Сушка лиственницы
В плане сушки древесина лиственницы, один из наиболее сложных типов. Это объясняется существенной природной твёрдостью (плотностью) и упругостью, свойственной данному материалу и целым рядом иных факторов.
Чтобы получить пиломатериалы надлежащего качества, требуется неукоснительное соблюдение технологии сушки. В противном случае на выходе получится много брака.
Вопросам правильной организации сушки посвящена настоящая статья.
***
Сибирская лиственница, в силу своих уникальных характеристик, относится к элитным породам древесины.
1.Основные характеристики древесины
Материал отличается прочностью, превышающей аналогичный показатель у дуба – 96МПа против 94МПа. При 12% влажности её плотность задаётся диапазоном (620-725) кг/м3. Ещё одним важным преимуществом лиственницы является красивая цветовая гамма и структура.
Это яровая порода. Цвет ядра, красновато-бурый. Заболонь резко ограничена. Это узкий слегка желтоватый или белый слой, толщина которого не превышает (8-20) миллиметров. Годичные слои видны чётко. Хорошо просматриваются границы между поздней и ранней древесиной. Толщина слоя (0,4-2,2) мм.
Поздний слой составляет (30-39) % общей ширины годичного кольца.
Текстура определяется выполнением продольных резов. Оценивается по разнице в окраске древесины ранней и поздней, ширине годичных колец, заболони и ядру. Максимальную визуальную привлекательность имеет текстура тангенциальных резов.
Дерево характеризуется незначительной сучковатостью и малой равноплотностью (плотность поздней и ранней древесины отличается весьма существенно).
1.1. Влажность, усушка, водопроницаемость
Свежезаготовленная древесина может иметь влажность при водопоглощении, достигающую 126%. Суточные и сезонные колебания влажности у растущей лиственницы значительно меньше аналогичного показателя для иных пород. Водо- и влагопоглощение у неё, в силу высокой плотности, значительно меньше, чем у осины (эталонная порода).
Влагопроводность значительно отличается от присущей иным хвойным и лиственным породам. Поэтому сушка пиломатериалов требует особого подхода (смотри ниже).
Лиственница характеризуется значительным усыханием. Внутренние напряжения, возникающие при этом, гораздо больше, чем у сосны, ели. Отличаются высокой склонностью к короблению, растрескиванию при сушке.
Показатель плотности определяется регионом заготовки. Самая плотная древесина у лиственницы с Алтая. Второе место занимает древесина с Урала.
Воздухопроницаемость (водопроницаемость) ядра лиственницы самая низкая среди всех древесных пород. Это существенно усложняет процедуру пропитки защитными составами.
Кроме визуально привлекательных цветов и текстуры лиственница отличается высокой прочностью. Механические свойства древесины определяются регионом произрастания.
Несмотря на набор положительных физико-механических параметров, эта древесина доставляет массу неудобств при обработке. Пример, сильное засмаливание пильных полотен. Её сложно обрабатывать обычными инструментами. Зато подобные пиломатериалы, после обессмоливания поверхностей, прекрасно окрашиваются и шлифуются.
1.2. Особенности древесины в зависимости от региона произрастания
Лучшие характеристики имеет лиственница, заготовленная на Алтае, в верховьях Ангары и Лены, в Прибайкалье.
Лиственница обладает высокой стойкостью к воздействию патогенной микрофлоры, которая, с возрастом, увеличивается. Комлевая часть ствола максимально стойкая.
Долговременное воздействие воды существенно увеличивает твёрдость древесины.
Специальные свойства смолы исключают поражение древесины насекомыми. Поэтому лиственничные пиломатериалы можно использовать без проведения химической обработки.
Огнестойкость этой древесины вдвое превышает аналогичный показатель сосны.
Даурская лиственница обладает комплексом ценнейших характеристик. Яровая порода со значительным числом смоляных ходов. Имеет узкую белую заболонь (иногда, с буроватым оттенком). Ядро-буро-красноватое, контрастно отличающееся от заболони. Прекрасно различимы годичные слои, благодаря значительной разнице между поздней и ранней древесиной. В 1 см колец может быть от 12 до 16.
