B УСУШКА - a РАЗБУХАНИЕ

При уменьшении гигроскопической влажности, т.е. когда влажность древесины при сушке падает ниже PS, размеры древесины уменьшаются (усушка); с другой стороны, при повышении влажности размеры древесины увеличиваются (разбухание).

Усушка древесины выражается отношением общего уменьшения размера (разность между размерами влажной и абсолютно сухой древесины) к размеру сырой древесины (т.е. размеру древесины при влажности выше PS). И наоборот, разбухание выражается соотношением между общим увеличением размера древесины и размером абсолютно сухой древесины (размер древесины при влажности u = 0).

Линейная усушка – разбухание (нестабильность формы)

Линейная усушка – разбухание связана с тремя основными направлениями образца. Усушка/разбухание древесины отражает очевидную анизотропию по трем основным направлениям, в связи, с чем линейную усушку/разбухание подразделяют на продольную, радиальную и тангенциальную. Среднее соотношение между ними выражается следующим образом:

b_ass : b_r : b_t = 0,004 : 0,04 : 0,08

(в процентах 0,4% : 4% : 8%)

т.е., следовательно:

1 : 10 : 20

Соотношение между линейными усушками/разбуханием существенно разнится в зависимости от породы древесины и его структуры, как в абсолютном, так и в относительном выражении (Лист 10).

Процедура определения линейной усушки (ISO 4469-85):

Из древесины изготавливают образец в форме призмы с ровными гладкими поверхностями, строго ориентированными по основным направлениям анизотропии, с размерами не более 5 см в осевом направлении и не более 3 см в радиальном и тангенциальном направлениях. Древесина должна иметь влажность выше уровня PS (для большей надежности влажность должна быть больше 40%). Образец измеряют и взвешивают, после чего очень медленно сушат в сушильном шкафе, не допуская появления трещин, сначала при пониженной температуре, а затем при температуре 103 ± 2°С до тех пор, пока вес образца не станет постоянным (это будет означать, что вся влага из образца удалена). Затем измеряют размеры абсолютно сухого образца. Обычно этот же образец используют для определения плотности абсолютно сухой древесины (r₀₎ и базовую плотность (DB). Расчетные формулы:

Усушка b = (D – d) / D

Разбухание a = (D – d) / d

Как правило, усушка и разбухание выражаются в процентах.

Зная значение первого, можно рассчитать и значение второго:

b = a / (1 + a)

a = b / (1 - b)

В производственной практике, как уже отмечалось, древесина сушится до влажности, соответствующей гигроскопическому равновесию с окружающей средой, поэтому во время сушки происходит лишь частичная усушка, поэтому:

Стр.44

b

Db = (ps – uf)

ps

В литературе часто можно встретить выражение «коэффициент усушки», который представляет собой усушку на 1% гигроскопической влажности:

k = b / ps

таким образом, частичная усушка:

Db = k (ps – uf)

D = полный размер образца (влажность древесины больше ps), d = размер высушенного образца, uf = конечная влажность сушки. Уменьшение размеров при сушке до влажности ниже PS рассчитывают по формуле:

DС = D Db

отсюда окончательные размеры:

D_u = D - DC = D (1 - Db)

И наоборот, если значение одного из размеров доски при влажности uf должно быть равным D_u, причем uf ниже ps, размеры сырой доски в том же направлении должны составлять:

D_u

D =

1 - Db

Примеры:

1. Если нужно высушить сырую боковую доску с тангенциальной усушкой bТ = 9% и PS = 30% до влажности Uf = 10%, усушка в тангенциальном направлении будет равна:

Db = 0,09/0,3 (0,3 – 0,1) = 0,06

Если сырая доска имеет ширину 20 см, ее усушка составит 1,2 см, и ее конечная длина будет 18,8 см.

2. Если доска должна иметь ширину 20 см при конечной влажности Uf = 10%, ее ширина D в сыром состоянии, следовательно, должна быть: d = D - Db = D(1 - Db), поэтому:

D = d / (1 - Db) = 20 / )/94 = 21,3 см.

Объемная усушка (нестабильность размеров)

Объемная усушка рассчитывается путем суммирования усушек по трем направлениям, причем для практических целей достаточно сложить тангенциальную и радиальную усушки,

b_V = b_R + b_T

либо по формуле:

b_V = ps * db

Для расчетов удобнее использовать величины, выраженные в абсолютных значениях, а не в процентах, например, вместо PS =32% использовать ps = 0,32, вместо Uf = 12% использовать uf = 0,12, вместо DB в кг/м3 использовать db в г/см3, к примеру, db = 0,56 г/см3.

В большинстве случаев величина объемной усушки древесины хвойных пород находится в пределах от 7 до 14% (0,07 – 0,14), в то время как широколиственных пород – от 6 до 29% (0,06 – 0,29).