Усушка древесины: коэффициент, виды, ГОСТ
Усушка древесины — физическое явление, которое вызывает уменьшение габаритных размеров и общего объема древесины в процессе удаления влаги. Эта метаморфоза напрямую связана с микроскопическим строением дерева и требует особенного внимания при работе с ним.
Показатели, относящиеся к изменению влажности, значительно оказывают воздействие на конструкционные и технические значения прочностных характеристик, плотности и пластичности древесины. Поэтому, при заготовке, хранении и обработке лесоматериалов важно учитывать произойдет ли усушка древесины в существующих условиях окружающей среды.
Что нужно знать об усушке древесины
Древесина имеет резко выраженное анизотропное строение. Это значит, что свойства по-разному проявляют себя в различных направлениях. Все клетки, из которых состоит дерево, отличаются по размерам в поперечном и продольном сечении. Микрофибриллы, находящиеся в оболочке клеток, располагаются вдоль оси клетки, а влага занимает пространство между ними. По этой причине при удалении влаги значительно изменяются поперечные размеры в радиальном и тангенциальном направлениях. Стоит отменить, что в тангенциальном направлении, то есть при разрезе вдоль волокон по касательной к годичным кольцам, усушка древесины имеет показатели в 1,5-2 раза выше.
Виды усушки древесины
В зависимости от количества удаленных молекул воды усушка древесины рассматривается как:
- Полная. Проявляется при полном испарении всего количества влаги из структурных волокон дерева. При этом его влажность снижается от верхних значений предела гигроскопичности до нулевого показателя. Под пределом гигроскопичности в этом случае принято понимать максимальную влажность материала.
- Объемная. Проявляется в уменьшении объема древесины при испарении взаимосвязанных частиц воды.
Определение характера и вида усушки обычно происходит в лабораторных условиях. Образец материала помещают в воду до полного насыщения. Затем измеряют размеры, используя специальные инструменты — микрометр или штангенциркуль. После этого образцы высушиваются до абсолютно сухого состояния в сушильном шкафу, и их линейные размеры измеряются повторно.
Эти испытания необходимы при определении показателя, характеризующего степень расширения и сжатия древесных волокон под физическим воздействием.
Коэффициенты усушки и разбухания
Величина усадки пилопродукции при снижении влажности в процентном соотношении определяется коэффициентом усушки. Он характеризует степень трансформации габаритных размеров изучаемого деревянного образца при понижении количества влаги на 1 %. С информацией и методикой нахождения этого коэффициента можно познакомиться, изучив ГОСТ 6782.2-75.
Разбухание древесины происходит в результате насыщения волокон влагой. Протекает это при повышенных показателях влажностного режима. Этот процесс, обратный усадке древесины, вызывает увеличение линейных размеров лесоматериалов. В числовом эквиваленте это явление выражается с помощью нахождения коэффициента разбухания. Методика определения этого показателя описана в ГОСТ 16483.35-88.
Степень усушки и разбухания для каждой породы дерева индивидуальна. Обуславливается это особенностями микроскопического строения и химического состава волокон древесины. Представители хвойных пород, имеют в структуре волокон вертикальные и горизонтальные смоляные ходы. Это значительно отличает их от лиственных пород, строение которых представлено развитыми проводящими сосудами.
Все древесные породы имеют разный коэффициент усушки и в зависимости от его величины формируются на группы:
- усушка в объеме не достигает 0,40 %— ель плакучая, пихта кавказская, тополь, ясень обыкновенный.
- усушка от 0,40 % до 0,47 %— бук европейский или лесной, вяз, дуб, липа сердцевидная, ольха;
- усушка проявляется более чем на 0,47 %— береза, лиственница европейская, клен остролистный.
Величина коэффициента усушки помогает составить прогноз вероятности появления внутренних напряжений и растрескивания в результате неравномерного испарения влаги и принять меры по предотвращению их появления.
Припуски на усушку
Предрасположенность лесоматериалов к усыханию и разбуханию относится к свойствам, имеющим негативное влияние на эксплуатационные качества дерева. Чтобы после заготовки и распиловки достичь заданных размеров изделия предусматривается припуск на усадку материала. Это является универсальным средством, позволяющим избежать деформацию дерева в процессе его высушивания до необходимых показателей влажности.
Почему дерево трескается и как бороться с растрескиванием древесины
Использование искусственных материалов при производстве какого бы то ни было изделия никогда не станет достойной и полноценной заменой такому натуральному сырью, как древесина. И дело здесь не только в неуловимой прелести, вызванной её особенным запахом и природной текстурой, но и в том, что при должном обращении предмет, сделанный из дерева, может прослужить долгие годы, полностью исключая ощущение той фальшивости, которой обладает пластик.
Из дерева на сегодняшний день делают буквально всё, начиная с загородных домов, мебели и музыкальных инструментов и заканчивая крохотными поделками. Так, например, пользуются особым спросом деревянные табуреты, привезенные из Азии. Они могут быть великолепно детализированы и умело отделаны, однако часто вместе с их приобретением человек знакомится с очень распространенным пороком древесины — стремительным образованием трещин.
Почему дерево трескается?
Неоднократно этому подвергаются табуреты из цельного и клееного массива дерева, поскольку в первом случае часто нарушается правильность технологического процесса при сушке и хранении, а во втором к растрескиванию приводит использование клея низкого качества. Кроме того, трещины могут появиться вследствие естественного старения древесины, а так же просто из-за особенностей климата у нас в России по сравнению с Индонезией или Таиландом. При покупке важно обратить внимание на то, чтобы табурет имел равномерный цвет без наличия пятен. Цвет — первый показатель качества, возраста и состояния древесины, который практически невозможно замаскировать.
