с горячей гидрофобной (т. е. водоотталкивающей) жидкостью, например петролатумом;

твердыми телами при контакте древесины с горячей металлической поверхностью;

лучистой теплотой, направленной к древесине от специальных панелей-излучателей;

электрическим током, пропускаемым через влажную древесину и нагревающим ее;

электромагнитным полем высокой частоты, пронизывающим и нагревающим влажную древесину. Все эти физические воздействия имеют опытное значение.

Известный интерес представляют опытные методы обезвоживания древесины без превращения ее влаги в пар, т. е. без затраты тепла на парообразование:

центрифугирование при больших частотах вращения образца древесины, когда ось его вращения проходит посредине его длины;

частично от воздействия высокочастотного электромагнитного поля;

воздействие разности потенциалов постоянного электрического тока (явление электроомоса), а также выдавливание воды (например, при лущении шпона).

Жизнедеятельность грибов резко сокращается при температуре ниже 5 ° С, приостанавливается при близкой к нулевой и прекращается при отрицательной температуре. Поэтому эффективен метод хранения древесины (как и многих органических продуктов) замораживанием. Древесину, например фанерные чураки, укладывают в поленницы, засыпают снегом, заливают холодной замерзающей водой, теплоизолируют и сохраняют в таком состоянии, постепенно расходуя чураки, примерно до середины лета.

Упругие свойства проявляются больше в сухой, а пластические - во влажной и особенно в нагретой древесине. Именно поэтому при гнутье используют влажную нагретую древесину, а после изгиба ее высушивают, стабильно фиксируют ее изогнутое состояние.

Во время сушки древесины эти свойства проявляются в поперечном к длине волокон направлении, т. е. по ширине доски. Например, при ее ребровом раскрое или разделке на тонкие дощечки они могут коробиться желобом как в момент раскроя, так и при последующей выдержке. По этой же причине различно деформируются недостаточно просушенные заготовки в момент строгания, фрезерования, нарезки шипов и т. п.

Нетрудно провести мысленно или реально опыт, наглядно иллюстрирующий проявление упругих и остаточных деформаций древесины в связи с сушкой в первой и во второй стадии этого процесса.

Первая стадия сушки. Отступя 0,3.. .0,4 м от торца сырой доски, отрезают образец длиною 1,5. ..2 см по длине волокон и раскалывают на две полоски (19,а). Затем скрепляют вместе их концы и медленно, осторожно вставляют с усилием между ними клин (19,6), моделируя растяжение поверхностной зоны при сушке материала. В результате приложения сил полоски изогнутся, т. е. в них возникнут напряжения и деформации, снаружи растягивающие (знак +), а внутри сжимающие (знак -). При больших растягивающих деформациях снаружи в полосках могут появиться трещины (19,в). Однако древесину можно не доводить до разрушения и высушить ее. В этом заключается реология первой стадии сушки досок (реология — наука об остаточном деформировании твердых тел).

В реальном процессе сушки пиломатериалов растягивающие напряжения в поверхностной зоне доски возникают из-за поперечной ее усушки, сокращения при еще неизменной, следовательно, распирающей средней ее зоне, которая еще не усыхала (вместо расклинивания в опыте). Здесь древесина будет сжата.

При подсушке образца (19, г) поверхностная растянутая его зона зафиксируется остаточно удлиненной, а внутренняя -упрессованной, и клин может самопроизвольно выпасть. Если в этом состоянии изогнутые полоски разрезать ленточной пилой на пластинки, они окажутся разной длины - в средине короче (древесина пластически упрессовалась), а снаружи длиннее (она остаточно растянулась), как это показано на 19, д, хотя их влажность одинакова. Таким образом, упругие деформации (19,6) в процессе подсушки постепенно перешли в остаточные (19, г, д)7 фиксируя новое поперечное сечение доски. Такова реология первой стадии сушки, когда возникает опасность появления в материале наружных трещин.

Если, не разрезая двух изогнутых полосок (19, г) на пластинки, попытаться выпрямить их (19, е), то в наружной стороне каждой из них появятся сжимающие, а во внутренней -растягивающие упругие деформации. В случае приложения значительных усилий в зоне растяжений могут появиться внутренние трещины (19,ж).

Однако если сжатие (19, е) проводить постепенно, а древесину увлажнить и нагреть, внутренние трещины не появятся и высушенные в зажатом плоском состоянии полоски превратятся опять в прямые (19,а). Разрезая их на пластинки (19, и) можно установить, что их длина будет одинакова, как и до начала опыта (19,а), но несколько короче. Это значит, что во внутренней зоне обеих полосок проявилась остаточная деформация растяжения, а в наружных - сжатие, т. е. произошли процессы, противоположные ранне наблюдавшимся (19,г, д.). В этом заключается реологическая характеристика второй стадии сушки, когда существует опасность возникновения в толстых сортиментах, особенно из дуба и бука, внутренних трещин - раковин (в виде пустот).

В результате высушивания древесина приобретает стойкость против гниения, повышаются ее прочность и жесткость, возникает стабильность размеров и формы деталей и всего изделия, открывается возможность склеивания, шлифования, полирования, древесина приобретает ряд гигиенических свойств, снижаются ее теплоемкость, тепло- и электропроводность, появляются другие положительные свойства (лучшее удерживание гвоздей, выше чистота обрабатываемой поверхности и др.).