По физико-механическим свойствам лиственница занимает 1 место среди хвойных пород, произрастающих в России. При этом даурская на 10% превышает по основным параметрам сибирскую. Это дерево имеет сбежистость в 1,2%, высоту ствола ≤46 м.
2.Применение пиломатериалов из лиственницы
Подобная продукция востребована в строительстве, малом судостроении, столярном производстве (брус стеновой, погонаж, шпалы, оконные рамы, столбы ЛЭП).
Из этой древесины производят различные элементы для гидротехнических сооружений с длительными сроками эксплуатации (пример, сваи Троянского моста, перекинутого в 1800 году через Дунай, стоят до сих пор).
Широким спросом пользуется мебельный щит и клеёный брус из лиственницы.
Большая часть заготовленной лиственницы, пиломатериалы и круглый лес, идёт на экспорт (примерно 78%). Причём по ценам, которые сезонным колебаниям не подвержены. Основными покупателями выступают:
· государства СНГ – примерно 25%;
· Китай – 20% (явно выражена тенденция к росту спроса);
· Государства ЮВА – порядка 19%;
· Западная Европа – около 18% (в первую очередь, Германия, Австрия, Швейцария, Италия).
Остальное потребляется в России.
Это делает бизнес по выпуску пиломатериалов из лиственницы экономически целесообразным и выгодным направлением развития.
3.Проблемы, возникающие в процессе сушки лиственницы (сложности и причины)
Прежде, чем приступить к рассмотрению проблем, возникающих в процессе сушки пиломатериалов из лиственницы, необходимо разобраться в причинах, их вызывающих.
Рассмотрим их в свете подхода к данной проблеме кандидата технических наук, сотрудника СГУ им. Решетнёва Шакура Зарипова.
В общедоступном изложении, его взгляд на проблему, следующий.
В основе всех существующих технологий сушки пиломатериалов лежат физические процессы капиллярных явлений. Пиломатериалы, в данном случае, рассматриваются в роли проводящей открытой системы. То есть их сравнивают с системой, состоящей из огромного количества односторонне открытых микротрубок. Вода, испаряющаяся с поверхности древесины, восполняется посредством сил, возникающих на стенках сосудов. Фактически организуется вытягивание влаги из центра пиломатериала на его поверхность.
Подобный подход обеспечил математическое обоснование процесса удаления воды из пиломатериалов, являющихся пористыми капиллярными телами. Значительный вклад к это внёс академик Лыков А.В.
3.1. Взгляд с другой стороны
Но лиственница, в отличие от древесины иных пород, в эту теорию не вписывается. Упомянутая теория не учитывает запуск процесса гидролиза в подобной древесине при повышении температуры.
Поэтому более верным является рассмотрение процессов массопереноса не в открытой, а в закрытой системе.
Лабораторные испытания показали, что максимальный вывод воды из пиломатериалов лиственных пород регистрируется в течение первых суток (24-30) часов. Затем наступает кратное снижение (в 2 и более раз). На эти процессы плотность материала не влияет.
Основным параметром, влияющим на интенсивность водоотделения из лиственничных пиломатериалов, являются (содержащиеся в древесине) экстрактивные вещества.
При сушке подобной древесины температура в центральной части доски периодически достигала аналогичного показателя для внешней среды. Причиной этого может быть только наличие неучтённого источника энергии. В его роли выступают химические процессы, комплексно протекающие в древесине при увеличении температуры.
3.2. Особенности сушки
При низкотемпературной сушке на поверхность выступают: экстрактивные вещества в водных растворах и парогазовая смесь. Вода и смесь испаряются (сливаются). Экстрактивные вещества остаются. Уже при температурах 40-45 градусов из лиственницы выделяется значительное число веществ, включая формальдегид и фенол.
В процессе сушки, благодаря избыточному давлению, на поверхность вытесняется содержимое клеточного пространства. Это приводит к формированию на поверхности пиломатериалов полимерной плёнки. Последняя блокирует вывод влаги из древесины.
