Сушка древесины

О СУШКЕ ДРЕВЕСИНЫ

Сушка древесины энергоемкий технологический процесс. Практически не имеет значения какой размер заготовки нужно довести до нужной влажности, основная цель это нужно удалить избыточное содержание сока древесины из ее массы. В основном технология сушки древесины направлена на обработку пиломатериала разного сечения. основная цель это довести без побочно вызываемых дефектов, пиломатериал до содержания в нем от 6% до 12% влаги в зависимость от дальнейшей обработка или до 20% влажности если древесину нужно просто длительное время транспортировать.

В зависимость от породы пиломатериала, его сечения и назначения применялись специально рекомендуемые режимы обеспечивающие качество сушки в соответствии с требуемой категорией сушки древесины.

Энергоемкость простого технологического процесса, извлечения молекул сока из поверхности или глубины заготовки различая. В следствие того, что с поверхности древесины удаление сока требует меньше затрат, энергии и времени, происходит не желаемый эффект приводящий к неизбежному дефекту разрыву продольному (трещины). Интенсификация технологического процесса сушки древесины, с применением простых технических средств, например конвективная сушильная камера, которые просто поднимая температуру и скорость движения сушильного агента сокращали время протекания технологического процесса, что следовательно приводило к новым дефектам в заготовке.

Изменение конструкции, самой конвективной сушильной камеры, применение современных микропроцессорных средств автоматики в управлении, саму технологию не изменяя ничего существенного влияющего на затраты энергии, времени и качество высушивания заготовок не влияет.

В настоящее время сам технологический процесс удаления сока древесины из самой древесины приобретает более сложные технологии чем доведение древесины до содержание в ней определенного процента влаги. Требования к современным изделиям из древесины приводит к разработки новых определенных технологий позволяющие сделать с древесины почти пластмасс.

Природный узор древесины является неповторимым по своей красоте, все, что делается под древесину, явно уступает природной красоте самой древесины, поэтому более логично довести древесину до требуемого качества.

Желание получить древесину нужного тона, цвета, с измененными химическими и физическими свойствами, можно в настоящее время достичь не извлекая ее из импульсной сушильной камеры, определенной конструкции, просто продолжить определенные технологические процессы по разработанной программе.

Традиционной технологией сушки древесины считается технология сушки древесины в конвективных сушильных камерах. Сушильные камеры данной конструкции имеют явное преимущество, относительно других конструкций, это возможность построить камеру с одноразовой загрузкой 100м3 и больше, с удобной загрузкой и выгрузкой. Но даже элементарной однородности, параметра влажность во всем загруженном объеме, по окончание сушки, достичь практически сложно, при выгрузке выявляется много дефектов, а так же при изготовлении изделия из заготовки можно обнаружить скрытый дефект возникший из за некачественной сушки. Сушка древесины в камерах данной конструкции осуществляется в основном длительно, например сосновая доска 50мм толщиной, сохнет до 15 суток, дубовая доска 50мм толщиной, сохнет до 45 суток. При этом требуются большие затраты энергии, а само качество высушенных заготовок очень низкое, элементарная смола (канифоль) остается в заготовке и мешает обработки режущим инструментом, шлифовке, а самое неприятное что практически через слой окраски спустя определенное время выступают пятна в готовой продукции.

Многие недостатки конвективных сушильных камер уходят с применением в качестве сушильных камер вакуумных сушильных камер.

ВАКУУМНЫЕ СУШИЛЬНЫЕ КАМЕРЫ

Вакуумные сушильные камеры древесины, благодаря своей конструкции, изменяют традиционный технологический процесс сушки, происходит не преобладающей процесс испарения влаги, а включается механизм выдавливания, газами образующими в результате вскипания молекул воды в самой древесине, соков древесины из внутренности заготовки на ее поверхность.

Конструкция вакуумной сушильной камеры позволяет управлять давлением сушильного агента в нутрии камеры, а в силу определенных законов физики температура вскипания воды зависит прямо-пропорционально от давления.

В результате резкого снижения давления сушильного агента небольшая часть сока внутри заготовки вскипает, а созданное газами давление выталкивает большею часть сока из пор расположенных в глубине заготовки на поверхность. В результате отпадает необходимость в затрате большого количества энергии на превращение в пар всего сока содержащегося в древесине.

Снижения давления сушильного агента обеспечивает протекание технологического процесса при температурах на 20% - 30% ниже чем в традиционных сушильных камерах, в результате уменьшается затрата энергии и сокращается время технологического процесса .

Процесс выдавливания соков древесины непрерывно увлажняет ее поверхность, следовательно не возникает поверхностное напряжение в заготовках, даже при большом поперечном сечение заготовок.

