Основными факторами, влияющими на сушку древесины в специальных устройствах, называющимися сушильные камеры для древесины (или просто сушилки), являются температура, влажность и циркуляция воздуха. Необходимая циркуляция воздуха достигается с помощью вентиляторов.
Влажность воздуха — это термин, характеризующий наличие водяных паров в воздухе. При определенной температуре воздух может поглощать пары воды до определенного количества. Выше этой температуры будет эффект конденсации.
Воздух, содержащий максимальное количество водяного пара, называется насыщенным воздухом. Это максимальное количество воды в 1 м3 воздуха. Это значение увеличивается с повышением температуры. Если насыщенный воздух нагревается, его способность принимать больше воды увеличивается, но если он охлаждается, будет присутствовать избыток воды в воздухе и произойдет конденсация. Это свойство используется для извлечения влаги из дерева, т.е. его сушка (естественная или в специальной сушильной камере).
Относительная влажность воздуха (значения представлены в % RH) — очень важный параметр в процессе сушки древесины. Это соотношение веса водяных паров на 1 м3 воздуха и максимального веса водяного пара, который воздух может производить при заданной температуре и давлении. Насыщенный воздух имеет относительную влажность 100 %, в то время как абсолютно сухой имеет 0 %.
Относительная влажность зависит от температуры среды. Например: если на 1 м3 воздуха температура 40 ºC и содержит 30 г водяного пара, то относительная влажность такого воздуха составляет:
(30 / 51,1) x 100 = 58,7%, (при 40 ºС)
Аналогично, если тот же воздух (содержащий такое же количество воды) нагреть до 60 ° C, то его относительная влажность будет:
(30 / 130,1) х 100 = 23%
С повышением температуры относительная влажность уменьшается, и наоборот – уменьшение температуры приводит к повышению относительной влажности.
Направление естественной циркуляции воздуха также зависит от температуры. Потоки нагретого воздуха поднимаются вверх потому что он легче, а холодный воздух струится вниз. Проходя через штабель, воздух охлаждается и течет вниз. Также происходит конденсация излишков водяного пара.
Влага (MC), попавшая в древесину, существует в двух разных формах: свободная и связанная. Свободная распределяется в межклеточном пространстве. Поскольку она химически не связана с древесной структурой, ее можно относительно легко удалить. Связанная находится в стенках клеток и молекулярными силами связана с древесным волокном. Это причина, по которой из дерева удалить связанную влагу намного сложнее, чем свободную. Ее можно удалить только за счет испарения (в ходе процессов, которые обеспечивает конвективная сушильная камера). Больше 30 % воды, содержащейся в древесине – это свободная влага. Ниже этого уровня, 30 %, древесина содержит только связанную влагу. Эта 30 %-я граница также известна как точка насыщения древесных волокон.
Влажность древесины (MC) выражается в процентах (%). Это соотношение
веса воды внутри древесины и абсолютно сухой древесины:
V = (м / м) x 100 [%]
где: V — соответствует MC древесины в %
— вес воды в граммах
— вес абсолютно сухой древесины в граммах
Влажность необработанной древесины зависит от породы древесины и может достигать 200%. Средние значения находятся в диапазоне 50 ÷ 100%.
В зависимости от применения древесины ее следует просушить в сушильной камере до определенного содержания MC:
— фанера: 5 ÷ 8%
— паркет: 8 ÷ 10%
— комнатная мебель 8 ÷ 10%
— садовая мебель 13 ÷ 16%
— столярные изделия: 10 ÷ 12%
Изменение содержания связанной влаги (в ходе процесса сушки пиломатериала в сушилке) в древесине вызывает изменение размеров древесины. После высыхания древесина дает усадку (уменьшается размер), а при увлажнении набухает (увеличивается в размерах).
Усадка стабильна и линейна, когда содержание влажности падает ниже 30% (точка насыщения). Уровень усадки индивидуален для каждой породы дерева и различается в продольном и поперечном направлении и может быть до 10 %.
Способ сушки также влияет на усадку древесины. Естественно высушенная древесина будет иметь меньшую усадку, чем дерево, высушенное в сушильной камере. Древесина, высушенная при высокой температуре и относительной влажности, дает большую усадку, чем древесина высушенная при более низкой температуре и влажности воздуха. Когда сухая древесина впитывает воду, она увеличивается в объеме, т.е. набухает до насыщения (это значение именуется как точка насыщения древесных волокон). Выше этой границы древесина перестанет набухать, потому что она не может впитывать больше воды.
