17.09.2012

Свойства древесины: учитывайте ее влажность

Прежде чем использовать древесину для изготовления столярных изделий, ее следует надлежащим образом высушить. Сухой материал более стабилен, хорошо обрабатывается и лучше воспринимает клей и отделочные составы.
А знаете ли вы, как древесина удерживает влагу, как эта влага удаляется и что происходит с древесными волокнами после высыхания?
Знание ответов на эти вопросы  и понимание того, к каким последствиям может привести неправильная сушка, превратит вас в требовательного покупателя и поможет с умом использовать этот природный материал. Итак, короткая лекция о влаге в древесине и ее влиянии на свойства пиломатериалов.

Что происходит при сушке древесины.


При сушке атмосферной (естественной) или в сушильной камере содержание влаги в древесины снижается до определенного уровня, после чего процесс останавливается. 


Эта стадия, называемая равновесной влажностью древесины, зависит от относительной влажности окружающего воздуха. Поэтому перед началом работы всегда следует выдерживать пиломатериалы для акклиматизации в мастерской. С исчезновением связанной влаги (см. рисунок клетки в разрезе) отдельные клетки усыхают, вызывая усушку, то есть уменьшение размеров всей массы древесины. Усушка более заметна в тангенциальном направлении, поэтому так называемые рядовые доски (тангенциального распила) усыхают больше, чем радиальные (рисунок внизу).

Так как клетки отличаются размерами, плотностью и ориентацией, они часто усыхают неравномерно, что приводит к короблению древесины в разных направлениях. Чтобы избежать связанных с этим проблем, сторонитесь досок со свилеватым рисунком, неравномерными интервалами годичных колец и смещенной сердцевиной.
Набухание также становится причиной возникновения напряжений в древесине. Если не принять меры, оно заставляет волокна раздвигаться, как показано внизу. Набухание можно предотвратить, заменив связанную влагу стабильной субстанцией, консервирующей древесные волокна.  Токари, например, вымачивают заготовки в полиэтиленгликоле (PEG). Но этот способ не годится для обработки крупных заготовок или целых бревен.

Правильная сушка для получения высококачественных пиломатериалов.
Древесина высыхает с поверхности, а содержащаяся в ней влага естественным путем движется от сырых участков к более сухим. Это вызывает неравномерные напряжения во внешних слоях и внутри доски.
КОГДА СУШКА ИДЕТ НОРМАЛЬНО
Правильно высушенная доска выглядит так же, как сырая, но имеет меньшие размеры.
Сценарий 1.
СВЕЖЕВЫПИЛЕННАЯ ДОСКА                                                                                                

Насыщенная влагой древесина
Древесина чаще поступает на лесопилку в виде свежих бревен, содержащих большое количество воды, и каждая выпиленная доска имеет равномерную влажность по всей длине и толщине. Стенки клеток полностью пропитаны влагой, а их полости также могут содержать довольно много воды. 
Сценарий 2.
ПРАВИЛЬНО ВЫСУШЕННАЯ ДОСКА        
                  
Равновесная влажность 6-11%
При правильной сушке влажность уменьшается постепенно, не вызывая внутренних напряжений в древесине. С испарением связанной влаги из клеточных стенок доска начинает усыхать. Концы доски высыхают быстрее, а из-за небольших напряжений на них образуются незначительные трещины.    
 
Производителям пиломатериалов приходится постоянно управлять температурой, влажностью и воздушными потоками в сушильной камере, а также регулярно выпиливать тонкие образцы в виде вилки, чтобы вовремя распознать возникающие проблемы.
ЧТО МОЖЕТ СЛУЧИТЬСЯ   
Напряжения, возникающие при сушке, могут стать причиной серьезных дефектов.
Сценарий 3.
ПЕРЕСУШЕНААЯ ПОВЕРХНОСТЬ

Частично высушенная доска
В этом случае наружные слои доски сохнут слишком быстро и усыхают, в отличие от еще сырой середины. Наружные волокна рвутся, вызывая появление крупных трещин. Повысив влажность, можно заставить трещины сомкнуться, однако доска уже безнадежно испорчена.

Сценарий 4.
УСКОРЕННАЯ СУШКА

Сухая доска
Внешние слои высохли очень быстро, но сохранили прочность и не потрескались, а сдавили внутреннюю , еще сырую часть доски. По мере усыхания она рвется на части, соединенные с внешними слоями.

Предупреждение проблем, вызванных влажностью и изменением размеров.
Древесина становится более стабильной, достигнув равновесной влажности; это состояние определяется относительной влажностью воздуха. Что происходит при изменениях влажности? Древесные клетки-волокна обладают гигроскопическими свойствами, а значит, постоянно впитывают и испаряют влагу, что заставляет их сжиматься и набухать.
Эти процессы наиболее заметны в клееных щитах. В одно время года они могут быть идеально ровными, а со сменой сезонов сильно коробятся (рисунок внизу). Эти изменения не вызовут серьезных проблем, если предпринять соответствующие меры.
Чтобы уменьшить влияние влажности воздуха и замедлить поглощение и потерю влаги древесиной, всегда окончательно отделывайте только законченные проекты. Наносите одинаковое количество слоев на все поверхности. Эти меры помогут предотвратить коробление.
КОРОБЛЕНИЕ СКЛЕЕННЫХ ЩИТОВ

Чередование ориентации годичных колец помогает сохранить щит относительно плоским, но волнистым. Если годичные кольца всех делянок ориентированы одинаково, щит выгибается дугой, но поверхности остаются гладкими.
Как вычислить влажность.
Влажность определяется соотношением массы содержащейся в древесине воды к абсолютно сухой древесине и выражается в процентах. Чтобы узнать влажность, сначала нужно взвесить кусок древесины. Затем высушить его до полной потери влаги (до прекращения снижения массы) и сравнить полученные значения:

Например, если кусок в сыром состоянии весил 25 кг, а после сушки – 20 кг, его влажность была равна 25%: (25-20):20=5:20=0,25 или 25%.
К счастью, чтобы узнать влажность доски, не нужно взвешивать и высушивать ее. Приборы-измерители влажности сделают эту работу за вас.
Для работы с древесиной внутри помещений ее влажность должна быть 6-11%, чтобы соответствовать сухому микроклимату. Древесина для садовой мебели и строительные пиломатериалы должны иметь влажность 15-20% для минимизации разбухания и усушки.


Возврат к списку