К чему приводит растрескивание древесины?
Ввиду наличия вышеописанного недостатка основные эксплуатационные показатели дерева значительно снижаются. Уменьшается стойкость к нагрузкам и вполне очевидно наблюдается размножение плесневого грибка, а также гниение. Незащищенные слои древесины выходят в таком случае один на один с негативными факторами внешней среды.
Как бороться с растрескиванием древесины?
Чтобы максимально минимизировать трещины необходимо постараться держать табурет как можно дальше от источников тепла (отопительные приборы, камин) и пристально следить за влажностью воздуха, ведь чем выше влажность, тем выше риск дальнейшего растрескивания изделия. Далее стоит адекватно оценить размер трещин, заранее постаравшись выявить их на начальном этапе. Если трещины неширокие и неглубокие, то можно либо выполнить зашкуривание наждаком и пропитать изделие льняным маслом, которое является экологически чистым водоотталкивающим средством, либо воспользоваться специальной шпаклевкой по дереву. Трещины побольше разумно заполнить арбогипсовым составом (смесью из опилок и гипса из расчета 5:1) или же составом из опилок и столярного клея в соотношении 5:1. Прежде чем начать обработку следует наклонить табурет горизонтально, дабы растворы не растеклись. Умельцы, знакомые со столярным делом, могут сделать вставку из той же породы дерева.
Помните, что дерево — это на самом деле отличный материал для строительства и производства различных изделий. Ствол, выросший без отклонений от нормы, правильное хранение древесины и её последующая обработка, естественно, отсрочат растрескивание, но природный материал не может быть идеальным вечно и, отслужив своё, он вполне очевидно будет «увядать».
P/S Если нет возможности или желания заниматься реставрацией самостоятельно, можете обратиться к нам, см.подробнее
Коробление, трещины и деформации древисины
Содержание статьи:
.
Внутренние напряжения в древесине
Любая древесина подвержена деформациям. Дерево разбухает и усаживается, его ведет и коробит. Под короблением понимают изменение формы бревен, бруса, досок и других пиломатериалов в процессе сушки, распиловки и хранении.
Причиной коробления являются внутренние напряжения, возникающие в древесине в процессе высыхания. При сушке влажность в зонах, прилегающих к поверхностям лесоматериала, становится значительно меньше, чем во внутренних зонах. И как результат — возникновение внутренних напряжений, которые образуются без участия внешних нагрузок, а только вследствие неоднородного изменения объема и уравновешены в пределах данного образца древесины.
Полные же внутренние напряжения в древесине часто рассматривают как совокупность двух видов напряжений: влажностных и остаточных. Влажностные напряжения обусловлены неоднородной усушкой пиломатериала из-за неравномерного распределения в нем гигроскопической влаги. Эта часть полных напряжений исчезает при выравнивании влажности, когда каждый участок лесоматериала принимает объем, соответствующий его влажности.
Остаточные напряжения обусловлены появлением в древесине неоднородных остаточных деформаций. Остаточные напряжения (в отличие от влажностных) не исчезают при выравнивании влажности в бревне, брусе или доске. Они присутствуют в древесине не только во время сушки, но и остаются в ней после ее полного высыхания.
Однако величина деформации и коробления древесины распределены по её объему неравномерно:
- наибольшее сжатие происходит тангенциально, т.е. в направлении годовых колец, и составляет до 10%;
- радиальное сжатие дерева по сердцевинным лучам в два раза меньше чем тангенциальное и составляет до 5%;
- продольное сжатие (параллельно волокнам древесины) – самое минимальное – 0,3%.
В результате характер изменения геометрических параметров деревянного строительного материала зависит от разреза древесины. На рисунке ниже наглядно показано как ведет деревянную доску из-за её усадки:
Как мы видим, ядровые доски, у которых годовые кольца расположены вертикально, практически не коробит, а боковые доски с горизонтальным расположение годовых колец принимают закругленную форму – их ведет.
В силу наличия внутренних напряжений, сохраняющихся в высушенном материале (остаточные напряжения), коробление может возникнуть и при механической обработке уже сухого пиломатериала вследствие нарушения равновесия остаточных напряжений. Например, при несимметричном строгании, ребровом делении.
.
Как и почему деформируется дерево?
Для того чтобы иметь представление о том, как поведет себя доска при деформациях, принято делить стороны доски на правую и левую:
- правая сторона доски всегда выгибается;
- левая – становится вогнутой.
Определение сторон досок поможет избежать образования щелей при сооружении наружной обшивки.
Сильные сокращения размеров древесины в направлении годовых колец приводят к растрескиванию цельнодеревянных балок, а также приствольного круга дерева. По этой причине, если по каким-то соображениям (например, эстетическим) трещины не допускаются, то вместо кругляка лучше использовать четвертины, которые дают значительно меньшие трещины.
Ниже на схеме изображен рисунок древесины в зависимости от разреза ствола.
Еще одна причина появления трещин – влажность древесины изменяется слишком быстро и из-за перепада влажности превышается прочность на поперечное растяжение. В результате древесина растрескивается. В естественных условиях дерево сохнет очень медленно. Так, в старину считали, что древесина для изготовления мебели (влажность 8-10%) должна сохнуть со скоростью 1 см толщины в год. Однако при такой скорости сушки требуются большие склады для заготовленного леса, а это дорого и экономически не выгодно. Поэтому современные производители лесоматериалов применяют искусственную сушку древесины в сушильных камерах, а при изготовлении мебели редко используется древесный массив.
.
Как пилят балки и бруски и где лучше их использовать?
