При сплаве влажность увеличивается, но только заболони. Древесина некоторых пород в поперечном направлении вообще почти непроницаема для жидкостей. С образованием ядра сосуды в нем закупориваются особыми выростами-тиллами, поэтому проницаемость ядровой древесины, как правило, значительно меньше, чем заболонной.
При распиловке такой древесины при загрузке в сушильную камеру мы будем иметь доски, с различными объемами и значениями влажности. Это показано на рис. 3.2.
Такая же картина наблюдается и в березе. Это видно при обработке чурака на лущильном станке, представленном на рис. 3.3.
Рис. 3.2. Образование зон влажности при распиловке сырых бревен.
Рис. 3.3. Образование разброса влажности в березовом чураке. 1- сосна, 2- береза без ложного ядра, 3-береза с ложным ядром, 4-лиственница.
Специальные исследования по матричным методам влагометрии показали следующую картину.
Для этого были распилены образцы влажной древесины на кубики размером 20×20×20 мм и представлены в виде кубической матрицы размером 3×3×3. Для эксперимента выбирались образцы из досок: ядровых, заболонных и смешанных ядрово-заболонных.
Ниже показано наиболее характерное распределение влажности по слоям в образцах.
Рис. 3.4. Распределение влажности в образце заболонной доски по слоям
Рис. 3.5. Распределение влажности в образце ядровой доски по слоям
Рис. 3.6. Распределение влажности в образце ядрово-заболонной доски по слоям.
Необходимо отметить, что представленные исследования показывает примерную картину распределения влажности в пиломатериалах хвойных пород. Для представления картины распределения влажности в древесной стружке покажем на рис. 3.7.
Рис. 3.7. Временная диаграмма колебаний влажност сырых древесных частиц в систематических выборках.
Колебания влажнсти в древесной стружке имеют большой разброс. В одной маленькой выборке могут быть частицы с влажностью 30 % и 100 %.
На внутреннем рынке России появилось огромное количество материалов различных пород из-за рубежа. Поэтому исследования с ними можно производить по представленной методике.
4. Плотность в пиломатериалах
Плотность древесины влияет на построение Град хар-к. Мы пример, представляем сведения о формировании разброса плотности в древесине.
Плотность древесины изменяется в зависимости от района произрастания и колеблется в широких пределах. Данные представлены в табл. 4.1.
Табл 4.1. Данные по разбросу плотности в древесине.
Плотности древесных пород могут перекрываются своими пределами. Например, береза может иметь такую же плотность что и дуб и.п. При контроле электрическим Влаг влажности, например, дуба с разной плотностью мы будем иметь различные показания, хотя действительная влажность может быть одинакова в пределах одной поставки. При построении хар-к необходимо вводить коррекцию по районам применения Влаг для уменьшения Погр от плотности.
5. Динамика изменения влажности
О том как идет развитие процесса сушки можно наглядно показать на рис. 5.1. Мы видим, что с верхних слоев влажность убывает значительно быстрее, чем из глубины.
Кривая процесса сушки имеет экспоненциальный характер и в конце сушки существует очень энергоемкий период вытеснения оставшейся влаги. Уменьшение влаги в древесине, например, с 80 % до 75 % требует значительно меньших энергозатрат, чем с 13 % до 8 %. Кроме того при сушке в нижнем диапазоне значительно возрастают опасные деформации в древесине из-за усадочных явлений.
Усушка начинается примерно с 30 % и имеет примерно линейную зависимость. Под полной усушкой понимают уменьшение линейных размеров илил объема древесины при удалении всего количества связанной влаги (т. е. от предела гигроскопичности до нуля). Наиболее полная линейная усушка, равная 6–10 % в тангециальном направлении, в радиальном 3–5 %; а вдоль волокон 0,1–0,3 %. Полная объемная усушка в среднем составляет 12–15 %.
Рис. 5.1. Развитие влажностных разбросов в процессе сушки по толщине пиломатериала
Следовательно влагомеры со светодиодной градацией через 2 % могут использоваться только для механической обработки древесины только по 3 классу.
Для соблюдения условий точности изготовления продукции, чистоты, точности механической обработки и шероховатости поверхности с точностью измерения влажности нужно учитывать, что изменение влажности деталей не превышает при обработке по 1 классу точности ±0,5 %, по 2-му классу ±1,0 % и по 3 классу ±2–2,5 %.