Необходимо отметить очень важное влажностное состояние — « равновесную влажность древесины », к которой она стремится при длительном соприкосновении с окружающим воздухом постоянного состояния. Например, в комнатных условиях равновесная влажность древесины будет равна 6...8% (меньше— зимой), под навесом, т. е. в более влажном воздухе — 12... 18% и т. д. При таком состоянии влажность древесины становится устойчивой, следовательно, не происходит более ни усушки, ни разбухания древесины, что особенно важно для шиповых соединений изделий (различных дверок, столярных стульев, кресел, столов, шкафов и т. д.).

Перед изготовлением изделий из древесины удаляют сушкой не всю влагу. В случае производства мебели и музыкальных изделий применяют древесину с остаточной влажностью 6...8%, в деревообработке влажность высушенной древесины должна быть 10... 15%, что предусматривается техническими условиями на изготовление изделий.

При влажности древесины ниже 22 % она не гниет, так же как не гниет высушенная трава (сено), высушенный хлеб (сухари) и т. п. Влажность древесины 20% называется транспортной, древесина при перевозках в теплое время года не портится.

Следует отметить характерную влажность древесины 30%, т. е. содержание влаги 0,3 массы самой древесины (принимае мой за 1,0), называемую пределом гигроскопичности.

Сушильным агентом называются нагретые водяной пар атмосферного давления, воздух и продукты сгорания (топочные газы), которые при соприкосновении с влажной древесиной отдают ей теплоту и одновременно отбирают из нее влагу, высушивая древесину.

Атмосферный воздух (холодный — зимой, теплый летом или дополнительно подогретый — в сушильных установках) всегда содержит в виде гомогенной (однородной) примеси водяной пар (далее обозначается— пар) в различных количествах на 1 м3 воздуха. При этом масса пара, выраженная в кг/м 3 , называется его плотностью. Такую же единицу измерения имеет и плотность воздуха. Находясь в общем объеме, они создают суммарную плотность.

В обычных условиях атмосферного воздуха пар прозрачный, т. е. невидимый. Если пар содержит взвешенные, очень мелкие капельки воды, будет туман или облака, которые не пропускают световых лучей, т. е. непрозрачны. Таким образом, туман содер жит воздух, пар и капельки воды.

Пар называют сухой насыщенный, если он не испаряет воду той же температуры с открытой поверхности. Путем подогрева сухой насыщенный пар превращается в перегретый; в этом случае он способен испарять воду, пока не станет насыщенным.

22. Влажностиое объемное деформирование пиломатериалов и деталей при сушке:

а-г -деформации досок; д — предотвращение деформирования досок методом зажатия их в плоском состоянии; е, ж — деформации щита из брусков или досок; з-л - деформации шипового соединения; м, н - деформации усового соединения: о, п, р— деформации отверстий в доске

Используя явление вязкости и пластичности древесины в нагретом состоянии, можно предотвратить все эти деформации, если выдерживать материал во время сушки в плоском хорошо зажатом состоянии. В этих целях необходимо правильно укладывать материал в штабель (22, д) и прижимать сверху высушиваемой древесиной. Для предупреждения коробления пиломатериала в верхних рядах штабеля применяют, кроме того, механические прижимы, грузы и используют другие приемы.

Коробление деталей в щитах. При сезонных, погодных и других отклонениях насыщенности пара в окружающей среде происходит изменение влажности, а следовательно, и поперечных размеров заготовок и даже деталей в изготовленных изделиях, находящихся в такой изменившейся атмосфере.

Кроме того, недостаточно качественная сушка древесины с отсутствием конечной влаготеплообработки или неудовлетворительное ее проведение приводит к таким же результатам.

На 22, е показана дугообразная деформация щита, собранного из досок (или брусков) с односторонним ориентированием внешней их пласти. Такая деформация возникает при досушке деталей в щите; в случае их увлажнения щит будет деформироваться в противоположном направлении. Если щит собирать с разносторонней ориентацией пластеи смежных деталей в нем (22,ж), возникнет небольшое коробление отдельных его деталей; однако во всех случаях при отклонениях влажности будет изменяться размер щита по ширине.

Кардинальным мероприятием для предотвращения деформирования деталей в изделиях будет надлежащая просушка древесины и стабильность состояния воздуха в условиях ее эксплуатации.

Ослабление шиповых соединений в изделиях. Наиболее опасно применение недосушенной древесины в зоне зарезки шипов. В таких случаях древесина медленно досыхает в готовом

изделии, клеевая прослойка нарушается и шиповое соединение теряет прочность (22,з—л).

В случае небольшой пересушки древесины шипа (22, и) происходит его упрочнение из-за постепенного разбухания древесины в гнезде. Однако при деформациях обеих сопрягаемых деталей (22, к, л) вероятно разрушение клеевой прослойки и всего соединения; наиболее часто наблюдается выход концевого участка сквозного шипа из гнезда (22,к). При недосушке древесины не достигается полной надежности соединения, даже с применением двойного шипа. Поэтому необходимо высушивать древесину до заданной ее конечной влажности; желательна пересушка на 3.. .4 % концевых участков заготовок, предназначенных для зарезки шипов.

Нарушение усовых соединений. При недосушке обеих деталей они в условиях эксплуатации будут усыхать, сужаться по ширине, образуя щель у внутреннего угла соединения (22,м), и, наоборот, при пересушке детали будут увлажняться, разбухать и щель возникнет у наружного угла (22, н). Ширина такой щели f составит 1,4У мм. Так, если ширина деталей по 100 мм и усушка каждой составляет 4 %, т. е. У=0,04*100= 4 мм, то ширина щели будет f=1,4*4 = 5,6 мм.

Ослабление шкантовых, нагельных и других подобных соединений. Существенно, чтобы такие соединения не ослаблялись, а упрочнялись в процессе эксплуатации изделий.