Если деревянный элемент содержит сердцевину (рисунок а), то он подвержен выгибанию и образованию трещин. Его используют в невидимых местах с предъявлением низких эстетических требований.
При распиловке через сердцевину (рисунок б) деформации дерева и образование в нем трещин – сокращаются. Такой лесоматериал также используют в невидимых местах, но уже можно предъявлять средние эстетические требования.
Деревянные балки и бруски без сердцевины (рисунок в) практически не ведет и на них минимальные трещины. Их можно использовать в видимых местах.
.
Как происходит усадка массива дерева?
При распиловке через сердцевину и отсутствии при деформации деревянного элемента нагрузок от других строительных конструкций, массив слабо подвержен образованию трещин.
И наоборот, при распиловке через сердцевину и наличии при деформации нагрузок от других строительных конструкций, массив сильно подвержен образованию трещин.
В случае использования распиловки без сердцевины дерево при усадке не ведет, а образование трещин – минимальное.
В нижеприведенном видео эксперты дают советы как добиться минимальной деформации бревен, сложенных в сруб, чтобы их не повело:
Выбор древесины для строительства дома: основные особенности
Заготовка строительной древесины
Строительство любого дома начинается с тщательно продуманного плана последовательности действий и заготовки необходимых материалов. Как правило, каждый застройщик хочет провести строительные работы в кратчайшие сроки и при этом получить высокое качество на выходе. Теоретически сделать это возможно, главное грамотно подойти к подготовительному этапу, организации и проведению работ. Строительные материалы так же можно завозить на стройплощадку поэтапно по мере необходимости, предупреждая при этом простои в работе. Выбор строительных материалов, особенно выбор древесины, желательно доверить профессионалу, знающему ее свойства и умеющему визуально определять качество.
Для возведения жилых конструкций разной сложности используется комплекс различных стройматериалов, среди которых одну из важнейших функций выполняют деревянные элементы и заготовки. Независимо от того, какой стройматериал является основным: газобетон, кирпич, оцилиндрованный брус или опилкобетон, деревянные конструкции все равно будут присутствовать.
По каким основным критериям осуществляется выбор древесины?
Заготавливая древесину, необходимо тщательно диагностировать ее на качество и долговечность. Считается, что лучшей древесиной для строительных работ является та, заготовка которой осуществлялась в зимнее время года. Насколько достоверно это утверждение? Анализируя природные процессы, происходящие в биологической системе дерева, можно предположить, что какая-то доля истины в этом есть. Например, однозначно известно, что зимняя древесина имеет более долгий срок хранения, чем летняя. Объясняется это простыми биологическими процессами. Так, с приходом холодов дерево впадает в спячку и жизненные процессы замедляются, постепенно происходит отток и выведение лишней воды , следовательно уровень влажности древесины резко снижается. Есть еще один момент. Зимой строительные работы ведутся менее активно, и спрос на все стройматериалы резко падает, что дает возможность спиленному лесу пройти естественный процесс просушки, так как длительное время температура воздуха и влажность остается в одном диапазоне, а если и прогревается, то постепенно. Такой вариант просушки предпочтительней, так как предупреждает рассыхание древесины и появление трещин, причиной которых чаще всего является ускорение просушки путем воздействия высокой температуры. Отличить правильно заготовленный и просушенный лес под силу лишь профессионалам, но и неопытный человек способен оценить качество по визуальным признакам, в первую очередь по цвету, отсутствию гнили, сучков и других повреждений.
Стоит заметить, что на качество леса и его долговечную службу влияют так же условия хранения, которые создаются на лесозаготовительных предприятиях. Кроме того, что пиломатериалы должны храниться в крытом помещении, их необходимо обрабатывать антисептическими средствами. Судить о том, насколько тщательно фирма-заготовитель соблюдает технические нормы хранения леса, можно по ее репутации. Если все же рисковать не хочется, закупая лес для строительных работ, можно исходить от противного и подавать заявку на приобретение необходимой партии в конце зимы, когда летние запасы уже исчерпались, а зимние еще не все раскупили.
Стоит несколько слов сказать о породе древесины, которую чаще всего применяют в строительных целях. Как правило, на этом поприще используют хвойные сорта. Они лучше всего переносят вредное воздействие, более долговечны при использовании в любых условиях. Наиболее ценной породой является карельская сосна. Использовать ее при строительстве идеальный вариант. Но при покупке такой древесины большая вероятность наткнуться на мошенников, выдающих обычную сосну за карельскую. Как правило, визуально отличить эти породы деревьев под силу только специалистам, которые диагностику проводят по кольцевому рисунку, сложившемуся в процессе роста дерева.
Некоторые застройщики предпочитают сосне лиственницу, но строить дом из этой породы — дорогое удовольствие, даже если деревянными делать лишь некоторые элементы конструкции. Тем не менее, у лиственницы явные преимущества по долговечности.
Для деревянных домов отличный вариант дерева – ель. Она относится к тем породам деревьев, которые могут «дышать», поэтому дом будет не только наполнен хвойным ароматом, но и всегда свежим без затхлости воздухом. Единственной проблемой ели является ее качество: большое количество сучков не дают возможность подобрать достаточное количество качественного материала.
Современные дома из срубов возводятся по определенной технологии, требующей строго подогнанных бревен. Тем не менее, законы физики действуют и поныне, а это значит, что на теплосбережение в доме влияет не только его теплоизоляция, но и толщина стен, поэтому, чем бревна толще, тем дом теплее.
Важно учитывать, что для любых работ с применением древесины необходимо мнение знающего человека, способного определять качество древесины, так как от этого напрямую зависит качество выполненных работ и долговечность конструкции.