Влажность влияет на механическую прочность древесины. На рис. 5.2. представлены зависимости прочности древесины, связанные с влажностью.
Рис. 5.2. Зависимости прочности древесины, связанные с влажностью.
Также сказывается влияние влажности склеиваемой древесины на прочность клеевого шва.
На рис. 5.3. Показана зависимость прочности клеевого скрепления от влажности древесины.
Рис. 5.3. Зависимость прочности клеевого скрепления от влажности древесины.
Ниболее высокая прочность имеется у древесины с влажностью 8±2 %.
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ влагометрии рассмотрим на анализе зависимости продолжительности сушки и ее стоимости. Эта зависимость условная, так как в настоящее время цены имеют значительные колебания. Параметры сушки также имеют отклонения, что усложняет расчеты
График дает наглядное представление значимости завершающего этапа процесса сушки, наиболее дорогого и ответственного.
На рис. 5.4. представлена диаграмма в четырех квадратах. В первом квадранте представлена зависимость влажности и продолжительности сушки. Кривая выражается в виде экспоненты. В начале процесса сушки при удалении свободной влаги с высоким влагосодержанием кривая имеет резко выраженную крутизну. По мере вытеснения влаги процесс замедляется. На конечной стадии он переходит в плавную почти прямую имеющую небольшой наклон. В 4 квадранте дается приближенная связь времени и стоимости затрат на сушку.
Рис. 5.4. Зависимость продолжительности сушки и стоимости
Хотя и принято считать, что время – это деньги, однако же нельзя представлять, что эта зависимость будет иметь линейный характер. Скорее всего она будет иметь также нелинейный параболический характер. Это можно объяснить тем, что в начальном периоде сушки затраты будут значительно ниже, так как влага интенсивно выходит при переходе к конечной стадии необходимо повышать температуры и качество сушильного агента. Это естественно потребует еще больше энергетических затрат. Таким образом опираясь на эти две кривые мы можем построить кривую зависимости влажности и стоимости затрат.
Анализируя полученную кривую, мы видим, что основные затраты падают на конечную стадию процесса сушки. Поэтому измерение влажности в конечной стадии является важнейшим моментом для реального определения стоимости затрат и позволяет повысить точность оценки сушки.
6. Деформативность древесины
Из книг Б. Н. Уголева по развитию напряжений в древесине при сушке. При разрешении различных конфликтов при определении показателей качества древесины необходимо учитывать деформативность древесины и причины, связанные с влагообразованием. Процесс сушки древесины протекает при неравномерном распределении влажности по всему объему материала. Наличие неравномерного поля влажности, возникающего с самого начала процесса, приводит к созданию неоднородного деформированного состояния из-за неравномерной усушки и является первопричиной образования внутренних напряжений. Внутренние напряжения рассматриваются как совокупность – влажностных и остаточных напряжений.
Влажностные напряжения вызваны неоднородной усушкой материала, обусловленной в свою очередь неравномерным распределением в нем гигроскопической влаги. Эти напряжения, обусловленные упругими деформациями, относятся к категории временных; они исчезают при выравнивании влажности по объему (сечению) сортимента.
Остаточные напряжения обусловлены появлением в древесине неоднородных остаточных деформаций. Остаточные напряжения имеют место во время сушки и после ее полного завершения при выровненной по сечению доски влажности.
Поэтому не всегда деформация в древесине будет происходить по вине недосушки и имеющегося перепада по влажности, что часто ставится в вину тем, кто поставляет и использует древесину. В процессе деформирования заложен более сложный механизм, чем это кажется на первый взгляд и бытующее мнение о значимости влажностных напряжений значительно преувеличено.
На рис. 6.1.показана диаграмма изменения влажности и напряжений в процессе сушки древесины. Мы видим, что влажностные напряжения в процессе выхода влаги из древесины сводятся к нулю, а в то же время остаточные напряжения остаются и уменьшаются до конечной величины.
Рис. 6.1. Диаграмма изменения влажности и напряжений в процессе сушки пиломатериалов.
Таким образом во втором периоде сушки остаточные напряжения превышают влажностные и результирующие полные напряжения, имея знак большей составляющей, стремятся к величине остаточных напряжений.
