Содержание статьи:
- Кратко о сушке древесины
- «Классическая» камерная сушка
- Технология вакуумной сушки древесины
- Плюсы и минусы вакуумных методов с точки зрения производителя
- Чем отличается древесина вакуумной сушки от камерной?
В нашем каталоге в небольшом количестве можно встретить пиломатериалы вакуумной сушки (в основном, дубовую доску). Этот метод не очень сильно распространен, и потому я хотел бы остановиться на нем чуть подробнее, чтобы:
- Рассказать об отличиях от привычной камерной сушки в технологическом плане.
- О существующих технологиях.
- О разнице в получаемых пиломатериалах.
- В целом, о качестве сушки с точки зрения производителя и покупателя. Проще говоря: стоит ли «гнаться» за пиломатериалами более «прогрессивной» вакуумной сушки или можно ограничиться «классической» камерной.
Но начать стоит с теории.
Кратко о сушке древесины
В целом, древесина – материал достаточно непредсказуемый. Его поведение очень сильно зависит от большого количества факторов, в том числе, от породы и даже места произрастания конкретного дерева, поэтому при высыхании заготовок они очень часто коробятся и растрескиваются, не позволяя получить большой объем качественного материала. Причин для подобного поведения две:
- внутренние напряжения между волокнами и годичными слоями,
- неравномерность испарения влаги в толще массива.
Причем чем активнее и быстрее удаляется влага между волокон, тем активнее «работают» внутренние напряжения. Проще говоря, при быстрой и форсированной сушке вероятность появления трещин в массиве в разы выше, чем при плавной и равномерной. Помимо скорости сушки на вероятность растрескивания также влияет объем заготовки из-за большего количества разнонаправленных напряжений внутри и неравномерности испарения влаги на внешних и внутренних слоях. Соответственно, чем медленнее будет сохнуть заготовка, тем больше шанс избежать повреждений.
В общем: «медленная сушка = качественная сушка».
«Классическая» камерная сушка
Большая часть столярных пиломатериалов, то есть, доски и брус изначально предназначенные не для строительства, а для изготовления мебели и других столярных изделий, производится методом камерной сушки. Он хорош тем, что позволяет получить заготовки чрезвычайно малой влажности. Например, нам на производстве удается опустить этот параметр до показателя в 6%. Для сравнения естественная влажность свежесрубленной древесины находится в пределах 50-80%.
Соответственно, чем она ниже, тем более стабильно ведет себя заготовка, а также выполненные из нее детали и изделия. Тогда как доску атмосферной сушки, влажность которой чисто физически не удастся опустить ниже 15-18%, с большой вероятностью «поведет» при смене температуры или влажности окружающей среды, доска камерной сушки останется геометрически стабильной. Проще говоря, мебель из такой древесины не рассыхается, не деформируется, а правильно уложенные напольные покрытия не идут волной и не покрываются сеткой щелей.
Современная технология камерной сушки позволяет достаточно хорошо контролировать процесс, сделав его более щадящим и повысив «выход» сырья без серьезных дефектов. Для этого обычно используется многоэтапная технология и специальных сушильных камерах. На самом деле, технологий существует несколько, но все они сводятся к одному принципу: постепенному повышению температуры в закрытой камере и общему снижению влажности. Дополнительно заготовки можно обрабатывать горячим паром – это ускоряет процесс сушки и уменьшает вероятность растрескивания за счет увлажнения поверхности. Температура и влажность контролируются электроникой.
Подробнее о технологии и режимах сушки можно узнать в отдельной статье.
Если подводить промежуточный итог, то камерную сушку нельзя назвать идеальной технологией, но ее возможностей достаточно для массового и промышленного производства качественных пиломатериалов. Во многом потому, что сушка все равно остается достаточно медленной и «щадящей». Плюс определенную стабильность дает привлечение
Как промежуточный итог: «камерная сушка = медленная (щадящая) = качественная».
Технология вакуумной сушки древесины
Основной минус камерной сушки – не самые быстрые темпы производства – от 7 до 90 дней на партию в профессиональной конвекционной камере в зависимости от толщины и породы. И именно этот недостаток пытаются исправить развитием новых методов, например, вакуумной сушки.
Уже по названию несложно догадаться, что в данном случае использованием вакуума, а точнее, в разряженной среде, за счет которой понижается температура кипения воды.
На самом деле, технология не одна, а целых три, с отдельными подвидами внутри одной группы:
- Сушка в жидкостях, над поверхностью которых создана разряженная среда.
- Конвективная при пониженном давлении.
- Импульсная – самая многочисленная.
Поскольку в контексте данного материала мы говорим о сушке заготовок для столярных проектов, подробно рассматривать две первые разновидности особого смысла нет. Сейчас объясню почему.
Сушка в жидкостях
Ее второе название – «сушка-пропитка». Суть в том, что деревянная заготовка погружается в жидкость, которая не боится воды (например, масло). Над поверхностью сосуда создается пониженное давление, а жидкость нагревается до температуры выше испарения воды при установленном давлении. То есть, внутреннее давление в материале буквально выталкивает влагу, которая тут же испаряется за счет внешнего нагрева. Температура нагрева в этом случае значительно ниже привычной температуры кипения и может падать до 80°С.
С одной стороны, такой подход позволяет сделать сушку более равномерной и снизить влияние на нее внутренних напряжений даже в толстых заготовках. С другой – вместе с сушкой за счет вакуумирования происходит пропитка заготовок гидрофобным составом, в который они погружены, что сильно меняет внешний вид древесины и усложняет дальнейшую ее обработку. Например, склеить пропитанные деревянные детали практически невозможно. То есть, для столярной обработки заготовки практически не подходят.