Процесс высыхания древесины | Деревянные дома
Процесс высыхания древесины
Дерево пористый материал, в котором содержится влага необходимая для процессов жизнедеятельности. Физический показатель, характеризующий количество содержания влаги в древесине – влажность, выражается в процентах %. Вот таблица влажности только что спиленных деревьев по породам.
При спиливании дерева, начинается процесс его высыхания, при котором из древесины выделяется влага в виде испарений. Отсюда следует, что показатель влажности дает нам четкое представление о процессе высыхания и степени сухости материала, чем ниже этот показатель, тем суше материал. По степени влажности, древесина делится на несколько видов:
Высыхая, древесина медленно переходит из состояния только что срубленной или мокрой, до абсолютно сухой, влажностью = 0 %. Это не значит, что в ней совсем не осталось влаги, она есть в незначительном количестве, но необходима древесине для сохранения своих свойств. Такое состояние получают длительной сушкой образца при температуре +105 градусов. «ГОСТ 16588-91 (ИСО 4470-81), Методы определения влажности»
При долгом нахождении древесины в воде, она способно впитать в себя влагу до уровня максимального насыщения, такое состояние называют мокрым.
Содержащуюся в дереве влагу подразделяют на два вида: свободную, а так же связанную. Свободная влага находится между клетками древесины и в их полостях, а связанная, находится в стенках самих клеток.
Для наглядности и понятия строения древесины, ее клеток и находящейся в ней влаге в самом простом виде, представим: ствол дерева в виде трубы, а клетки в виде множества бамбуковых стволов в ней, связанных между собой, разница лишь в том, что клетки дерева имеют прямоугольное сечение. Так вот влага между бамбуковыми стволами и внутри их будет свободной, а в стенках стволов – связанная.
Наглядное, упрощенное строение древесины
Полости между клеток и в них, занимают примерно 60-70 % всего объема древесины, а клеточные перегородки и связывающие их лучи 30-40 %. Отсюда и пропорция содержания влаги: 60-70% свободная влага, 30-40 % связанная влага. Чем выше плотность древесины, тем меньше полостей, а значит и свободной влаги.
После спиливания или из мокрого состояния древесина постепенно высыхает – высвобождается сначала свободная влага. Она уходит относительно быстро, без воздействия высоких температур, при этом древесина не изменяет своего объема, а масса значительно понижается.
Например: занесите сырое, мокрое или замерзшее полено в теплый дом, поставьте на торец, через некоторое время на полу под поленом начнет образовываться влажное пятно, это и есть не что иное, как высвобождение свободной влаги.
Когда данный вид влаги полностью высвободится, останется только связанная – такое состояние называют пределом насыщения стенок клеток, т. е. остается влага только в стенках клеток, и они ею полностью насыщены. При таком состоянии, для инженерных общих расчетов, влажность древесины принято считать = 30 %, но иногда требуется точное значение влажности для данной породы в точке предела насыщения. Для этого значение просчитывается исходя из плотности данной породы.
При дальнейшем высыхании, когда начинает удаляться связанная влага, древесина начинает терять свой объем, этот процесс называется — усушкой. Он начинается при влажности ниже 30 %, ему сопутствует небольшая потеря веса, но значимое изменение объемов. (Подробно об усушке читайте здесь).
При достижении влажности 15-20 %(атмосферная или естественная сушка), дальнейшее понижение влажности возможно только при термообработке в камерах (воздействие высоких температур) или в домашних условиях (постоянно положительная температура).
Наступает момент, когда древесина, находясь, долгое время в помещении с постоянной влажностью и температурой, не меняет своей влажности, называется устойчивым состоянием. При небольшом увеличении влажности в помещении, влажность дерева повышается, при снижении – понижается, т.е. соответствует показателям микроклимата помещения, называется – равновесной влажностью. Это самое стабильное состояние древесины, при котором ее влажность, масса, размеры, плотность не изменяются. Влажность древесины в равновесном состоянии принято считать 12 %.
Время всего процесса высыхания древесины зависит от размеров и вида сушки. Атмосферная или естественная (подробней читайте здесь), самый дешевый вид, но продолжительность сушки довольно длительный процесс. Камерная сушка намного ускорит этот процесс, но изделия крупного сортамента не подвергаются камерной сушке, вследствие растрескивания и изменения своей геометрической формы.
Стабилизация древесины в домашних условиях: инструкция, составы
Среди технологий обработки древесины одним из наиболее интересных и увлекательных моментов является придание заготовке прочности и стойкости к негативным воздействиям окружающей среды. Традиционно в домашних условиях применяется несколько вариантов обработки – нанесение защитного слоя и пропитка консервационными рецептурами. Но как показывает практика, такие методы не дают большого эффекта, через 2-3 года приходится исправлять дефекты покрытия и заново делать обработку. Такое положение дел часто подталкивает к поиску новых решений проблемы защиты изделий из дерева, например, такого метода как стабилизация древесины в домашних условиях.
Что такое стабилизация древесины
В процессе механической обработки древесины используются разные приемы и методы – пиление, строгание, шлифовка, резьба. Во время всех этих работ происходит нарушение природного порядка расположения волокон. Часть волокон раскрывается по всей длине, часть нарушается в поперечном разрезе. В итоге после всех манипуляций получается изделие нужной формы. Но вместе с получением нужной формы, само дерево становится еще более не защищенным к внешнему воздействию. Обработанные волокна по-прежнему сохранят способность впитывать влагу, что чревато развитием грибковых инфекций и гнили.
Изменить такое положение дел можно, только прибегнув к применению технологии стабилизации или обработке дерева специальным составом способным проникнуть глубоко в поры и буквально закупорить поры. Процесс стабилизации древесины по своему характеру носит комплексный характер. В процессе стабилизации дерево приобретает не только качества, повышающие его прочность и твердость, но и более интересный внешний вид.
