Свойства и особенности сушки пиломатериалов лиственницы

Лиственничные пиломатериалы по сравнению с пиломатериалами других хвойных пород при сушке в большей степе-ни поражаются торцовыми и пластевыми трещинами. Причина тому –  ряд специфических особенностей лиственницы, затрудняющих ее высушивание.

"Знание свойств древесины позволяет избежать негативных последствий при работе с данным материалом. О том, как ведет себя лиственница в процессе сушки, нам рассказывает кандидат технических наук, главный технолог корпорации"

"Интервесп" Федор Акулов.

 

Специфические особенности лиственницы

Основная из этих особенностей – большая разность усушки древесины в тангенциальном и радиальном направлениях. Из таблицы видно, что эта разность составляет 0,21% и является максимальной из всех представленных в таблице древесных пород. К примеру, минимальная величина этой разности у березы – всего 0,06%.

Хотя по данным некоторых источников у древесины лиственницы из различных районов произрастания коэффициенты усушки могут варьироваться в зависимости от вида лиственницы, условий произрастания, климатических условий и т. д.

Но, тем не менее, независимо от вида лиственницы у лиственничной древесины отношение тангенциальной усушки к радиальной обычно более 2,0, что свидетельствует о повышенной анизотропии свойств лиственницы по сравнению с другими породами. Для других пород это отношение меньше.

Из-за разницы значений коэффициентов усушки в тангенциальном и радиальном направлениях доски, высушенные в свободном состоянии, приобретут покоробленность. Пропил доски 3–4 сократится больше, чем пропил 1–2, поэтому доска приобретет желобчатую форму. Правая часть рисунка показывает, как изменятся в размерах доски после сушки в зажатом плоском состоянии, выпиленные из бруса (показан пунктирной линией).

 

Таблица 1

Коэффициенты усушки различных пород древесины

Породы древесины

Коэффициент усушки

Kt тангенциальный

Коэффициент усушки

Kr радиальный

Kt – Kr Kt/Kr
Пихта сибирская 0,29 0,15 0,14 1,93
Кедр сибирский 0,28 0,15 0,13 1,87
Ель обыкновенная 0,31 0,17 0,14 1,82
Сосна обыкновенная 0,31 0,18 0,13 1,72
Лиственница сибирская 0,40 0,19 0,21 2,11
Береза 0,34 0,28 0,06 1,21
Дуб черешчатый 0,29 0,19 0,10 1,53
Бук 0,35 0,18 0,17 1,94
Ясень маньчжурский 0,32 0,20 0,12

1,60

 

Усадка и разбухание – неравные составляющие

Было бы лучше, если бы усадка при отдаче влаги или разбухание при поглощении ее были одинаковы по всем направлениям, но этого не происходит, потому возникают серьезные затруднения при обработке дерева.

При усадке и разбухании в дереве развиваются значительные напряжения. При искусственном противодействии работе этих напряжений, когда пиломатериалы уложены в сушильные штабеля, получается разрыв или смятие волокон. Усадка в дереве начинается только тогда, когда влажность ее становится нижеточки насыщения волокна (примерно 30% от влажности), и наоборот – в этой же точке прекращается и разбухание дерева. Напрактике усадка происходит уже с самого начала процесса сушки. Объясняется это тем, что наружные слои материала весьма скоро после начала сушки высыхают ниже точки насыщения волокна, в то время как влажность внутренних слоев пиломатериала превышает значение точки насыщения волокна.

Усадка вдоль волокон столь незначительна, что ее обычно не принимают во внимание. Так как величина усадки в тангенциальном направлении в среднем в 2 раза больше величины усадки в радиальном направлении, материал квадратного сечения,  у которого годовые кольца расположены параллельно двум противоположным сторонам, после сушки уже имеет форму сечения не в виде квадрата, а прямоугольника; материал той же формы сечения, но с годовыми кольцами, расположенными по диагонали, имеет после сушки сечение ромбоидальной формы.

Меньшая величина усадки в радиальном направлении объясняется влиянием сердцевинных лучей. Волокна сердцевинных лучей расположены в радиальном направлении и перпендикулярны главному направлению волокон в стволе, вследствие чего они препятствуют полной усадке дерева поперек волокон в радиальном направлении. В противоположность радиальной, усадка в тангенциальном направлении не встречает никаких препятствий и выявляется полностью.

Как видно из таблицы 1, величина усадки древесных пород весьма разнообразна. Древесные породы большего объемного веса обычно имеют и большую усадку по сравнению с древесными породами с меньшим объемным весом, вследствие чего можно считать, что между величиной усадки и объемным весом существует некоторая зависимость.

Меньшая усадка древесных пород с меньшим объемным весом является одной из причин, облегчающих сушку мягких древесных пород, которая протекает с меньшими затруднениями, нежели сушка твердых пород.

Таким образом, напряжения, вызванные различной усушкой в радиальном и тангенциальном направлениях, для лиственничных пиломатериалов будут значительно большими, чем для других пород.

По этой причине березовые, мало коробящиеся доски, в которых не возникает дополнительных напряжений и растрескивания от коробления, быстрее просыхают (с учетом их плотности), доски из лиственницы – медленнее.

 

Таблица 2

Коэффициенты усушки древесины лиственницы из различных районов произрастания

Лиственница Район произрастания

Коэффициент усушки

Kt тангенциальный

Коэффициент усушки

Kr радиальный

Kt/Kr
Сибирская Различные районы 0,37–0,43 0,18–0,25  
Европейская Различные районы 0,31–0,34 0,16–0,18  
Сибирская Красноярский край 0,36 0,18 2,0
Сибирская Новосибирская область 0,43 0,18 2,38
Даурская Якутия 0,40 0,19 2,11

 

У пиломатериалов лиственницы повышенное поперечное коробление приводит к их растрескиванию с наружной пласти, особенно для широких центральных досок. Поэтому в широких центральных досках перед сушкой рекомендуется вырезать сердцевинный брусок, а центральные доски делить на две части для получения половинной ширины. В этом случае величина поперечной покоробленности сократится в несколько раз. Доски радиальной распиловки растрескиванию почти не подвергаются.

На повышенную склонность к растрескиванию лиственничной древесины также оказывает влияние большое различие величин усушки ранней и поздней древесины годового слоя.

Как показывают исследования, поздняя древесина лиственницы усыхает больше ранней: в тангенциальном направлении – в 1,7 раза, в радиальном направлении – в 4,5 раза. Если считать отношение тангенциальной усушки к радиальной, то в поздней зоне это отношение равно около 2,0, а для ранней – около 5,0. 

При сушке массивной древесины суммарная усушка в тангенциальном и радиальном направлениях в ранних и поздних зонах годового слоя будет несколько выравниваться вследствие сдерживающего влияния соседних слоев древесины, однако это вызовет в древесине сложную систему внутренних напряжений, что обычно приводит к скалывающим напряжениям на границах годовых слоев.

Также у лиственницы наблюдается большое различие влагопроводности ядровой и заболонной частей. Влагопроводность в ядровой части более низкая, чем в заболонной части. 

Коэффициент влагопроводности древесины лиственницы с увеличением температуры растет в большей степени, чем у других пород.

Несмотря на вышеотмеченные факторы, затрудняющие сушку лиственницы, при условии соблюдения всей технологии можно получить высушенные лиственничные пиломатериалы высочайшего качества.                  

Федор Акулов 

«ДEРЕВО.RU»   3/2009