7. Влажность и реклама
В средствах массовой информации часто поставщики пилопродукции, стремясь выразить свою индивидуальность, некорректно рекламируют свою продукцию. Тем самым они неосознанно подрывают престиж российского качества, так как эта информация анализируется на мировых интеллектуальных рынках. Не стремясь дискредитировать своих коллег, мы представляем свой взгляд на такую рекламу.
7.1. Все доски абсолютно сухие. Такие доски можно получить, если сушить согласно методик по определению влажности при температуре 102 град до постоянного веса, удалив всю связанную влагу. В этом случае при механической обработке такие доски впоследствии наберут влагу до эксплуатационной. Это сильно повлияет на шероховатость и чистоту поверхности. Такая технология создает значительные неоправданные затраты на сушку и передержку древесины, так как процесс вытеснения оставшейся влаги очень длительный.
7.2. Качество отличное
Необходимо знать, что существует 5 категорий качества сушки, которые определяются соответствующими влагомерами.
Если на данном предприятии нет таких приборов, то ни о каком отличном качестве не может быть и речи.
7.3. Пиломатериалы прямо из сушки. В них влага распределена неравномерно и имеют место значительные напряжения.
7.4. Гарантированный процент влажности. Такое условие практически невыполнимо. Так как даже при подготовке образцов для градуировки невозможно заранее создать образцы с требуемой влажностью. Влажность взаимосвязана с плотностью. Кроме того, при таких операциях, проводимых в лабораторных условиях, древесину сперва высушивают до 0 % влажности и затем увлажняют, добавляя требуемую влагу.
8. Ошибки при измерении влажности
В практике подобного бизнеса имеют место конфликтные ситуации, связанные с измерением влажности из-за того, что пользователи измеряют разными влагомерами. Рассмотрим и проанализируем характерные ситуации, корректировка которых поможет найти компромисс.
Исследования технологии контроля с Ивлаг показывает, что одни измеряют влажность только с торцов и по поверхности штабеля. Другие делают несколько замеров и полагают, что этого достаточно для определения средней влажности в партии. Последние ближе к истине, но и они не правы. Третьи полагают, что ИВлаг не обладают Погр и являются образцовыми для всех остальных. Естественно, что и они не правы.
Главная ошибка состоит в том, что пользователи недостаточно полно представляют характер распределения влажности в древесине и тем более взаимодействие чувствительных элементов Влаг с древесиной. Это было связано с тем, что традиционно разработчики влагомеров не представляли реальную картину процесса измерения. Но развитие конкуренции и ее ужесточение потребовало расширения знаний в этой части не только разработчиков, но и пользователей.
8.1. Для любого Влаг в Техническом описании (ТО) приводится основная абсолютная погрешность (Погр), измерямая в процентах влажности, например, δ = ±2,0 %. Это означает, что при соблюдении нормальных условий эксплуатации влагомеров ошибка измерения с вероятностью Р=0,95 окажется в пределах
δ = ±2,0 %.
Иногда приводится абсолютная среднеквадратическая Погр. Для приведенного примера она будет ±1,0 %. и означает, что с вероятностью 0,68 ошибка не превышает ±1,0 %.
Часто вместо этой Погр в зарубежных Влаг указывается: Resolution: 0,1 % М. С.
Это показатель разрешающей способности Влаг. Он никакого отношения к Погр не имеет. Он показывает аппаратурную Погр при подключении имитатора влажности, который рекомендует фирма-изготовитель данного Влаг. Использование такого имитатора для другого влагомера уже непригодно.
8.2. Диапазон измерения – это область влажностей для которых приведена основная Погр. Если Погр не определена для какого-либо диапазона, это должно быть оговорено словами " не нормируется" либо какими-нибудь другими словами.
При приобретении покупателями игольчатого Влаг (ИВлаг), т. е. такого у которого влажность определяется по электрическому сопротивлению древесины, необходимо знать, что эти Влаг по своему принципу не могут измерять влажность ниже 8 %. Если в паспорте указан, например, диапазон (4–60)%, то стоит усомниться в достоверности характеристики. Для измерения влажности в диапазоне от 0 % и выше пригодны диэлькометрические, инфракрасные, сверхвысокочастотные и некоторые другие Влаг.
Конец ознакомительного фрагмента.