Сушка пиломатериалов на открытом воздухе без специальной камеры называется атмосферная сушка, и она может быть самым простым и наименее дорогостоящим методом подготовки древесины, но также и самым медленным. Время высыхания может значительно варьироваться в зависимости от породы древесины, начального уровня влажности, толщины, плотности пиломатериалов, условий окружающей среды и методов обработки.
Время сушки на открытом воздухе и в сушильной камере
Классическое проверенное правило для пиломатериалов, которые сушатся на воздухе, заключается в том, чтобы на каждые 25 мм толщины древесины приходится 1 год сушки на открытом воздухе. Конечно, данное правило подходит не для всех пород древесины и подходит лишь для некоторых из вышеупомянутых переменных (начальный уровень влажности, толщина и т.д.), но это, по крайней мере, приблизительная отправная точка для понимания затрат времени, необходимых для правильной сушки пиломатериалов на воздухе, не в специальных условиях. В ситуациях, когда свежеспиленная древесина должна быть переработана в пригодные для использования доски (особенно в случае более толстых пиломатериалов), часто используется специальная камера для управления процессом сушки. Несмотря на то, что для сушки пиломатериалов используются различные типы камер, базовый принцип у всех сушильных камер одинаковый: большая изолированная камера или комната используется для балансировки и контроля влажности, температуры и воздушного потока, чтобы безопасно и эффективно снизить содержание влаги в древесине до приемлемого уровня. Основное преимущество сушильной камеры заключается в том, что с повышенной температурой и воздушным потоком — при тщательном поддержании и контроле влажности воздуха в самой камере — древесина может сушиться гораздо более равномерно, сводя к минимуму любой градиент влажности между внешней оболочкой (которая сохнет очень быстро) и внутренним ядром (которое медленно выравнивается с влажностью на поверхности). Таким образом, камера может сушить древесину гораздо более равномерно, и именно эта однородность при сушке позволяет ей сушить и быстро и равномерно по всей толщине древесины, избегая дефектов сушки, обычно связанных с быстрой неравномерной сушкой.
Дефекты сушки
Сушка в камере может также вызвать внутренние напряжения в древесине – особенно, если используется неправильный график сушки или если не предусмотрен цикл увлажнения, что приводит к состоянию, известному как цементирование. Этот дефект возникает, когда внешняя оболочка начинает высыхать быстрее, чем сердцевина: оболочка пытается сжаться, но этому препятствует еще влажная сердцевина. Если разница влажности между сердцевиной и оболочкой слишком велика, внешняя часть древесины может высохнуть в растянутом состоянии. Позже, когда сердцевина в конечном итоге начинает высыхать и сжиматься, состояние меняется на обратное, и растянутая оболочка препятствует полной усадке сердцевины. В крайних случаях упрочнения сердцевина может расколоться, и возникнет необратимое состояние, называемое морозобойными трещинами.
На этой части дуба видны трещины, которые являются одними из худших дефектов сушки, поскольку они необратимы и обычно не могут быть обнаружены при инспекции внешней поверхности пиломатериала.
Сушка древесины в камере при повышенных температурах также имеет много других дополнительных эффектов, таких как уничтожение жуков-древоточцев (разрушительных вредителей древесины) на всех стадиях их развития. Тем не менее, это также может привести к тому, что некоторые виды древесины, такие как американский орех (Juglans nigra), потеряют яркость цвета сердцевины, что приведет к более однородному и / или размытому виду. Для большинства плотников запуск собственной камеры для быстрой сушки пиломатериалов может быть непрактичным или чрезмерным. В большинстве случаев простое хранение древесины с заданным уровнем влажности является лучшим вариантом для обеспечения надлежащего качества, когда придет время ее использовать. Однако в некоторых случаях, например, при переработке бревен или другой свежеспиленной древесины в пиломатериалы, потребуется более тщательная подготовка.
Советы по сушке древесины в домашних условиях на воздухе
- Своевременно обрабатывайте древесину. Если дерево было только что срублено или недавно было вырвано ветром, лучше всего как можно быстрее переработать бревна в пиломатериалы. Это поможет раскрыть древесину и ускорит ее высыхание, что предотвратит повреждение древесины гнилью или пятнами. Кора на целых бревнах может выступать в качестве естественного барьера для влаги и, если ее оставить незатронутой, может поспособствовать поражению грибком и порче у некоторых видов. Отличительной чертой плохо обработанного пиломатериала, сделанного своими руками, является наличие пятен или частично сгнившей древесины.