Поэтому целесообразно, при использовании низкотемпературных процессов сушки, начинать работу с температуры в 40°. Это обеспечивает максимальный период, на протяжении которого влага удаляется наиболее интенсивно. При этом давление, как правило, не превышает 20кПа. По времени данный период занимает от 11 до 60 часов.
На втором этапе давление существенно возрастает, а интенсивность сушки снижается. Лабораторным путём установлено, что в парогазовой смеси содержится, в среднем. 139 различных компонентов. В водном растворе присутствует значительное количество водорастворимых веществ, основную часть которых составляет арабиногалактан.
Этот материал способен удерживать большое количество воды. Накапливаясь на поверхности пиломатериалов, он интенсивно впитывает её изнутри доски и из воздуха. Это провоцирует набухание, и образование на поверхности водяных пузырьков.
При любом изменении температуры они интенсивно лопаются, формируя полимерную плёнку, наличие которой многократно снижает интенсивность процесса сушки.
Этот процесс можно объяснить защитной реакцией древесины на неблагоприятные внешние условия.
4.Совершенствование технологии сушки
Этот процесс предусматривает более точный учёт всего многообразия факторов, влияющих на сушку, своевременный переход на иные температурные уровни. Всё это позволяет поддерживать максимальную интенсивность удаления воды, снижает время сушки и энергозатраты на процесс её организации.
4.1. Основные рекомендации
По результатам исследований было выработано несколько предложений, позволяющих интенсифицировать процесс, сократить время сушки и добиться повышения качества пиломатериалов.
· Сушку лиственницы требуется осуществлять с использованием многоступенчатой структуры применяемых режимов, в основу которой положена восходящая закономерность;
· на первой ступени температура ≤ (40-42) °С, что позволит добиться максимальной интенсивности выведения воды;
· шаг температур между ступенями сушки (5-8) °С;
· момент необходимости перехода устанавливается по интенсивности водоудаления.
Учёт усреднённого значения содержания воды в пиломатериале необходимой информации получить не позволяет.
· Влаготеплообработка в версии, предлагаемой РТМ, при сушке лиственницы малоэффективна;
· Для выравнивания влагосодержания в подобных материалах, прошедших сушку, следует выдерживать их 72 часа при температурах планируемой эксплуатации;
· осушение агента сушки в камерах, работающих периодически, проводится по технологии, используемой в моделях непрерывного действия, по следующему принципу: сколько воды вытеснено, столько же должно быть удалено;
· рациональной можно считать технологию осушения воздуха в камере, позволяющую удалять воду по замкнутому циклу.
Для этого часть парогазовой смеси рекомендуется прогонять через конденсатор, хладоагентом в котором выступает водопроводная вода.
Предлагаемая структура режимов сушки не приводит к увеличению процента трещин и поперечного коробления.
Промышленное применение результатов данной работы позволяет снизить время сушки лиственных пиломатериалов почти на 10%. Оптимальным решением является использование вакуумных сушильных камер. В них создаются условия, исключающие формирование блокирующего поверхностного слоя.
При определении экономической эффективности предлагаемого пакетного решения базовыми считались режимы, задаваемые согласно нормативу 19733-84. Их главным недостатком является неэффективное расходование теплоэнергии, обусловленное увеличением межступенчатых временных периодов.
Своевременный переход, обеспечиваемый вакуумной камерой, позволяет значительно экономить её.
Кроме этого рациональная технология осушения агента, исключает выброс в атмосферу значительного объёма тепловой энергии.
5.Базовые технологии, используемые при сушке лиственницы
Вопросы естественной сушки в настоящей статье не рассматриваются, в силу продолжительности процесса, низкой эффективности и значительного процесса брака.
Поэтому кратко рассмотрим только сушку лиственничных пиломатериалов в сушильных камерах различных типов.
5.1. Что предлагает рынок
Камерная сушка, наиболее распространённый вариант обработки лиственных пиломатериалов. В процессе сушки они последовательно подвергаются:
· нагреву;
· увлажнению;
· охлаждению;
· последующей сушке.
Циклы повторяются. При этом текущая влажность регулярно меняется.
Это универсальный метод обработки любых пиломатериалов.
Достоинствами использования сушильных камер является возможность загружать потребный объём материалов на каждый цикл сушки.
