные режимы сушки древесины. Рациональным считается режим, применение которого обеспечивает наименьшую продолжительность процесса сушки и его экономичность при сохранении целостности сортиментов, заданной прочности и других естественных свойств древесины. Рекомендуемые РТМ низкотемпературные мягкие и нормальные режимы обеспечивают бездефектную сушку при полном или практически полном сохранении прочностных показателей древесины. Незначительное снижение прочности на скалывание допускается при сушке форсированными режимами. Выбор режима в каждом конкретном случае зависит от характера их воздействия на свойства древесины.

Таблица 1

Качество высушенных пиломатериалов из древесины дуба толщиной 32 мм

Способ сушки Продолжительность сушки т, сут Показатели качества Категория качества

Конечная влажность т , % Перепад влажности АЖср, % Полные напряже- ния /полн, % Остаточные напряжения /ост, %

Атмосферная 286 14,1 2,4 1,42 1,89 II

Камерная 50 6,6 0,15 1,36 1,91 II

Камерная 61 6,8 0,12 1,29 1,82 II

Применяемые на ряде деревообраба- края режимы пониженной жесткости ха-

тывающих предприятий Краснодарского растеризуются неоправданно большой

продолжительностью процесса сушки лю древесина часто подвергается пораже-

(табл. 2). В процессе сушки с малой скоро- нию плесневыми грибами (рис. 1).

стью циркуляции агента сушки по штабе-

Таблица 2

Производственные низкотемпературные режимы и продолжительность сушки ___________________________пиломатериалов из древесины дуба___________________________

Порода Номер и индекс режима Средняя влажность древесины, % Параметры сушильного агента Влажность древесины, % Продолжительность сушки т, сут при ^шт 1,5 м/с

І, °С М, °С Ф начальная Жн конечная Жк

Дуб 32 мм 6-В РТМ > 30 30-20 < 20 57 4 0,81 75 8 14,6

61 7 0,70

77 23 0,32

Дуб 32 мм Произво дствен- ный 75-60 42 1,5 0,91 75 8 55-60

60-50 45 2,0 0,89

50-40 48 2,5 0,87

40-30 50 3 0,84

30-20 54 7 0,68

20-15 58 13 0,48

15-8 60 18 0,34

а б

Рис. 1. Повреждение древесины плесневыми грибами: а - высушенная древесина; б - в процессе камерной сушки

Применение в производстве режимов пониженной жесткости неоправданно повышает продолжительность процесса сушки, тем самым увеличивает степень разрушения лигноуглеводного комплекса древе-

сины вследствие её гидролиза. Такая древесина характеризуется пониженными физико-механическими показателями, становится хрупкой.

Лесотехнический журнал 4/2011

35

Анализ режимов, применяемых на ряде предприятий, показывает, что при общем соответствии высушенной древесины второй категории качества они не обеспечивают минимальную продолжительность процесса сушки, не являются экономически обоснованными и приводят к существенному снижению естественных

Плотность

прочностных свойств древесины. Таким образом, рассматриваемые режимы не являются рациональными.

Результаты исследования плотности древесины дуба после атмосферной и камерной сушки различной продолжительности представлены в табл. 3.

Таблица 3

сины дуба

Способ Продолжительность Плотность при нормализованной влажности Р12, кг/м3

сушки сушки т, сут стандартная фактическая

Атмосферная 286 690 709

Камерная 50 690 609

Камерная 61 690 542

В результате длительного воздействия температуры и влажности в процессе камерной сушки существенно понижается плотность древесины по сравнению с атмосферной сушкой. Причем, чем длительнее процесс сушки, тем отмечается большее снижение плотности древесины.

Установлено, что плотность древесины после камерной сушки в течение 50 су-

Статическая тве]

ток понизилась на 14 % по сравнению с атмосферной сушкой. После камерной сушки в течение 60 суток отмечено снижение плотности древесины уже на 23 %.

Результаты исследования твердости древесины дуба после атмосферной и камерной сушки различной продолжительности представлены в табл. 4.

Таблица 4

древесины дуба

Твердость Нс2 Н/мм2, древесины на поверхности

торцовой радиальной тангенциальной

Способ сушки Продолжительность сушки т, сут стандартная фактическая стандартная фактическая стандартная фактическая

Атмосферная 286 66,5 55,5 54,5 49,5 47,5 48,1

Камерная 50 66,5 37,2 54,5 31,5 47,5 28,4

Камерная 61 66,5 33,6 54,5 25,1 47,5 21,1

В результате длительного воздействия на древесину температуры и влажности в процессе камерной сушки существенно понижается твердость древесины по сравнению с атмосферной сушкой. Причем, чем длительнее процесс сушки, тем больше снижение твердости древесины.

Снижение твердости торцовой поверхности пиломатериалов из древесины дуба после камерной сушки в течение 50 суток по сравнению с атмосферной составило 33 %, радиальной 36 %, а тангенциальной 41 %. Более длительные сроки камерной сушки приводят к еще большему снижению твердости древесины. Так, после камерной сушки в течение 61 суток, по сравнению с атмосферной отмечено снижение твердости древесины дуба торцовой поверхности на 39 %, радиальной - 49 %, тангенциальной - 56 %.

Все отечественные породы по твердости торцовой поверхности древесины при влажности 12 % делят на три группы: мягкие (твердость 40 Н/мм2 и менее), твердые (41.. .80 Н/мм2) и очень твердые (более 80 Н/мм2). Результаты исследования показывают, что после неоправданно длительной камерной сушки древесину дуба можно отнести к группе мягких пород.

Выводы

Применяемые на ряде предприятий режимы пониженной жесткости не обеспечивают минимальную продолжительность процесса сушки, не являются экономически обоснованными и приводят к существенному снижению естественных прочно-

стных свойств древесины, т.е. рассматриваемые режимы не являются рациональными. В процессе неоправданно длительной камерной сушки происходит существенное снижение плотности и твердости высушенной древесины, что ограничивает сферы применения такой древесины.

Библиографический список

1. Дьяконов К.Ф. Сохранение прочности древесины при камерной сушке / Сушка древесины : сб. науч. тр. Архангельск, 1968. С. 56-71.

2. Курьянова Т.К. Исследование усадки древесины дуба в зависимости от режима сушки : автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1981. 24 с.

3. Курьянова Т.К. Сушка древесины и ее качество после предварительной химической обработки / Изв. вузов. Лесн. журн. 2004. № 6. С. 52-56.

4. Никитин Н.И. Химия древесины / М. - Л. АН СССР, 1951. 579 с.

5. Платонов А.Д. Структура и физико-механические свойства химически обработанной древесины трудносохнущих пород : монография. Воронеж, 2005. 125 с.

6. Полубояринов О.И. Плотность древесины / М.: Лесн. пром-сть, 1976. 160 с.

7. Руководящие технические материалы по технологии камерной сушки древесины / ЦНИИМОД. Архангельск, 2001. 132 с.

8. Скуратов Н.В. Разработка рациональных режимов сушки пиломатериалов

в камерах периодического действия : авто- 1980. 206 с.

реф. дис. ... канд. техн. наук. М., 1983. 16 с.

9. Уголев Б.Н. Контроль напряжений при сушке древесины / М.: Лесн. пром-сть,

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.