- Напилите древесину с припусками на усушку и торцовку. Помните, что древесина дает усадку при высыхании, а также будут потери то толщине и ширине на строжку в конечное изделие, и потери по длине при торцовке. При этом строгать до сушки не имеет смысла, так как древесина высыхает немного неравномерно, а также может немного покоробиться. Припуски обеспечат необходимый запас как на усушку, так и на строжку.
- Закрасьте торцы. Помимо своевременной обработки бревен для предотвращения образования пятен и гниения из-за чрезмерной влажности, следует избегать и обратного: слишком быстрое высыхание древесины приведет к торцевым трещинам. Важно помнить, что влага выходит из древесины с торцов примерно в 8–12 раз быстрее, чем через другие поверхности. Если закрыть поры волокон древесины с торцов, влага будет уходить медленнее и равномернее. Если этим пренебречь, концы будут иметь тенденцию к усадке быстрее, чем остальная часть древесины, создавая огромные нагрузки на кусок, которые в конечном итоге снимаются только растрескиванием — очень распространенный дефект сушки. Бывают специально разработанные герметики для торцов, в крайнем случае подойдет что угодно: парафиновый воск, полиуретан, лак или масляная краска могут быть использованы для герметизации поверхности торцевых волокон. Необходима блокирующая пленка, которая будет препятствовать выходу влаги на концах доски. Чтобы свести к минимуму риск порчи древесины, лучше всего покрывать торцы пиломатериалов в течение нескольких минут, а не часов или дней, после распиловки.
- Штабелирование и прокладка рейками. Наличие пиломатериалов одинаковой длины и толщины значительно облегчает и упрощает процесс штабелирования. После того, как бревно распилено на доски подходящего размера, важно сложить их таким образом, чтобы они были подвержены воздействию воздуха со всех сторон — для этой задачи обычно используются бруски. Бруски представляют собой небольшие кусочки дерева (обычно примерно 20*20/20*30мм), которые используются для увеличения пространства между распиленными досками, что увеличивает вентиляцию и способствует более равномерному процессу сушки. Рейки прокладываются между каждым слоем пиломатериалов, поперек доски, с расстоянием между рейками от 300 мм (консервативный подход для того чтобы минимизировать риск коробления). Если толщина доски более 30 мм, то можно раскладывать рейки с расстоянием 400мм или даже 600мм.
- Добавьте вес. После того, как штабель дерева будет уложен и проложен рейками должным образом, полезно сверху придавить чем-то. Пиломатериалы в нижней части штабеля, вероятно, в достаточной степени утяжеляются древесиной наверху, но доски в верхней части значительно выигрывают от дополнительного веса. Нагрузка на штабель древесины помогает предотвратить коробление или деформацию, что особенно важно на начальном этапе сушки при переходе от свежеспиленной к сухой древесине. Аккуратная и правильная укладка, прокладка рейками древесины и дополнительный вес на штабеле – все это будет иметь большое значение для обеспечения того, чтобы в результате сушки получились плоские, стабильные и пригодные для использования пиломатериалы. Возможно также стягивать штабель ремнями, но тут следует помнить что по мере высыхания древесина чуть уменьшается в объеме и ремни будут ослабевать – соответственно в таком случае периодически ремни следует проверять и подтягивать.
Этот небольшой штабель полубревен облепихи (Rhamnus cathartica) только что была разрезан, сложен, проложен брусками и покрыт восковой эмульсией на водной основе.
- Добавьте тепло, как только будет достигнута равновесная влажность древесины и окружающего воздуха. Важно не торопить процесс сушки слишком сильно и не нагревать древесину сразу. После того, как деревянный штабель благополучно достигнет необходимого значения равновесной влажности, может потребоваться (особенно во влажные летние месяцы) еще больше снизить влажность древесины для конкретного проекта. Это можно сделать просто переместив штабель пиломатериалов из гаража или сарая в отапливаемый подвал в помещении. В случаях, когда используются короткие детали, можно использовать сушильный шкаф для постепенного снижения относительной влажности до 12%, 6% или любого другого уровня, который может потребоваться в проекте. Также следует учитывать, что зимой в разгар отопительного сезона относительная влажность воздуха падает ниже 30% и тогда задача не сушить слишком резко, и тогда нужно начинать сушить с прохладного помещения где влажность воздуха не настолько низкая.
