УСУШКА И РАЗБУХАНИЕ ДРЕВЕСИНЫ

Усушка и разбухание древесины вызывают изменения её размеров, но это не самое главное. Более серьёзная проблема возникает, когда усушка или разбухание происходят неравномерно в разных частях одной и той же детали из древесины, даже если их относительная величина невелика. Коробление, которое может быть описано, как искажение полученной или желаемой формы или размера детали, обычно вызвано разницей в усушке в разных направлениях, или неравномерной усушкой, вызывающей возникновение напряжений в детали.

Поперечное коробление доски(а) – это форма коробления, которая характеризуется отклонением от плоскостности поперёк ширины доски. Продольное коробление (б) есть отклонение от продольной плоскостности доски. Крыловатостью (д) называется отклонение прямизны доски от конца к концу вдоль края, а свилеватостью (в) – такое состояние доски, когда её четыре угла не лежат в одной плоскости. Перегиб (е) – это локализованная крыловатость, образовавшаяся благодаря наличию сучка. Ромбовидность (г) будет описана чуть позже.

В таблице представлены некоторые породы древесины, грубо поделенные на три категории в зависимости от их склонности к короблению при высыхании.

Когда неравномерная усушка вызывает напряжение, превышающее прочность древесины в направлении, перпендикулярном волокну, вдоль волокна происходит разделение клеток. Это и называется трещиной. Наиболее часто они проявляют себя на поверхности, а также на торцах досок, но могут образовываться и внутри.

Тангенциальная и радиальная усушка: рисунок 2 является иллюстрацией поперечного коробления досок, при котором вогнутая сторона направлена «от сердцевины», - это результат того, что тангенциальная усушка превосходит радиальную. Наиболее сильно этот эффект проявляется в тех досках, где одна сторона захватывает сердцевину. Так как эта сторона представляет собой радиальный распил, противоположная представляет тангенциальный (по крайней мере, на одном участке) и, таким образом, при усушке сожмётся вдвое больше. Некоторые деревообработчики говорят, что «кольца хотят распрямиться». Эта простая формула помогает легко запомнить, в какую сторону выгнется доска, однако совершенно не объясняет, почему. Коробление обратимо при разбухании (Рисунок 3).

На рисунке 3 справа показаны три полоски, последовательно отрезанные от торца доски из красного дуба. Средняя полоска имеет ширину 240 миллиметров при влажности 14%. Верхняя полоска высушена до 4% - она усохла и выгнулась. Нижней полоске дали набрать влажность до 20% - она разбухла и выгнулась в противоположную сторону.

Если доску, выпиленную из середины, силой удержать от коробления, она может треснуть, чтобы «раскрыться» (рис. 4).

На рисунке 4 половину доски, выпиленной из вяза, запустили в рейсмус, где она треснула под давлением устройства подачи (верх). Другая половина демонстрирует естественное коробление.

Деталь квадратного или прямоугольного сечения с диагонально ориентированными годовыми кольцами усохнет по одной диагонали вдвое сильнее, чем по другой, деформируя форму сечения в ромб – отсюда и термин «ромбовидность» (рис. 2). При токарной обработке древесины то же самое приводит к превращению круглого сечения в овальное при высыхании детали. Отверстия, просверленные вдоль волокон, имеют ту же тенденцию.

Классическая проблема неравномерного изменения толщины древесины в досках всегда (по крайней мере, по большей части) вызвана разницей тангенциальной и радиальной усушки. Типичным примером являются доски, напиленные «в четверть». Если один край доски расположен вблизи сердцевины, годовые кольца в нём имеют значительную кривизну и усушка будет происходить, в основном, в радиальном направлении (r на рисунке 5). На противоположном краю волокна расположены, в основном, перпендикулярно поверхности и, стало быть, усушка будет тангенциальной (t). Хотя и небольшая, эта разница особенно будет заметна в месте клеевого стыка – если «сердцевинный» край стыкуется с «внешним» (как в случае А). Проблему можно свести к минимуму, если стыковать доски «одинаковыми» краями (как в случае В).

Достоинством натуральной древесины является:

высокая прочность при небольшой объемной массе (у большинства пород
< 1000 кг/м3), что обуславливает высокий коэффициент конструктивного качества.

низкая теплопроводность

низкая звукопроводность

высокая морозостойкость

легкость в обработке

простота утилизации

низкий коэффициент температурного линейного расширения

К недостаткам можно отнести:

наличие пороков (сучки, трещины, смоляные карманы, и др.)

гигроскопичность (присутствие избыточной влаги в древесине вызывает
резкое ухудшение всех ее физико-механических свойств)

горючесть

Недостатки древесины устраняются специальными технологическими мероприятиями, о которых пойдет речь ниже.

Остановимся подробнее на гигроскопичности и горючести древесины. Древесина, как капиллярно-пористый материал, обладает гигроскопичностью, т.е. способностью отдавать влагу или поглощать водяные пары из воздуха в зависимости от влажности и температуры окружающего воздуха и влажности самой древесины. Гигроскопичность древесины обуславливает изменяемость размеров деревянных конструкций в процессе эксплуатации зданий и создает опасность развития микроорганизмов-разрушителей (грибков). С целью обеспечения стабильности размеров деревянных конструкций на их поверхность наносят водо- и воздухонепроницаемые покрытия: краски, лаки и т.п.

СУШКА ДРЕВЕСИНЫ

Сушка должна производиться по строго определенной технологии. Это связано с тем, что физико-механические свойства древесины зависят от ее влажности. При сушке влажной древесины вначале удаляется капиллярная влага, при этом объем и механические свойства древесины не изменяются. После того как удалиться вся капиллярная влага, начинает испаряться гигроскопическая, при этом объем древесины уменьшается, а прочность увеличивается. Влажность древесины W3 выражается в % от массы сухой древесины.

Сушка должна проводиться в два этапа. Вначале происходит предварительная сушка: пиломатериалы складируются в штабеля под навесом и в течении нескольких лет древесина сушится при естественном атмосферном воздействии. Если опустить этот этап, то материал не будет иметь достаточной устойчивости к деформации. Затем следует сушка в вакуумной камере при низкой температуре, что позволяет свести к минимуму внутреннее напряжение и обеспечить бережную сушку, без трещин. На современном производстве процессом сушки управляет компьютер, который учитывает все особенности древесной породы, а также толщину пиломатериала и выдает через определенные промежутки времени протоколы о том, как протекает сушка.

Древесина сушится до влажности около 12%, а затем пиломатериалы выдерживаются в закрытом помещении для достижения баланса влажности и только после этого пиломатериал готов для дальнейшей обработки
Компания "Bautex Sib"