ВЛАЖНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ И ЕЕ ЗАВИСИМОСТЬ ОТ ВЛАЖНОСТИ ВОЗДУХА
Если образец древесины высушить до абсолютно сухого состояния, то разность между его начальным весом и весом в абсолютно сухом состоянии будет соответствовать полному количеству влаги, удаленной из образца при сушке.
Отношение количества удаленной влаги к весу образца в абсолютно сухом состоянии будет характеризовать влажность древесины. Влажность древесины выражается обычно в процентах, для чего величину отношения умножают на 100, и обозначается буквой W.
Например, если образец влажной древесины весил 150 г, а в абсолютно сухом состоянии весит 80 г, то влажность древесины будет равна:
Влага в древесном стволе распределяется неравномерно. В за — болонной зоне, более молодой, расположенной ближе к коре, влаги больше, чем в центральной (ядровой) зоне. Особенно это заметно у хвойных пород.
Тонкие доски, выпиливаемые обычно из заболонных зон ствола, имеют влажность более высокую, чем толстые доски, выпиливаемые из центральной части ствола, где расположена ядровая древесина.
Влажность у сплавной древесины, как правило, выше, чем у древесины сухопутной доставки. Когда пиловочник подают в распиловку прямо с воды, влажность тонких чисто заболонных досок может достигать 120—150 %.
После длительной выдержки на складе влажность пиловочника снижается, что сказывается и на влажности досок. В среднем за год начальную влажность досок, поступающих в сушку можно принимать согласно табл. 2.
ТАБЛИЦА 2 Влажность хвойных пиломатериалов после распиловки
Данные о влажности свежесрубленной древесины некоторых пород приведены в табл. 3.
Влажность свежесрубленной древесины
Ядра или спелой древесины
Из табл. 3 видно, что у хвойных пород влажность заболони значительно выше влажности ядра. У лиственных пород влажность по сечению ствола примерно одинакова.
Влажность древесины в состоянии насыщения волокна составляет для большинства пород приблизительно 30%.
Гигроскопичностью называется свойство твердого тела поглощать пары воды из воздуха или отдавать их, изменяя при этом свою влажность. Древесина в значительной степени обладает этим свойством.
Проделаем такой опыт. Возьмем два образца древесины: один сырой, влажностью не ниже 30%, а второй — высушенный до абсолютно сухого состояния, и взвесим их. Затем поместим оба образца в отапливаемое помещение с температурой +20° С и относительной влажностью воздуха 50%. Через несколько суток мы заметим, что образец сырой древесины убавил в весе, т. е. стал сох — нуть, а абсолютно сухой прибавил в весе, т. е. увеличил свою влажность. С течением времени образцы приобретут определенную влажность: первый примерно 9—10%, а второй —7—8%. В дальнейшем- Достигнутая ими влажность останется постоянной, если температура и влажность воздуха в помещении не изменятся.
Если же, например, увеличить относительную влажность воздуха, то и влажность обоих образцов также увеличится, и, наоборот, при осушении воздуха влажность их понизится, хотя разница во влажности 2—3% сохранится. Таким образом, оказывается, что между влажностью древесины и состоянием окружающего ее воздуха имеется определенная зависимость.
Влажность, к которой стремится древесина при постоянных условиях состояния воздуха, носит название равновесной влажности древесины. Зависимость равновесной влажности древесины от состояния воздуха представлена на диаграмме рис. 4. На этой
Диаграмме внизу нанесены значения температуры воздуха от 0 до 180° С, а слева по вертикали значения его относительной влажности. Наклонно расположенные линии с цифрами от 0 до 28 показывают равновесную влажность древесины Wv в процентах.
W го зо w50 60 70 ев so too tzo m wo m
110 І30 150 no Температура, °С
Рис. 4. Диаграмма равновесной влажности древесины
Предположим, что нужно определить равновесную влажность для древесины, находящейся в комнатных условиях при температуре воздуха +20° С и относительной его влажности 50%.
Эксплуатационная влажность древесины
Источник
Влияние уровня влажности воздуха на мебель
Влажность воздуха является величиной, отражающей содержание в воздухе водяных паров. Чем больше водяных паров в единице объема воздуха, тем выше его влажность. Для оценки количественной характеристики влажности воздуха используются понятия абсолютной и относительной влажности.
Абсолютная влажность – это масса водяного пара, содержащаяся в одном кубическом метре воздуха, измеряется в г/м³ (иными словами, плотность водяного пара).
Относительная влажность – это отношение массы влаги, находящейся в воздухе в данный момент времени, к максимальной массе влаги, которая может находиться в этом объеме воздуха при данной температуре (то есть доля в процентном отношении, показатель того, насколько насыщен воздух водяным паром от максимально возможного значения).
Степень сухости или влажности воздуха и восприимчивости влажности живыми организмами и различными материалами определяется именно относительной влажностью воздуха, поэтому данное значение получило более широкое практическое применение.
Влажность воздуха и древесина
Древесина является натуральным материалом, поэтому она очень чувствительна к воздействию таких микроклиматических условий, как температура и влажность. В зависимости от особенностей, присущих разным сортам, в древесине происходят постоянные изменения, направленные на сохранение равновесного состояния с условиями окружающей среды. Так, в случае если древесина находится в условиях высокой относительной влажности воздуха, она начинает впитывать в себя влагу и, соответственно, её геометрические размеры увеличиваются. Пребывание в условиях низкой относительной влажности воздуха вызывает потерю влаги древесиной и уменьшение размеров.
