Некоторые полезные сведения из теории сушки древесины

Древесина состоит из разнообразных растительных клеток преимущественно удлиненной формы. Полости клеток, соединенных между собой порами, образуют в древесине макрокапиллярную систему, которая хорошо проницаема для жидкостей и газов в направлении вдоль волокон и значительно меньше – поперек волокон.

В стенках клеток имеется своя капиллярная система, однако более тонкая, чем макрокапиллярная. Вода в древесине может находиться как в полостях клеток, заполняя макрокапилярную систему, так и в их стенках. Воду, находящуюся в полостях клеток и в пространствах между клетками, называют свободной, а в клеточных стенках – связанной или гигроскопической.

Содержание связанной воды в древесине ограничено. Максимальная влажность стенок клетки (предел насыщения) составляет от 25 до 35%. Максимальное содержание свободной воды зависит от объема полостей клеток и колеблется для древесины различных пород от 60 до 250%.

Древесина растущего или свежесрубленного дерева всегда имеет влажность выше влажности предела насыщения, которая зависит от породы, местоположения в стволе (ядро или заболонь) и времени года.

Влажность свежесрубленной древесины

Древесина относится к гигроскопическим материалам, т.е. таким, которые обладают свойством изменять свою влажность с изменением состояния окружающей среды. Если древесину длительное время выдерживать в воздухе неизменного состояния, то ее влажность будет стремиться к определенной величине, которая называется устойчивой влажностью. Устойчивой влажности древесина может достигнуть, поглощая водяные пары из воздуха (сорбция) либо выделяя их в воздух (десорбция). Водяные пары из воздуха могут поглощать только клеточные стенки. Появление свободной воды при этом не возможно, даже если воздух будет насыщен водяным паром.

Максимальная устойчивая влажность, которую приобретает пиломатериал при длительной выдержке в воздухе, содержащем насыщенный водяной пар (влажность предела гигроскопичности) при комнатной температуре равна 30%, а при температуре 100°С – 19%. То есть с ростом температуры она уменьшается. Устойчивая влажность древесины зависит от температуры и относительной влажности воздуха. Значения устойчивой влажности при некоторых значениях температуры и степени насыщения воздуха приведены в таблице.

Значения равновесной влажности

Древесина относится к материалам, размеры которых меняются при изменении влажности. При снижении влажности наблюдается уменьшение линейных размеров и объема древесины. Это явление называется усушкой. Она имеет место лишь при уменьшении количества связанной воды и начинается для сырой древесины от предела насыщения, т.е. от 30%. Усушка прекращается при достижении древесиной абсолютно сухого состояния.

Изменение содержания в древесине свободной воды не вызывает изменения ее размеров. Увеличение линейных размеров и объема при повышении влажности называется разбуханием. Разбухание происходит при повышении влажности от 0 до 30%. Усушка и разбухание – процессы обратимые.

Усушка зависит от структурного направления, диапазона изменения влажности и породы древесины. Влияние структурного направления на усушку связано с особенностями строения древесины. При удалении связанной воды наиболее значительно изменяются размеры в поперечном направлении и несущественно в продольном (вдоль волокон), причем усушка в тангенциальном направлении в 1,5-2 раза больше, чем в радиальном, вдоль волокон она ничтожна и в расчетах не учитывается 

Усушка приблизительно прямо пропорциональна изменению влажности древесины. При снижении влажности от предела насыщения клеточных стенок до нуля будет иметь место наибольшая усушка, которая называется полной. В среднем полная усушка в тангенциальном направлении составляет 6-10%, в радиальном – 3-5 %, а полная объемная усушка – 12-15%.