Основные цели стабилизации
Несмотря на трудоемкость процесса и довольно долгое время, которое будет потрачено на стабилизацию, результат позволит обеспечить легкость обработки заготовки. Так, в процессе обработки специальные составы позволяют добиться следующих свойств материала:
- Повысить плотность и твердость дерева;
- Обеспечить устойчивость к воздействию влаги, перепадам давления и температуры, уберечь от воздействия ультрафиолета;
- Дерево приобретает устойчивость к высоким температурам и открытому пламени;
- На пропитанный полимерами материал лучше ложатся лакокрасочные покрытия;
- Древесина становится непроницаемой для биологических вредителей;
- Волокна, пропитанные полимером, перестают быть подвержены деформации, дерево становится легче обрабатывать и клеить;
- При обработке ручным и инструментальным способом можно получить более качественный результат – материал меняет свои свойства, его становится легче обрабатывать.
Способы стабилизации
Сегодня для работы в домашних условиях применяются такие же методы как для обработки древесины на промышленных установках. Сам процесс условно можно разделить на два этапа. Первый этап называется пропиткой и заключается в насыщении волокон специальным составом. Во время пропитки происходит вытеснение воздуха в целлюлозных трубках и замена его полимерным составом. Второй этап заключается в полимеризации состава, вследствие чего изменяются качества волокон дерева.
Для применения того или иного метода стабилизации выбирается оптимальный состав веществ и технология проведения работ. В домашних условиях чаще всего применяются следующие методы обработки дерева:
- Холодная пропитка – для начинающих мастеров самый простой и надежный способ получить хороший результат. Суть метода заключается в вымачивании древесины в консервационном растворе или веществе. Для пропитки чаще всего используются натуральные масла – конопляное, ореховое или льняное. Процесс длится от 72 часов до 3-4 недель. Масла применяют как в чистом виде, так и с добавлением красителя, для придания материалу необходимого цвета. Удобство метода заключается в его простоте, все операции выполняются без специального оборудования.
- Способ горячей пропитки применяется для глубокого проникновения консервационного вещества в слой материала. Сложность операции заключается в необходимости поддержания высокой температуры раствора в пропиточной ванне на протяжении нескольких дней.
- Использование вакуума для обработки дерева позволяет получить более насыщенный полимерами материал, и практически полностью удалить воздух из волокон. Этот метод в отличие от предыдущих, требует наличия специального оборудования – вакуумной камеры и компрессора, что делает его более затратным.
- Обработка давлением схожа с предыдущим методом, с той лишь разницей, что воздух из волокон удаляется не вакуумом, а избыточным давлением. В процессе обработки заготовка заливается жидким раствором полимера и помещается в камеру для создания избыточного давления. Срок такой обработки может длиться от 12 часов до нескольких суток.
Полимеризация веществ происходит по-разному – для одних достаточно высыхания при обычной температуре, для других этот процесс обязательно должен происходить при повышенной температуре или под воздействием других факторов, например, ультрафиолета.
Стабилизирующие составы для дерева
Для достижения нужного результата в домашних условиях используется несколько типов веществ для стабилизации древесины. Условно можно провести классификацию по нескольким признакам, например, по происхождению веществ или по способу их применения. Если за основу брать классификацию по типу происхождения веществ для стабилизации, то классификация будет иметь следующий вид:
- Материалы натурального происхождения – соляной раствор, березовый сок, льняное, ореховое или конопляное масло, олифа на основе растительного сырья;
- Материалы на основе нефтепродуктов – нефтяная олифа и масляные пропитки на ее основе;
- Синтетические материалы – эпоксидная смола и другие полимерные составы.
По своему составу пропитки могут быть – однокомпонентные и многокомпонентные. Например, препарат «Буравид» представляет собой однокомпонентный раствор полимера, который не требует дополнительной подготовки перед применением. А эпоксидная смола представляет собой двухкомпонентный состав – саму смолу и отвердитель, без которого процесс полимеризации не происходит.
Полимерные составы
Современные полиэфирные масла чаще всего применяются для изготовления полимерных пропиток дерева. Эти составы на основе однокомпонентных масел позволяют обеспечить стабилизацию древесины с глубоким проникновением и надежной фиксацией. Большинство составов используют технологии вакуумной пропитки и обработки давлением с последующей термической полимеризацией при температуре 100-150 градусов.
В процессе пропитки применяются жидкие составы полимеров, а во время термической обработки полимер изменяет свое физическое состояние по всей глубине структуры дерева. Среди наиболее популярных сегодня составов для стабилизации древесины в домашних условиях можно рекомендовать «Анакрол-90», «100терм», «Буравид», «Пентакрил».
Пошаговая инструкция по стабилизации древесины
Наглядно представить процесс стабилизации древесины в домашних условиях поможет пошаговая инструкция метода вакуумной пропитки с последующей термической полимеризацией. Это один из самых сложных процессов, требующих наличия специального оборудования – вакуумной камеры. Но, несмотря на кажущуюся сложность, все работы можно проводить в условиях домашней мастерской, при этом получать довольно высокий результат обработки заготовок.
Для работы здесь используется доступный полимерный материал «Буравид», а вакуумная камера используется обычный компрессор от бытового холодильника, так что собрать такой агрегат можно самостоятельно.
Для работы отобраны два бруска березы, материал предварительно прошел небольшую обработку – выровнены грани и сделана фаска. Сушка осуществлялась при нормальной комнатной температуре.
Для работы используется пропитка «Буравид», полимерное средство готовое к применению.
Образцы помещаются в емкость и заливаются пропиткой.
