А знаете ли Вы, что сушка древесины зависит от:

• продвижения влаги изнутри материала наружу
• испарения влаги с поверхности материала

Важнейшим фактором  для этого  является ТЕПЛО, которое определяет скорость сушки.
Древесина, подвергнутая действию сухого теплого воздуха, даст трещины, коробления, так как с поверхности доски больше испарится влаги, чем поступит из внутренних слоев.
При сушке теплым и влажным воздухом, а не сухим, наблюдается обратное явление  — замедление процесса сушки и меньший риск  порчи материала.
ВЫВОД: Следует сушить не сухим,  а влажным воздухом!
ТРИ ФАКОТОРА быстрой и успешной сушки.

• ТЕПЛО
• ВЛАЖНОСТЬ
• ЦИРКУЛЯЦИЯ ВОЗДУХА

Процесс сушки древесины регулируется не циркуляцией воздуха, а только температурами и относительной влажностью его.
Иногда предполагают, что циркуляция воздуха ускоряет процесс сушки: это предположение правильно, поскольку к лесоматериалу посредством циркуляции подводится тепло, и уносится, испаренная из дерева влага, НО ЦИРКУЛЯЦИЯ КАК ТАКОВАЯ, НЕ ОКАЗЫВАЕТ НИКАКОГО ВЛИЯНИЯ  НА ИСПАРЕНИЕ.
Т.о. из изложенного следует, что процесс сушки регулируется не циркуляцией воздуха, а только температурами и относительной  влажностью его.
Для достижения влажности пиломатериала от 15 % до  6 % требуется больше затрат и эксплуатационных  расходов, чем для материала с влажностью 15 % и выше.
Хороший сушильщик даже при посредственной сушильной установке даст хороший результат,  и наоборот, самая современная компьютеризированная сушильная камера при не достаточном компетентном обслуживании даст БРАК.

ВЛАГА в древесине находится в двух состояниях:

• в полостях клеток в свободном состоянии
• в клеточных стенках в абсорбированном (впитанном) состоянии

При сушке в первую очередь сохнет влага в полостях клеток и только после того, как выйдет свободная влага, начнут сохнуть клеточные стенки.
Пример. Отдачу воды  клеткой древесины можно сравнить с кожаным мешком, наполненным водой : ПОКА ВОДА НАХОДИТСЯ В МЕШКЕ, КОЖА НЕ СОХНЕТ.
СУШКА тангенциальной доски проходит быстрее, чем радиальная.
У ХВОЙНЫХ древесных пород  заболонь  влажнее ядра.
У ЛИСТВЕННЫХ пород дерева влажность заболони практически не отличается от ядра.
Понятие о том, что ВЕСНОЙ и ЛЕТОМ в дереве больше влаги — не верно. Якобы, весной поврежденный ствол дерева больше выпускает сока, чем в другое время года. Причина этого не в увеличении сока в стволе дерева, а увеличении напора (давления) в стволе , так как листья и почки не раскрыты . Как только почка, листья раскроются,  влага начинает испарятся с листьев, давление в стволе дерева падает, значительно сокращаясь против количества сока в зимнее время.
Степень влажности, до которой дерево должно быть высушено:

• мебель — 4 — 6 %
• межкомнатные двери — 5 — 7 %
• паркет —  6 %
• материал для стульев — 5 %
• ручки   инструментов — 2 %
• клепки для бочек — 5 %

ВЕС. Вес древесины уменьшается на вес удаленной влаги
КРЕПОСТЬ. Все виды крепости увеличиваются с уменьшением влаги , кроме вязкости
УСУШКА  и РАЗБУХАНИЕ. Правильно высушенный  в соответствии с требуемой конечной влажностью   материал не подвержен  ни усушке, ни разбуханию.
ОКРАСКА И СКЛЕЙКА. Плохо высушенный материал, не соответствующий конечной эксплуатационной влажности, разрушит окраску и склейку изделий.
ОБРАБАТЫВАЕМОСТЬ. Влажное дерево легче поддается обработке, но зато высушенный материал  дает более гладкую поверхность обработки.
ТЕПЛО и ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ.  Проводимость тепла и электричества падают  с увеличением сухости материала.
ВОСПЛАМЕНЯЕМОСТЬ. Увеличивается с уменьшением влажности.
ВЛАГО и ГАЗОПРОНИЦАЕМОСТЬ.  Для влаги менее проницаемо сухое дерево, а для газов больше проницаемо.
ВПИТЫВАНИЕ ВЛАГИ ПРИ ПОГРУЖЕНИИ ДЕРЕВА В ВОДУ проходит интенсивно, а затем все медленнее и слабее. Даже образцы дерева, пролежавшие в воде в течение 7 лет, полностью не были насыщены.
ВПИТЫВАНИЕ, ПОГЛОЩЕНИЕ ВЛАГИ ИЗ ВОЗДУХА дерево на открытом воздухе не высохнет до совершенно сухого состояния . Высушенное дерево, перенесенное  из теплого и сухого помещения  во влажное и холодное впитывает в себя влагу,  и наоборот,  в теплом сухом помещении  снова отдаст ее. Эта гигроскопичность и является причиной  усадки и разбухания (коробления) дерева.
А знаете ли Вы, что:  дерево при усадке и разбухании развивает значительные напряжения; при искусственном противодействии  работе этих напряжений  получается разрыв  или смятие волокон  (для смятия волокон требуется нагрузка до 100 кг\см2, в зависимости от древесной породы)
Общее представление об усадке  при сушке свежесрубленного дерева  до абсолютно  сухого состояния.