При длительном нахождении древесины в определенных температурно-влажностных условиях процессы поглощения/потери влаги останавливаются, достигнув значения равновесной влажности древесины – полного равномерного распределения влаги, когда высыхание дерева прекращается и процент влажности древесины соответствует влажности воздуха окружающей среды.
В древесине имеется свободная влага, содержащаяся в порах и капиллярах. и связанная влага, существующая непосредственно в клетках дерева. Точка насыщения волокна – это влажность древесины, при которой вся свободная влага из дерева удалена, то есть в полостях древесины воды нет, а вся связанная влага осталась, и поэтому клетки насыщены водой. Влажность древесины в точке насыщения составляет от 23% до 31% в зависимости от породы дерева:
- Сосна обыкновенная, Ель, Липа – 29%;
- Лиственница, Бук – 30%;
- Секвойя – 31%;
- Ясень – 23%.
Учитывая, что древесина более существенно меняет свои геометрические размеры при изменении её влажности от 0% до точки насыщения, а равновесная влажность принимает значения именно в этом диапазоне, то становится понятно, что изменение равновесной влажности в зависимости от температурно-влажностных параметров среды приводит к серьезным изменениям геометрических размеров изделий из дерева.
Используя вышеприведенную таблицу, можно оценить масштабы изменений размера ширины доски из определенной древесины при разном уровне равновесной влажности Например, ширина доски из сосны тангенциального распила при снижении влажности с 14% до 10% уменьшится на 0,25*4=1 мм, что, безусловно, станет причиной появления значительных щелей между досками.
Таким образом, для сокращения риска деформации изделий из дерева необходимо доводить их равновесную влажность до параметров, которые сохранятся при непосредственной эксплуатации изделия.
Также необходимо отметить, что содержание влаги в древесине сильно влияет на качество клеевого соединения, работающего в условиях изменения температуры и влажности воздуха. Склеенная деталь должна иметь влажность, соответствующую равновесной влажности древесины в условиях эксплуатации; в случае нарушения этого условия деталь будет усыхать или разбухать, что приведет к возникновению сильного напряжения в местах склейки, которое может разрушать клеевое соединение.
Влажность воздуха для деревянной мебели
Деревянные заготовки для мебели должны обладать определенной, так называемой, столярной влажностью. В данном состоянии пиломатериалы содержат не более 10% влаги, так как именно при таком влагосодержании древесина имеет достаточную упругость и легко подвергается обработке с достижением наиболее приемлемых показателей шероховатости. Необходимая влажность пиломатериалов для изготовления мебели достигается путем их сушки в специальных сушильных камерах, так как в естественных условиях постоянно меняющейся влажности воздуха достичь нужных результатов не представляется возможным.
Таким образом, в процессе специальной сушки равновесная влажность древесины доводится до значений в диапазоне от 7,5 до 10,5 процентов. Дальнейшая сушка пиломатериалов может привести к их деформации, растрескиванию и в результате к полной непригодности для использования не только при производстве мебели, но и при любых строительных или отделочных работах. Изделие, произведенное из обработанных таким образом пиломатериалов, будет сохранять размерную стабильность в определенном диапазоне температур и относительной влажности окружающего воздуха. Если обратиться к первой таблице, то можно легко определить, что диапазон равновесной влажности древесины от 7,5% до 10,5% соответствует диапазону относительной влажности воздуха 40% – 60%, при температуре воздуха в пределах 20 °С – 25 °С.
Соответственно, можно с уверенностью сделать вывод, что при поддержании относительной влажности воздуха в диапазоне от 40% до 60% и температуры от 20 °С до 25 °С мебель из дерева будет иметь стабильные размеры и хороший внешний вид. Кроме того, именно данные диапазоны температуры и относительной влажности воздуха необходимо поддерживать в помещениях, где находятся люди. Данные требования прописаны во всех регламентирующих документах и рекомендуются многими специалистами, включая медицинских работников, так как именно при таких параметрах человек ощущает себя более комфортно.
Длительное пребывание не только деревянной мебели, но и любых других изделий из дерева в условиях, отличающихся от оптимальных, приведет к изменению равновесной влажности древесины и, соответственно, к изменению линейных размеров, что, в свою очередь, может привести к короблению деревянных изделий, появлению трещин, разрушению клеевых соединений.
Ярким примером негативного воздействия на деревянную мебель может служить изменение влажностного режима в помещении во время отопительного сезона. Именно в это время относительная влажность воздуха в отапливаемых помещениях понижается до 20%, а в некоторых случаях и до 10%. Поэтому длительное пребывание в таких условиях деревянных изделий приводит к их деформации и разрушению. При этом скорость изменения влажности древесины зависит от породы дерева: например, изменение равновесной влажности на 2% (с 9% до 11%) для дуба произойдет за 40 суток, а для бука – за 12 суток.
Таким образом, в отопительный период, при работе систем отопления, кондиционирования или при долговременном установлении антициклонической погоды относительная влажность воздуха в помещении может значительно отклоняться от нормы, что негативным образом сказывается на состоянии деревянной мебели и других изделий из дерева. Поэтому очень важно поддерживать уровень относительной влажности воздуха в помещении в пределах от 40 до 60 процентов – именно на эксплуатацию при такой влажности рассчитана большая часть деревянной мебели. Для поддержания влажности воздуха в помещении в оптимальных пределах необходимо оборудовать данное помещение автоматизированной системой увлажнения воздуха, которая позволит в полностью автоматическом режиме отслеживать изменение влажности и при необходимости увлажнять воздух в помещении, при этом обеспечивая высокий уровень микробиологической безопасности.
Источник