Чтобы пропитка проходила равномерно бруски прижимаются грузом, в данном случае используется гайка от баллона.
Для получения приятного оттенка можно использовать специальный краситель пигмент, но в данном случае обработка будет осуществляться без красителя, чтобы ясно понимать, как изменится цвет дерева только под действием полимера.
Еще до помещения емкости в вакуумную камеру начинается процесс замещения воздуха полимером – на рисунке видно, как из березового сувеля начинают отходить пузырьки воздуха.
Емкость помещают в вакуумную камеру. После закрытия крышки включается компрессор и в камере создается разреженное пространство.
Через смотровое стекло камеры видно, воздух пузырьками покидает древесину.
Сушка древесины в домашних условиях | База данных древесины
Эрика Мейера
Пассивная выдержка пиломатериалов при заданном уровне влажности для получения желаемой ЭМС (сушка на воздухе) может быть самым простым и наименее дорогостоящим методом приправы древесины, но это также самый медленный. Время высыхания может значительно варьироваться в зависимости от породы древесины, начального уровня влажности, толщины, плотности пиломатериалов, условий окружающей среды и методов обработки.
Традиционное эмпирическое правило для пиломатериалов, сушащихся на воздухе, заключается в том, чтобы на каждый дюйм толщины древесины приходилось один год сушки; очевидно, что эта пословица учитывает лишь некоторые из вышеупомянутых переменных, но это, по крайней мере, приблизительная отправная точка для понимания затрат времени, необходимых для правильной воздушной сушки пиломатериалов.
В ситуациях, когда зеленая древесина должна быть переработана в пригодные для использования плиты (особенно в случае более толстых пиломатериалов), часто используется печь для управления процессом сушки. Хотя существуют различные типы печей, используемых для сушки пиломатериалов, основная предпосылка обычно та же: большая изолированная камера или комната используется для балансировки и контроля влажности, температуры и воздушного потока, чтобы безопасно и эффективно снизить содержание влаги в древесине до приемлемого уровня. .
Основным преимуществом печи является то, что с повышенной температурой и воздушным потоком — при тщательном поддержании и контроле влажности окружающей среды — древесина может сушиться гораздо более равномерно, сводя к минимуму любой градиент влажности между внешней оболочкой (которая очень сильно сохнет. быстро) и внутреннее ядро (которое медленно выравнивает влагу с оболочкой).Таким образом, печь способна сушить древесину намного больше и , и именно эта равномерность сушки позволяет сушить древесину быстро, одновременно избегая дефектов сушки, обычно связанных с быстрой неравномерной сушкой.
Но сушка в печи может также вызвать внутренние напряжения в древесине — особенно если используется неправильный график работы печи или если не используются корректирующие меры, что приводит к состоянию, известному как цементирование . Этот дефект возникает, когда внешняя оболочка начинает высыхать быстрее, чем сердцевина: оболочка пытается сжаться, но этому препятствует еще влажная сердцевина.Если разница влажности между сердцевиной и скорлупой слишком велика, скорлупа может высохнуть в растянутом состоянии. Позже, когда сердцевина в конечном итоге начинает высыхать и сжиматься, состояние меняется на обратное, и растянутая оболочка препятствует полной усадке сердцевины. В крайних случаях упрочнения сердечник может расколоться и вернуться в необратимое состояние, называемое сот .
Этот кусок красного дуба (Quercus rubra) имеет ячеистые структуры, которые являются одними из худших дефектов сушки, поскольку они необратимы и обычно не могут быть обнаружены, глядя на лицевую часть пиломатериала.
Сушка древесины в печи при повышенных температурах также имеет множество других побочных эффектов, таких как уничтожение жуков-порошков (разрушительных вредителей древесины) на всех стадиях их развития. Однако это также может привести к потере яркости цвета сердцевины некоторых пород древесины, например черного ореха (Juglans nigra) , что приведет к более однородному и / или размытому виду.
Для большинства плотников запуск собственной печи для быстрой сушки пиломатериалов может быть непрактичным или чрезмерным. В большинстве случаев простое хранение проектных пиломатериалов с заданным уровнем влажности является лучшим вариантом для обеспечения надлежащей ЭМС, когда придет время строительства.Однако в некоторых случаях, например, при переработке бревен или другой зеленой древесины в пиломатериалы, потребуется более тщательная процедура.
- Своевременно обрабатывать журналы. Если дерево было только что срублено или недавно было повреждено ураганом, лучше всего как можно быстрее переработать бревна в пиломатериалы; Это поможет открыть древесину и ускорит ее высыхание, что предотвратит повреждение древесины гнилью или пятнами. Кора на целых бревнах может выступать в качестве естественного барьера для влаги и, если ее не пропустить, может способствовать грибковому распаду и ухудшению состояния некоторых видов.Отличительной чертой плохо обработанного пиломатериала, сделанного своими руками, является наличие щебня или частично сгнившей древесины.
- Отрежьте древесину немного завышенного размера. Помните, что древесина дает усадку при высыхании. Это, наряду с материалом, который неизбежно будет утерян, когда доски необходимо соединить / строгать до гладкости, означает, что зеленая древесина всегда должна быть обрезана больше, чем желаемый конечный размер. (И обычно вам не нужно беспокоиться о стыковке / строгании древесины перед сушкой, поскольку она, несомненно, будет хотя бы немного деформироваться в процессе сушки, а края должны быть обработаны после того, как древесина высохнет до ЭМС — исключение это означает, что две поверхности бревна должны быть соединены на одном уровне, чтобы облегчить получение ровных и предсказуемых пропилов на ленточной пиле.)