Разработанные технологические режимы сушки древесины для вакуумных сушильных камер обеспечивают качественную сушку при снижении затрат энергии на 30%, при сокращении времени на сушку в 3 – 4 раза относительно традиционной технологии.

Недостаток большая стоимость корпуса сушильной камеры и большое содержание смол в заготовках сохранившихся после сушки.

ПРЕСС - ВАКУУМНЫЕ СУШИЛЬНЫЕ КАМЕРЫ

Пресс-вакуумные сушильные камеры древесины, благодаря своей конструкции, изменяют традиционный технологический процесс сушки. В их технологии удаления влаги, (аналогично вакуумным сушильным камерам), включается механизм выдавливания влаги на поверхность древесины, газом образующим в результате вскипания молекул воды в самой древесине. Процесс выдавливания влаги на поверхность древесины является преобладающей над процессом испарения влаги из поверхности заготовки, что в свою очередь предотвращает дефект образования трещин. В следствии нагрева заготовок, до верхней точки температуры, осуществляемого в изолированной камере насыщенным соковым паром древесины уменьшается количество дефектов.

Разработанные технологические режимы сушки древесины для пресс - вакуумных сушильных камер обеспечивают качественную сушку при снижении затрат энергии на 30% и сокращении времени на сушку в 3 – 4 раза относительно традиционной технологии.

Нагрев древесины осуществляется контактным способом, применяются пластины нагрева, проложенные между слоями пиломатериала.

Верхняя часть камеры содержит резиновую диафрагму, которая при разряжении создает давление на поверхность пиломатериала достигающее 10000 кг/м2. Это давление предотвращает возникновение дефектов скручивание и коробление, по всей высоте пакета заготовок, что является в свою очередь существенным при интенсивных режимах сушки древесины искусственным способом.

При высоком качестве пропила, поверхность заготовок ровная, размеры без отклонений, пластина прижимается всей поверхностью, давление равномерно распределено на всю площадь, но для достижения такого пропила нужны пилы шириной не меньше 100мм.

Недостатки. Практически достичь пропила с точностью до 1мм сложно, нужно иметь качественное оборудование и исключить человеческий фактор, который явно присутствует. В случае неровностей в пропиле, пластины нагрева к заготовкам прижимаются не с расчетным усилием 10000 кг/м2. Достичь равномерного распределения прижима на всю площадь не получается. Это давление часто распределяется всего на несколько дециметров поверхность пластины. В результате чего на поверхность пластины площадью 1м2 давит давление с усилием 10000кг. а площадь прижима всего 0,02м2, оказывает сопротивление этому давлению, в результате чего пластины разрушаются. Камера загружается вручную, заготовка за заготовкой (заготовки должны быть одинакового размера по высоте), после каждого слоя заготовок нужно проложит пластины нагрева. Это очень трудоемкий не подлежащий механизации процесс. Сохраняется большое содержание смол в заготовках после сушки.

ИМПУЛЬСНЫЕ СУШИЛЬНЫЕ КАМЕРЫ

Технология процесса сушки древесины в импульсной сушильной камере объединяет принципы сушки всех описанных ранее технологий сушки древесины.

Применяемая технология разработана ученым в США.

По данной технологии нагрев древесины происходит в герметичной сушильной камере, нагрев превышает +100⁰ С. По мере достижения, заданного значения, температуры и давления для определенного сортимента заготовок, начинается снижение давления. В результате падения давления часть влаги в нутрии древесины вскипает. Газ, образовавшийся в результате вскипания не большого количества молекул воды в самой древесине, выталкивает значительное количество сока древесины на ее поверхность, включается механизм выдавливания соков древесины из заготовки на ее поверхность. Поднятие и снижение давления с отбором выделенной влаги называется импульсом. Повторение импульсов выполняется до достижения нужной влажности древесины.

Импульсная сушильная камера работает в автоматическом режиме по заданному технологическому графику. Основные факторы влияющие на время сушки древесины: исходная влажность древесины; порода древесины; толщина заготовки; конечная влажность древесины. В предлагаемой сушильной камере можно качественно сушить как брус 200мм * 300мм, так и кругляк диаметром до 300мм. При сушке до 10% влажности на поверхности заготовки трещины не образуются, не зависимо от длины заготовку не коробит.

Древесина в природном состоянии плохой проводник тепла, она пористая, содержит в своей структуре капилляры, стенки которых содержат молекулярно связанную влагу, удаление которой происходит после удаления сока находившегося в капиллярах. Для удаления влаги из стенок капилляра требуется значительное количество энергии и времени. Энергию способную извлечь молекулу сока, из 150мм глубины древесины, можно развить, подняв температуру сушильного агента выше +150⁰С, при этом кипение затормаживается, с этой целью поднимают давление сушильного агент до 1,6МПа. Поднятое давление сушильного агента в камере удерживается расчетное время необходимое для прогрева древесины на всю глубину заготовки. Затем снижением давления сушильного агента управляют процессом сушки древесины до нужной влажности, что удается достигать практически без дефектов и внутренних напряжений в заготовках.