• усадка вдоль волокон — 0.1 — 0.35 %
• в радиальном направлении — 2.0 — 8.5 %
• в тангенцальном — 4.0 — 14.0 %
• объемная — 7.0 — 21.0 %

При вакуумной сушке выход влаги из 1 м3 дерева сосны до влажности 6 % составляет 300 и более литров; пихты, осины до 480 литров; дуба-  до 390 литров.
Поперечное коробление доски происходит из — за неравномерного прогрева досок, больше  греется одна  пласть доски.
Торцевые трещины. Торцы досок в штабеле сохнут быстрее, чем вся остальная доска. Путь устранения — постоянно держать влажный воздух в камере или замазывать их краской, мастиками.
Поверхностная засушка (ПЗ).  Если дерево с влажносью 60 %  сушится в условиях  низкой относительной влажности  воздуха, то получается несоотвествие  в скорости  сушки наружних и внутренних слоев материала, наружние слои сохнут быстрее, чем внутренние.  Пов. засушка  является устойчивым состоянием. Особенно сильно проявляется в сибирской лиственнице и дубе. 
Предупреждение ПЗ. Как можно быстрее поместить в сушильную камеру свежесрубленный пиломатериал. Не держать пиломатериал на солнце. Если сушить пиломатериал с ПЗ, чаще проводить увлажнение тогда, когда влажность внутренних слоев  перешла точку насыщения  волокна.
Точка насыщения волокон — это та влажность, при которой вся свободная влага удалена из дерева, и в древесине находится только связанная вода.
А знаете ли Вы, что:
Существует вторая стадия поверхнотной засушки, вследствии чего  возникают внутренние трещины (свищи) потому, что поверхностные трещины закрываются и одновременно углублясь  превращаются во внутренние трещины. Возникают при интенсивной сушке поверхностного слоя материала.
Для предотвращения внутренних трещин  требуется проводить  срочное увлажнение.
Стоить помнить о том, что внутренние трещины могут появляться ДАЖЕ ПОСЛЕ СУШКИ, а именно,  когда ВНУТРЕННИЕ СЛОИ  БЫЛИ ЕЩЕ ВЛАЖНЫ ( большой перепад влажности по толщине),  т.е материал имел влажное ядро, или когда поверхность  материала   опять начинает впитывать влагу и разбухать.   Неравномерность усадки отдельных клеток.
При интенсивной сушке происходит выход свободной влаги, клеточные стенки начинают сближаться между собой. Когда одна клетка отдает влагу,  она должна заполняться воздухом, но доступ воздуха к ней затруднен. Стенки сближаются между собой за счет притяжения воды; клетки сжимаются как эластичный сосуд, из которого выливается вода  без впуска в сосуд воздуха. Сила притяжения между стенками клеток может достигать от 10 до 300 атмосфер!