Обдуваемый потоками горячего воздуха пиломатериал быстро сохнет с внешней стороны, а изнутри влага остаётся. Из-за этого, при отдельных технологиях камерной сушки пиломатериал может растрескиваться. Чтобы исключить подобный негативный сценарий, предусмотрено чередование режимов: сушка, пропаривание, охлаждение. Весь процесс может занимать до трёх недель.
Речь, в данном случае, идёт о камерах российского, чешского, итальянского изготовления. Значительно реже встречаются финские камеры.
Все существующие камеры подразделяются по принципу работы на ряд разновидностей.
Большая часть рассчитана на конвективную обработку пиломатериалов. Горячий воздух циркулирует по всему объёму камеры, испаряя влагу из древесины, доводя оставшийся процент до заданного значения.
Лучшим, на сегодняшний день, решением является применение вакуумных камер. Создаваемое в них разряжение ускоряет процессы сушки при значительном возрастании качества готовых пиломатериалов.
6.Сроки, ставшие реальностью
Профессионалы деревопереработки, занимающиеся производством лиственных пиломатериалов, включая их сушку в камерах, не являющихся вакуумными, воспринимают наши утверждения скептически.
В качестве объективной реальности, с которой ничего поделать нельзя, они закладывают в технологические процессы сроки от 20 до 40 суток на получение лиственничной древесины столярной влажности (6-8) %. Всё остальное «от лукавого».
А теперь наши сроки.
1.До столярной влажности (6-8) % лиственная доска толщиной 30 мм сохнет за 96 часов, 50 мм – за 120 часов.
2.До погонажной влажности (12-15) %:
a. 30 мм – 36 часов;
b.50 мм – 48 часов.
3.Транспортная влажность в 20% достигается, соответственно:
a. 30 мм – 30 часов;
b.50 мм – 38 часов.
При радиальном распиле коэффициент усушки составляет 0,19, при тангенциальном, 0,4.
Общий процент брака не превышает 1-2 (зависит от исходного состояния пиломатериалов). Подобные результаты достигнуты, благодаря серьёзной работе наших инженеров, программистов, проектировщиков и технологов.
Лиственничные пиломатериалы равномерно нагреваются специальными нагревательными панелями, созданными нашими инженерами.
Благодаря многолетнему анализу результатов экспериментальных сушек аналитикам компании удалось рассчитать оптимальные температурные режимы сушки, их последовательность, параметры в камере на каждом этапе сушки.
Всё это заложено в программное обеспечение автоматики камеры (собственная разработка). Работы продолжаются. Поэтому клиент, заказавший у нас сушильную камеру, периодически получает обновлённое ПО.
Автоматика управления программируемая, что позволяет выбрать необходимый режим сушки с учётом породы древесины (например, лиственницы), её начальной и требуемой влажности, геометрических размеров материалов, закладываемых на сушку.
В подтверждение всего вышесказанного можете посмотреть это видео, полученное от руководителя компании, производящей пиломатериалы и погонаж из лиственницы на экспорт ((https://youtu.be/nlCC_VlrcAI).
При желании можете ознакомиться с иными видео отзывами других покупателей на нашем ютуб-канале, https://www.youtube.com/channel/UCk6U3dn5NdOB7-p2C1zpNoQ/ или связаться с ними по телефону, который вам предоставит менеджер компании «Фалькон», отвечающий за работу с клиентами.
Выводы
Если вы заинтересованы в развитии собственного бизнеса, нуждаетесь в высококачественных сухих пиломатериалах для собственных нужд, либо планируете их продажу, решение о заказе собственной вакуумной камеры для сушки древесины в компании «Фалькон» является самым взвешенным, в плане соотношения стоимости, сроков изготовления и доставки, производительности и качества готовой продукции.
Кроме этого вы получаете техническое сопровождение ведущими специалистами на весь срок эксплуатации камеры, периодическое обновление ПО, гарантированные поставки запасных частей для выполнения плановых ТО или ремонтных работ.
Умеете считать деньги, нацелены на рост прибыли и расширение рынков сбыта - значит ваша компания, наш потенциальный клиент!