Сушильная камера может быть не чем иным, как простым деревянным шкафом с лампочкой накаливания на диммере для управления светоотдачей, которая, в свою очередь, определяет как внутреннюю температуру, так и, следовательно, относительную влажность. Многие термометры (как традиционные, так и цифровые), продаваемые крупными розничными магазинами, также имеют гигрометр с довольно точным показанием относительной влажности, а возможность знать относительную влажность сушильного шкафа и столярного цеха оказывается полезным и разумным вложением средств.
Коробление и деформация
Когда порода древесины имеет высокую разницу между радиальной и тангенциальной усадкой, соответственно она будет иметь тенденцию к усадке в одном направлении больше, чем в другом при сушке, вызывая деформацию или коробление. Хороший способ визуализировать тенденции древесины во время высыхания и усадки — представить себе дугу годичных колец, пытающихся распрямиться. (Это, конечно, не является причиной усадки, но служит хорошим инструментом прогнозирования, помогающим визуализировать изменения размеров.)
Это пример сливы (Prunus domestica), на торце видно коробление по пласти («лодочка»). Доска изначально была плоской, верх и низ были параллельны. Потребуется дополнительная обработка, чтобы доска снова стала плоской и квадратной.
Результаты неравномерной усадки различаются в зависимости от конкретной формы и ориентации волокон доски из древесины. У доски тангентального распила будет тенденций к короблению по пласти, доска полу-радиального распила может становиться ромбовидной в сечении, и т.д. Кроме того, может возникнуть ряд проблем с деформацией, которые связаны не только с неравномерной усадкой. В некоторых случаях в самой древесине присутствует уже дефект (например, сучек, наклон волокон, крень), который влияет на геометрию доски в процессе сушки. Это может привести к появлению таких дефектов, как изгиб, коробление, скручивание или сочетание двух или более дефектов одновременно. Независимо от конкретных названий, которые могут быть применены к деформированному пиломатериалу, большинство проблем с деформацией, связанных с сушкой, можно по крайней мере минимизировать, используя несколько простых рекомендаций:
- Используйте правильную технику штабелирования. Как упоминалось ранее, наиболее важным сдерживающим фактором для деформации является надлежащая укладка, прокладывание брусками и нагрузка на штабель пиломатериалов.
- Избегайте молодой древесины. Ювенильная древесина — это древесина, которая образуется в первые годы роста дерева и может рассматриваться как продолжение сердцевины. Официально установленной ширины молодой древесины нет (обычно достаточно исключить несколько первых центральных годичных колец), но, как правило, чем дальше древесина вырезается от сердцевины, тем лучше. Как и сама сердцевина, молодая древесина очень нестабильна и имеет повышенную скорость усушки; эта повышенная степень усушки стягивает зрелую древесину и заставляет ее сжиматься и деформироваться либо вдоль лицевой стороны доски (коробление по пласти), либо вдоль стороны доски (коробление по кромке, крыловатость).
- Старайтесь не использовать ветви или наклонные деревья. Древесина, которая росла под наклоном, не имеет одинакового расстояния между годовыми кольцами может вызвать ряд непредсказуемых проблем с деформацией во время сушки. В древесине хвойных пород как реакция на сжатие, образуется деформированная древесина на нижней стороне ветки или ствола и называется крень. Для твердых пород древесины наоборот: деформированная древесина образуется как реакция на растяжение и образуется на верхней стороне ствола или ветки.
- Избегайте сучков. Сучки — это участки ствола, на которых когда-то росли ветви. В дополнение к неравномерной усадке или возможному выпадению сучков, сучки также могут создавать участки нерегулярного расположения волокон (наклон волокон, свилеватость) и, как следствие, влиять на усушку древесины. Таким образом, наличие крупных сучков может привести к резкому короблению во время сушки.
- Осторожно обращайтесь со свилеватыми волокнами (спиралевидным или переплетенным расположением волокон) древесины, что свойственно для некоторых пород дерева. Как следует из названия, волокна древесины растут скрученными или переплетенными. Неудивительно, что это может привести к проблемам с сушкой, чаще всего к скручиванию (крыловатости), когда один из углов доски поднимается над плоскостью трех других углов. Щадящие режимы сушки, а также правильная укладка, прокладка рейками и дополнительная нагрузка могут помочь уменьшить проблемы, вызванные неравномерным или спиралевидным зерном.