- Закройте концы. В дополнение к своевременной обработке бревен для предотвращения образования пятен и гниения из-за чрезмерной влажности следует избегать и обратного: слишком быстрое высыхание древесины приведет к расколам и проверке конечного зерна. Важно помнить, что влага выходит из древесины с торцов примерно в 10–12 раз быстрее, чем через другие поверхности. Запечатывание торца зерна заставляет влагу уходить медленнее и равномернее. Если этим пренебречь, концы будут иметь тенденцию к усадке быстрее, чем остальная часть древесины, создавая огромные нагрузки на кусок, которые в конечном итоге снимаются только проверкой конечного зерна — очень распространенным дефектом сушки.(Несмотря на то, что на рынке есть специально разработанные герметики для торцевых зерен, в крайнем случае подойдет что угодно: парафиновый воск, полиуретан, шеллак или даже латексная краска могут быть использованы для герметизации поверхности торцевых зерен. Ключ состоит в том, чтобы создать толстую, блокирующая пленка, которая препятствует выходу влаги на концах доски. Чтобы свести к минимуму риск проверки, лучше всего покрывать края пиломатериалов в течение нескольких минут, а не часов или дней, после снятия с пилы.
- Stack и наклейка. Наличие пиломатериалов одинаковой длины и толщины значительно облегчает и упрощает процесс штабелирования; После того, как бревно распилено на доски подходящего размера, важно сложить их таким образом, чтобы они были подвержены воздействию воздуха со всех сторон — для этой задачи обычно используются наклейки. Наклейки — это небольшие кусочки дерева (обычно около 3/4 дюйма на 1 1/2 дюйма), которые используются для увеличения пространства между распиленными досками, что увеличивает вентиляцию и способствует более равномерному процессу сушки. Расстояние между наклейками зависит от породы и толщины сушимого пиломатериала; консервативная схема размещения должна быть каждые 12 дюймов, хотя обычно для более толстых деталей можно безопасно использовать интервалы в 16 или 24 дюйма.
- Добавьте вес. После того, как штабель дров уложен и наклеен должным образом, полезно увеличить его вес. Пиломатериалы в нижней части штабеля, вероятно, в достаточной степени утяжеляются древесиной наверху, но доски в верхней части значительно выигрывают от дополнительного веса. Взвешивание штабеля древесины помогает предотвратить коробление или деформацию, что особенно важно на начальном этапе сушки при переходе от зеленого к ЭМС окружающей среды. Аккуратная и правильная укладка, наклеивание и взвешивание древесины будет иметь большое значение для обеспечения того, чтобы в результате сушки получились плоские, стабильные и пригодные для использования пиломатериалы.
Эта небольшая стопка полубревен облепихи (Rhamnus cathartica) только что была разрезана, сложена, наклеена и покрыта восковой эмульсией на водной основе.
- Добавьте тепло по достижении ЭМС. Важно не торопить процесс сушки слишком быстро, но как только деревянная куча благополучно достигнет EMC, может возникнуть необходимость (особенно во влажные летние месяцы) еще больше снизить MC для конкретного проекта. Это может быть так же просто, как переместить штабель пиломатериалов из гаража или сарая в отапливаемый подвал в помещении.В случаях, когда используются более короткие детали, можно использовать сушильный шкаф для постепенного снижения MC до 12% mc, 6% mc или любого другого уровня, который может потребоваться в приложении.
Сушильный шкаф может быть не чем иным, как простым деревянным шкафом с лампочкой накаливания на диммере для точного управления светоотдачей, которая, в свою очередь, определяет внутреннюю температуру и, следовательно, относительную влажность. Многие термометры (как традиционные, так и цифровые), продаваемые крупными розничными торговцами, также имеют гигрометр с довольно точным считыванием относительной влажности; возможность знать относительную влажность сушильного шкафа и столярного цеха оказывается полезным и разумным вложением средств.
Когда порода древесины имеет высокое отношение T / R, она будет иметь тенденцию к усадке в одном измерении больше, чем в другом при сушке, вызывая деформацию или коробление. Хороший способ визуализировать тенденции древесины во время высыхания и усадки — представить себе дугу годичных колец, пытающихся сплющиться. (Это, конечно, не является причиной усадки, но служит хорошим инструментом для запоминания, помогающим визуализировать изменения размеров.)
На этом изображении сливы (Prunus domestica) с краю зерна видна чашечка.Доска изначально была плоской, причем верх и низ изначально были параллельны. Для получения плоской и квадратной доски потребуется дополнительная обработка.
Результаты неравномерной усадки зависят от конкретной формы и ориентации волокон плиты; доски плоских досок приобретают форму чашечек, квадратные доски рифленых досок приобретают форму ромба, а круглые дюбели становятся яйцевидными.
Кроме того, может возникнуть ряд проблем с деформацией, которые не связаны исключительно с неравномерной усадкой.В некоторых случаях в самой древесине присутствует существующий дефект, который обнаруживается и становится очевидным только в процессе сушки. Это может привести к появлению таких дефектов, как изгиб, изгиб, скручивание или сочетание двух или более дефектов одновременно.
Независимо от конкретных названий, которые могут быть применены к деформированному пиломатериалу, большинство проблем с деформацией, связанных с сушкой, можно, по крайней мере, минимизировать, используя несколько простых рекомендаций:
- Используйте правильные методы штабелирования. Как упоминалось ранее, наиболее важным сдерживающим фактором для деформации является надлежащая укладка, наклеивание и взвешивание штабеля пиломатериалов.