Поднятие температуры и давления, до верхнего заданного значения, а затем снижение давления, а следовательно падение температуры сушильного агента в сушильной камере, до нижнего заданного значения, называется полным технологическим импульсом.

Поднятие давления до верхнего значения, а затем сброс давления до нижнего значения давления, называется циклом импульса.

Границы показаний от верхнего до нижнего значения давления называются диапазоном давления импульса.

Границы показаний от верхнего до нижнего значения температуры называются температурным диапазоном импульса.

Количество влаги накопленной в ресивере, во время откачки древесного сока из камеры, в течение полного технологического импульса, называется литраж импульса.

Время затраченное на прохождение полного технологического цикла одного импульса, называется временем протекания импульса.

Время протекания полго технологического процесса сушки состоит из трех интервалов:

Интервал 1: предварительный прогрев древесины;

Интервал 2: сушка (откачка из камеры сока) древесины;

Интервал 3: охлаждение древесины.

Технология сушки древесины рассчитывается на нужное количество импульсов. Критерием влажности, высушиваемых заготовок, является литраж импульса. При достижении литража импульса расчетному значению, соответствующему конечной влажности, сушка прекращается, камера переходит в интервал охлаждения.

После завершения сушки, на интервале охлаждение, заготовки остаются в пакете зафиксированными. В протяжении интервала сушки древесина находилась в паре, образованном из сока древесины, высокая температура и влажность древесины делают ее пластичной. Прижимные фиксаторы, если это нужно, выравнивают коробление, устраняют скручивание.

Основные технические данные ИМПУЛЬСНОЙ сушильной камеры.

МОДЕЛЬ	ДИАМЕТР КАМЕРЫ м	Длина Пакета м	Объем Загрузки м3	Мощность источник тепла кВт	Установ-ленная мощность кВт	Вес Тон
ИСК 1,5	1,5	4,5	2,9	6-7	6-7	3,9
		6	3,8	8-9	6-7	4,8
ИСК 2,2	2,2	4,5	5,1	10-11	8-10	5,9
		6	6,7	14-16	8-10	6,9

Источником тепла может служить электрический котел или котел утилизатор отходов производства.

Время, в течении которого происходит сушка древесины в импульсной сушильной камере в 5 раз меньше относительно времени затрачиваемого в конвективной сушильной камере. Сосновая доска 50мм толщиной, исходной влажности 60% высыхает до 8% влажности за 3 суток.

Важным вопросом в обработке древесины хвойных пород является проблема смол. Производители окон и дверей с этим явлением сталкивались неоднократно, к сожалению это происходит после того как изделия были установлены и некоторое время находятся в эксплуатации. Для исключения этого недостатка из смолы нужно улетучить эфирное масло, но это происходит при температуре выше +90⁰ С . Вакуумные и пресс - вакуумные сушильные камеры до такой температуры заготовки не разогревают. Сушка древесины на низких температурах, это просто экономия затрат на энергоноситель.

При сушке древесины в импульсной сушильной камере, хвойных пород, смола разогревается до температуры выше +100⁰ С, при такой температуре смола превращается в жидкость, по всей толщине заготовки и при снижении давления смола выталкивается на поверхность древесины. На поверхности древесины, скипидарное масло испаряется, канифоль остается и при дальнейшем охлаждении заготовок кристаллизуется.

В кристаллическом виде канифоль не оказывает препятствие при дальнейшей обработке, особенно при шлифовке, нет налипания на наждачную бумагу, улучшается шлифовка и прокраска.

Установленные изделия не выделяют смолу, что избавляет в дальнейшем от многих неприятностей.

При использовании в качестве теплоносителя жидкость высокой температуры вскипания, например масло, в предлагаемой камере можно осуществлять термообработку древесины.

ПРИМЕЧАНИЕ В качестве источника тепла, с целью снижения стоимости затрат на сушку, используется котел утилизатор с автоматическим включением электрического котла при условии снижения мощности или выключении котла утилизатора.

Для работы камеры загрузкой 5,1 м³ заготовок, нужен источник тепла мощностью 10 кВт, в сутки это 240 кВт. Сушка длится от двух до трех суток это потребление до 720 кВт на 5,1 м3 загрузки. При цене 0,75грн за 1кВт, стоимость тепловой энергии составит 0,75грн * 720кВт =540грн, это на каждый куб сушки 100грн затрат которые желательно не нести, в месяц это экономия около 5000грн.

Технический директор                                                          В.В. Мазурков