Конвективная сушка при пониженном давлении
Фактически является «наследницей» привычной камерной сушки, и, как и она, может проходить с помощью горячего пара или воздуха. Главное отличие в том, что заготовки находятся в разряженной среде. Соответственно, сушить их можно при пониженных температурах, избежав сильного растрескивания.
На практике существует несколько кардинально различающихся подходов:
- сушка при понижающемся давлении с предварительным подогревом при атмосферном,
- при постоянном остаточном давлении,
- «досушка» (при значениях влажности 20% и ниже) при регулируемом повышении давления,
- в глубоком вакууме при температурах выше кипения воды с периодической остановкой конвекции для выравнивания внутреннего напряжения.
Этот метод больше всего подходит для работы с мягкими породами дерева, которые используют в столярке не особенно активно. Но при этом достаточно эффективен в плане выхода качественного пиломатериала без дефектов, а технология с периодической остановкой менее энергозатратна и меньше расходует ресурс используемых агрегатов.
Импульсная
Наконец, последняя, самая интересная технология. Ее суть – в наличии того самого импульса – резкого воздействия на заготовки высокой температурой:
- На первой стадии, которая и называется импульсом, давление не меняется, но пиломатериалы нагреваются теплоносителем. Влага из верхних слоев начинает испаряться, а нагрев происходит до тех пор, пока температура внутренней части не превысит температуру кипения воды при запланированных значениях вакуума.
- Вторая стадия – вакуумирование при остановке нагрева. Под действием внутреннего давления, и из-за того, что поверхность остается нагретой, внутренняя влага начинает активно выходить наружу и испаряться, образуя вокруг заготовки насыщенный горячий пар. Именно за счет того, что обработанные паром внешние слои остаются влажными, снижаются сушильные напряжения и уменьшается вероятность существенных деформаций. Вакуумирование продолжается, пока температура в середине заготовки не упадет ниже температуры кипения в выбранной разреженной среде.
На бумаге все это выглядит достаточно просто, но на практике оказывается, что верхние слои из-за слишком активного испарения влаги могут разрушаться, поэтому их необходимо предварительно быстро прогревать, при этом не допуская активной сушки. Отсюда появилось две дополнительные технологии:
- Вакуумно-конвективная – материал предварительно прогревается воздухом с насыщенным паром, который нужен для поддержания поверхности во влажном состоянии и исключения растрескивания из-за пересушивания. Наиболее эффективно эта методика показала себя в сушке дубовых пиломатериалов.
- Вакуумно-осциллирующая – логичное развитие предыдущей технологии, в которой для прогрева используется перегретый пар в безвоздушной полости сушильной камеры.
И еще одна импульсная технология – сушка сбросом давления. Наиболее сложная и при этом не дающая стабильного результата. В двух словах: заготовки нагреваются под давлением, а затем сушатся после резкого сброса давления до значений ниже атмосферного. В момент сброса происходит резкое закипание влаги, и выброс пара от центра через наружные слои. За счет бурного протекания процесса есть высокий риск растрескивания поверхности, поэтому при сушке каждой партии приходится подбирать оптимальные параметры. Из-за этого технология не получила широкого распространения.
Независимо от выбранной технологии, промежуточный вывод следующий: «вакуумная сушка = быстрая = нестабильный результат».
Плюсы и минусы вакуумных методов с точки зрения производителя
Основной плюс, который и является базовой движущей силой в дальнейшем развитии технологии вакуумной сушки древесины – уменьшение времени производства.
Но и минусов также хватает. Среди основных:
- Общая сложность технологических установок, поскольку в них приходится управлять не только температурой, но и давлением, а значит, работать с отдельным компрессором. То есть, общее число «переменных» на пути к качественному результату достаточно велико.
- Для готовых камер вакуумной сушки нет единого стандарта, режимы их работы каждому производителю (а зачастую и пользователю, то есть, производителю пиломатериалов) приходится подбирать опытным путем. Точнее, путем проб и ошибок.
- Не существует единой технологии, которая одинаково хорошо бы справлялась с сушкой всех пород. Одни наиболее качественно работают с мягкой древесиной, другие – с твердой. Соответственно, камеру (а точнее технологию в ее основе) приходится подбирать исходя из основного ассортимента, с которым планирует работать поставщик пиломатериалов.
- Подбирать все параметры конкретной камеры под конкретную породу и толщину заготовок приходится исключительно на практике, из-за чего реальный выход высококачественных пиломатериалов всегда ниже теоретического. То есть, насколько бы прогрессивной ни была технология, в реальности форсированная сушка в большинстве случаев подтверждаем факт «быстрая сушка = большой процент брака».
Чем отличается древесина вакуумной сушки от камерной?
Ну и напоследок поговорим о процессе с точки зрения покупателя (мебельного производства или столяра-частника). Есть ли для него вообще разница, каким методом сушились доски перед тем, как попали в продажу?
С учетом того, что вакуумная сушка предполагает быстрое, можно даже сказать форсированное, удаление влаги из массива, она всегда сопровождается огромным количеством подводных камней и далеко не всегда приводит к желаемому результату. И большое количество пиломатериалов, поврежденных в результате неправильно выбранного режима или ряда параметров, все равно приходится отправлять в продажу. В то же время камерная сушка – это медленное, постепенное, но столь же «глубокое» удаление влаги, которое приводит к существенно меньшему количеству брака и более стабильному результату.
По этой причине, практически все профессиональные столяры, мебельные производства и другие крупные компании, работающие с натуральным массивом, предпочитают доску камерной сушки. К тому же, найти ее в продаже в нужном объеме и качестве гораздо проще, что при потоковом производстве крайне важно.