Выдержка из книги В. Малеев, В.Белопольский


Задачи влажности воздуха

Тому, кто не знаком с поведением дерева в процессе сушки, может показаться странным, почему, с одной стороны, в сушилах применяется высокая температура, с другой, одновременно поддерживается большая или меньшая относительная влажность воздуха, чем естественно задерживается испарение влаги.
Как уже ранее указывалось, основная задача сушки дерева заключается не в испарении содержащейся в нем влаги с поверхности материала, а в продвижении этой влаги из внутренних слоев дерева наружу, или, короче говоря, в стимулировании продвижения влаги при небольших перепадах влажности по сечению дерева. В предыдущих главах были показаны повреждения, получающиеся в дереве при слишком быстром испарении влаги с его поверхности, если не имеется соответствующего компенсирования влаги из внутренних слоев наружу. В этом уже лежит ответ на вопрос, почему применяется увлажнение там, где нужна сухость.
В основном, задачи влажности сводятся к следующему:
1. Влажность агента сушки предупреждает или уменьшает поверхностное и торцовое растрескивание, что является следствием напряжений, вызываемых неравномерной усадкой дерева, одной из причин которой, в свою очередь, является неравномерная отдача влаги. Так, если поверхность или торцы сохнут скорее, чем внутренние слои доски, то неизбежно появление растрескивания.
2. Влажность воздуха предупреждает поверхностную засушку или устраняет ее, если таковая имеется.
3. Влажность воздуха ускоряет продвижение влаги в дереве. Чем суше поверхность, тем больше затруднений в продвижении влаги из внутренних слоев наружу. При работе с малыми влажностями воздуха можно часто наблюдать такие явления, что внутренние слои материала, даже спустя несколько недель, остаются совершенно влажными, в то время как наружные слои уже окончательно высохли.
Продвижение влаги в очень сухих материалах происходит значительно медленнее, чем во влажных. Это можно пояснить двумя нижеследующими примерами из повседневной жизни. Если вытирать мокрый пол совершенно сухой тряпкой, то до тех пор, пока вся тряпка не увлажнится, впитывание влаги будет происходить весьма слабо.
На обработанных полях верхний слой почвы находится в разрыхленном состоянии, что обуславливается сохранением нижних слоев почвы во влажном состоянии. Так как верхний рыхлый слой быстро засыхает от действия солнечных лучей и, тем самым, задерживает продвижение влаги наружу и, следовательно, ее испарение; то же явление происходит и в дереве, и сушильщик должен это предупредить, поддерживая поверхность материала во влажном состоянии.
Влияние влажности материала на продвижение влаги объясняется следующим образом: все вышеуказанные материалы пористы, половая тряпка состоит из нитей, почва из комочков, дерево из волокон, и все это составные части соприкасаются между собой только некоторой частью своей поверхности, оставляя свободные промежутки для продвижения влаги. Если материал влажен, т.е. все эти частицы обтянуты тончайшими водяными нитями, то поглощаемая материалом влага находит в этих нитях опорную поверхность для своего продвижения, если же материал совершенно сух, то вода имеет для своего продвижения опорные точки только в местах соприкосновения частиц между собой. В приложении к дереву это преломляется следующим образом: если волокна дерева становятся очень сухими, то не все волоконца клеточных стенок обтянуты водяными нитями, некоторые волоконца совсем отделены друг от друга (под микроскопом видны трещины в клеточных стенках), благодаря чему влага не может «перескочить» через эти разрывы, и должна идти в «обход», вследствие чего продвижение влаги замедляется, так же как и весь процесс сушки. Когда поверхность материала сильно высыхает и тем самым мешает продвижению влаги, обычно прибегают к поверхностному увлажнению материала. Иногда это называют «пропаркой»; что касается открытия пор дерева, то это неправильно, т.к. поры при сушке не закрываются, а потому при увлажнении им ничего и открываться. Кроме того, большая часть влаги продвигается не вдоль волокон, а в поперечном к ним направлении Увлажнение подводит к клеточным стенкам влагу, которая, располагаясь нитеобразно вдоль волоконец, тем самым облегчает дальнейшее продвижение влаги.
У дугласовой пихты и спруса увлажнение, по-видимому, не ускоряет продвижение влаги, вообще же для других пород увлажнение является действительным средством.
4. Влажность воздуха выравнивает распределение влаги в дереве. Увлажнение дерева при высокой температуре увеличивает влажность наружных слоев его и одновременно ускоряет продвижение влаги из внутренних слоев к наружным, т.к. тепло, стимулирующее продвижение этой влаги, быстрее проникает внутрь дерева, чем влага из воздуха.
5. Влажностью воздуха регулируется степень сухости дерева. Например, при относительной влажности воздуха, равной 34%, и температуре 61 град.С, дерево не может высохнуть ниже 5% содержания в нем влаги; повышение температуры, при неизменной относительной влажности воздуха, мало изменяет соответствующую устойчивую влажность дерева, изменение же относительной влажности воздуха, хотя и небольшое, при той же температуре влечет за собой значительное изменение этой устойчивой влажности.
Как правило, недопустимо в конце процесса сушки применять такую относительную влажность воздуха, которая в точности соответствовала бы желаемой степени сухости материала, а следует эту относительную влажность воздуха уменьшать с тем, чтобы она соответствовала более низкому градиенту влажности материала, т.к. в противном случае в конце сушки процесс протекает чрезвычайно медленно. Если одна часть материала сохнет медленнее, т.е. отстает, другая же уже достигла требуемой степени сухости, то применяют такой режим, чтобы отстающая часть высыхала интенсивнее, а уже высушенная часть материала вместе с тем не пересыхала.
Далее, если в процесс сушки разница во влажности материала по сечению становится слишком большой, например, влажность наружных слоев 10%, а внутренних – 25%, тогда следует остановить дальнейшую сушку наружных слоев, доведя влажность воздуха до уровня, соответствующего устойчивой влажности дерева при 10%. При влажности наружных слоев материала, равной 10% состояние воздуха будет: температура 70 град.С и относительная влажность – 68% ( график устойчивой влажности дерева)