- Избегайте молодой древесины. Ювенильная древесина — это древесина, которая образуется в первые годы роста дерева и может рассматриваться как продолжение сердцевины. Официально установленной ширины молодой древесины нет (обычно достаточно исключить несколько первых центральных годичных колец), но, как правило, чем дальше древесина вырезается от сердцевины, тем лучше. Как и сама сердцевина, молодая древесина очень нестабильна и имеет повышенную скорость продольной усадки; эта повышенная степень усадки тянется к зрелой древесине и заставляет ее сжиматься и деформироваться либо вдоль лицевой стороны доски (дуга), либо вдоль стороны доски (изгиб).
- Избегайте обработки ветвей или наклоненных деревьев. Древесина, которая росла под наклоном, не имеет одинакового расстояния между кольцами роста и варьируется от верхней стороны к нижней. Эта ненормальная древесина называется реакционной древесиной, и она может вызвать ряд непредсказуемых проблем с деформацией во время сушки. В хвойных породах реакционная древесина образуется на нижней стороне ветки или ствола и называется сжатой древесиной. И наоборот, для твердых пород древесины все наоборот: реагирующая древесина формируется на верхней стороне и называется древесиной натяжения.
- Избегайте узлов. Проще говоря, узлы — это участки ствола, на которых когда-то росли конечности. В дополнение к неравномерной усадке или возможному расшатыванию во время высыхания (оставлению узловых отверстий) сучки также могут создавать участки концентрированных аномалий в структуре древесины и, следовательно, влиять на ее усадочные свойства. Наличие крупных сучков может привести к резкому и чрезмерному короблению при сушке.
- Осторожно обращайтесь со спиральным или сблокированным зерном. Некоторые породы древесины имеют так называемое спиральное или переплетенное волокно.Как следует из названия, древесные волокна растут скрученными или переплетенными. Неудивительно, что это может привести к проблемам с сушкой, чаще всего к скручиванию, когда один из углов доски поднимается над плоскостью трех других углов. Тщательная сушка, а также правильная укладка, наклеивание и взвешивание могут помочь облегчить проблемы, вызванные неравномерным или спиралевидным зерном.
Если вы хотите получить все, что делает The Wood Database уникальным, в едином реальном ресурсе, есть книга, основанная на веб-сайте — Amazon.com бестселлер, WOOD! Выявление и использование сотен лесов по всему миру . Он содержит многие из самых популярных статей, найденных на этом веб-сайте, а также сотни деревянных профилей, изложенных с той же ясностью и удобством, что и веб-сайт, упакованные в удобную для магазина книгу в твердом переплете.
Статьи по теме:
.
Превратите свежесрезанный материал в урожай деревообработки.
Создание штабеля для воздушной сушки
Теперь, когда вы понимаете, как и почему движется древесина, давайте создадим надлежащий штабель для сушки на воздухе. Начните с выбора функционального места на твердом грунте. Он должен быть ровным, защищенным от солнца и дождя и обеспечивать хорошую циркуляцию воздуха. Открытый сарай или открытая площадка с металлической крышей над верхом идеальны.
Для сушки пиломатериалов, содержащих 1 дюйм и более толстые доски, шириной от 6 до 10 дюймов и длиной от 6 до 10 футов, следуйте приведенной ниже процедуре, чтобы построить надлежащую штабель из материалов, показанных на Рисунке 3.
Положите на землю лист тяжелого (не менее 4 мил) пластика для защиты от влаги. Затем выложите брус для озеленения так, чтобы штабель оторвался от земли как минимум на 4–6 дюймов. Для досок толщиной 1 дюйм (4/4) бруски должны находиться на расстоянии около 20 дюймов друг от друга, чтобы доски не провисали. Они должны образовывать ровную поверхность, так как доски при высыхании будут соответствовать древесине. Затем нанесите наклейку на каждый ландшафтный брус.
Если доски различаются по длине, начинайте стопку с самых длинных.Положите на дно доски с более медленным высыханием (более толстые или медленно сохнущие), так как они будут последними, которые будут готовы к использованию. Я рекомендую обозначать виды с помощью бирки, чтобы их можно было легко отсортировать после высыхания на воздухе. Для хорошей циркуляции воздуха оставьте между досками зазор на дюйм или два, используя наклейки / распорки той же толщины. Выровняйте наклейки вертикально, чтобы они передавали вес стопки прямо на землю. Наличие второго человека упрощает укладку, так как позволяет каждому взять край доски и установить ее прямо вниз, не перемещая наклейки.Поднимитесь так высоко, как только сможете. Я останавливаюсь на 6 ‘.
Если штабель находится на открытом воздухе, сделайте все возможное, чтобы защитить себя от дождя и солнца и обеспечить хорошую циркуляцию воздуха. Какое бы покрытие вы ни использовали, оно должно находиться на слое наклеек, чтобы воздух мог проходить через верх стопки. Если это разовое предложение, положите в штабель несколько обрезков пиломатериалов, чтобы пролить воду, и закрепите или утяжелите их. Металлическая кровля, как та, которую вы получаете в домашних центрах, лучше. Затем наступает самое сложное … ожидание.
Европейский стиль предполагает укладку деревянных плит (с одной или двумя кромками, оставленными естественными) для восстановления бревна (фото C).
Это позволяет мастеру выбирать подходящую текстуру и создавать столешницы в соответствии с книжным дизайном. Те же принципы сушки применимы к этому подходу штабелирования. После того, как стопка будет собрана, наденьте на нее пару ремней с храповым механизмом, чтобы она не сильно деформировалась. Примерно раз в неделю затягивайте ремешки с храповым механизмом. Они имеют тенденцию ослабевать по мере высыхания и усадки древесины.Верхняя плита защищает штабель от дождя, а по краям естественно проливается вода. В отличие от обычного штабелирования, это неэффективное использование пространства.
.
|
|
|
|
.