Если вспомнить курс древесиноведения и сушки, то межклеточная влага — это свободная, и она удаляется при сушке от естественной влажности до порогового значения 30%, а внутриклеточная — это связанная влага, и она удаляется при сушке между 30% и конечной. В этот же период происходит усыхание (уменьшение размеров) древесины. Удаленная связанная влага при погружении образца в воду не восстанавливается (по крайней мере — в прежних объемах). Набирается влага только в межклеточное пространство, как в губку.

Способы уменьшения гигроскопичности и размероизменяемости древесины. Добиться уменьшения гигроскопичности и размероизменяемости древесины можно несколькими способами:

1) внешнее покрытие древесины. Используются лаки, краски, эмали, олифа, синтетические смолы и другие материалы, защищающие поверхность древесины. При сравнительно коротких циклах изменения влажности наблюдается сравнительно неплохой, стабилизирующий форму и размеры древесины эффект. Однако по мере увеличения времени выдержки в условиях повышенной влажности, а также при повреждении защитного покрытия результативность метода уменьшается, так как данная защита не устраняет сорбционную способность древесины, а только замедляет скорость диффузии паров воды в древесину;

2) заполнение капилляров древесины инертными к воде веществами. При такой обработке крупная капиллярно-сосудистая система заполняется гидрофобными веществами, затрудняющими проникновение воды в древесину. В качестве инертных к воде веществ предлагались парафин, церезин, воск, канифоль, каучук, петролатум, сера, металлические сплавы и др. Этот метод также не устраняет основных причин гидрофильности и разбухания древесины — наличия адсорбционно-активных к влагопоглощению гидроксилов лигноуглеводного комплекса древесины, а лишь значительно замедляет процесс влагопоглощения;

3) изменение величины осмотического набухания древесины. Метод основан на пропитке древесины веществами, из-за повышенной гигроскопичности которых в древесине постоянно поддерживается более высокая влажность. Поэтому древесина все время находится во влажном и набухшем состоянии и становится менее чувствительной к колебаниям влажности окружающего воздуха. Для этих целей применялись различные гигроскопические соли, а также сахар;

4) обработка древесины растворами минеральных солей. Гигроскопичность и формоизменяемость древесины снижаются в 1,5—2 раза при ее обработке солями сильных кислот и слабых оснований, такими как А1С13, A12(SO4), CuSO4, NH4C1, Cr2(SO4)3, Fe2(SO4)3. В этом случае повышение гидрофобности древесины является следствием снижения отрицательного заряда волокон в результате блокировки части гидроксилов древесины указанными веществами;

5) термическая обработка древесины. При нагреве происходит гидролиз наиболее гидрофильных частей древесины — гемицеллюлоз, в результате чего они теряют гидрофильность и тем самым снижают общую гигроскопичность древесины. Метод термической обработки имеет большое преимущество перед другими в том отношении, что не требует реагентов. Однако большим его недостатком является снижение механической прочности древесины. Если вследствие нагревания разбухание древесины уменьшается на 40—50 %, то прочность снижается примерно в два раза;

6) этерификация гидроксильных групп компонентов древесины. Метод основан на блокировке гидроксилов древесины валентно-химической связью (этерификация), что достигается заменой сильно гидрофильных -ОН групп целлюлозы менее гидрофильными, например, ацетильными при обработке древесины уксусным ангидридом в присутствии пиридина в качестве катализатора. Разбухание древесины в этом случае уменьшается примерно на 70 %. Однако реакция ацетилирования протекает в условиях, отрицательно влияющих на механические свойства древесины;

7) пропитка древесины синтетическими смолами. Наиболее эффективными методами улучшения свойств древесины являются способы пропитки древесины различными мономерами и синтетическими смолами с последующей их полимеризацией или поликонденсацией под действием термического, термокаталитического или радиационного воздействия. В результате получается так называемая модифицированная древесина. Наиболее эффективными модифицирующими составами являются фено-лоформальдегидные, карбамидные, меламиноформальдегидные, полиэфирные, фурановые смолы, из мономеров — стирол, метилметакрилат, винилацетат.

Как видно на рисунке 3.7, пропитка древесины березы фенол оформа л ьдегид ной смолой делает ее размеры практически стабильными на протяжении года в условиях значительных тем-96

пературно-влажностных колебаний окружающего воздуха, в то время как для натуральной древесины характерны значительные изменения размеров в течение года.

30

20

Температура воздуха