Основные показатели содержания влаги
От количества влаги в древесине существенно зависят ее прочность и качество отделки. По разным причинам на всех стадиях производства необходимо контролировать содержание воды в обрабатываемом материале. Тут не обойтись без такого показателя, как влажность.
Под нею понимают выраженное в процентах отношение массы воды, содержащейся в образце, к массе сухой древесины образца: W =( m- m0/ m0) * 100%
где m — начальная масса образца; m0 — масса того же образца после полного удаления из него влаги.
Древесина гигроскопична, она из тех материалов, которые изменяют свою влажность в соответствии с состоянием окружающей среды. Различают два состояния воды в древесине. Свободную — содержащуюся в полостях клеток и межклеточном пространстве. Она поглощается из окружающей среды (при прямом контакте древесины с водой) в жидком состоянии за счет сил капиллярного взаимодействия. Свободная вода удаляется из материала сравнительно легко. Гораздо ощутимее влияет на его свойства связанная вода. Ее еще называют гигроскопической. Она включает в себя адсорбционную и микрокапиллярную воду (по виду удерживающих ее физико-химических связей).
Связанная вода содержится в стенках клеток, способных поглощать пары из воздуха. Удалить ее (особенно адсорбционную фракцию) значительно труднее, чем свободную воду.
Обезвоживание древесины происходит последовательно. Сначала уходит свободная вода и лишь
затем (ниже предела около 30%) начинает испаряться связанная влага из клеточных стенок
(десорбция). Максимальное количество связанной влаги примерно одинаково для всех пород и составляет при нормальной температуре около 30%. Все, что свыше, — свободная вода. По мере десорбции расстояние между мицелиями клеток сокращается
— идет усушка древесины. Она приводит не только к изменению физических размеров образца, но и к
повышению его прочностных свойств.
Сорбция (поглощение) воды приводит к обратному — разбуханию.
Помимо влажности используют еще несколько показателей, имеющих определенную практическую
ценность.
При длительном воздействии воды на древесину (например, при сплаве) насыщение ею клеточных
стенок достигает максимального равновесного значения — влажности предела насыщения клеточных
стенок - Wп.н.
Вторая характеристика — влажность предела гигроскопичности — Это максимальная влажность клеточных стенок при сорбции воды (водяного пара) из окружающего воздуха, состояние которого приближается к насыщенному (относительная влажность (q=0,995), при полном отсутствии свободной воды. Процессы десорбции и сорбции воды в силу своей обратимости и постоянного наличия в воздухе водяных паров продолжаются до достижения некоторых устойчивых значений влажности: Wyд. и Wy.c. (для десорбции и сорбции соответственно). Эти значения для одних и тех же внешних условий различны. Иными словами, если взять два одинаковых образца древесины, отличающихся только по влажности (один влажный, другой сухой) и поместить их в одинаковые температурно-влажностные условия на длительный срок, то Wyд (влажного образца) окажется больше, чем Wyc. (сухого образца). Это явление получило названия гистерезиса сорбции и характеризуется соответствующим показателем: AW = Wyд. -Wyc.
Показатель гистерезиса сорбции зависит в основном от размеров образца. Скажем, для сортиментов крупных сечений (бруски, доски, заготовки) он составляет примерно 2,5%, а для измельченной древесины (опилки, стружки) — 0,2-0,3%, что в расчет не принимается. Для крупных сортиментов вводят среднее равновесное значение. Для средних равновесных значений влажности разработаны диаграммы в координатах: относительная влажность — температура окружающего воздуха. Определив равновесное значение влажности по диаграмме (зная температуру и относительную влажность воздуха), можно рассчитать устойчивые значения влажности древесины при десорбции (сушке) и сорбции:
Wyд = WP +1,25;
Wyc. = WP - 1,25.
Эти зависимости справедливы, если древесина не подвергалась воздействию высокой (более 50°С) температуры. Для древесины, прошедшей камерную сушку:
Wyд = WP;
Wyc. = WP-2,5.
Можно рассчитать, например, какую влажность будет иметь древесина, прошедшая камерную сушку до влажности 6% и хранящаяся в помещении при температуре 15°С и относительной влажности <q=0,8. Для этих условий равновесное значение влажности, определенное по диаграмме, составит 17%. Теперь определим, что материал увлажнится в названных условиях до Wyc = WP - 2,5 = 14,5%.
Снижения равновесного значения влажности можно добиться длительным температурным воздействием (свыше 70-80°С), что доказывает термическую деструкцию древесины. Есть и другие способы снижения WP. Например, пропитка древесины раствором сахара с последующим прогревом (для его карамелизации) уменьшает равновесную влажность вдвое. Тот же эффект дает пропитка древесины березы раствором хлористого алюминия.
Пропитка растворами поваренной соли или карбамида (мочевины) существенно повышает WP, что важно при производстве, например, бочек.
Гигроскопичность влияет и на долговечность древесины. При многократных изменениях влажности происходит растрескивание, снижение прочности и жесткости материала. Это явление называют гигроусталостью. Самые значительные изменения происходят в процессе первых циклов сорбции — десорбции. Именно поэтому так важно предусмотреть конструктивную защиту от влаги наиболее нагруженных элементов деревянного строения. Кроме конструктивных мер применяют и влагоизолирующие покрытия (лаки, краски), и более радикальный способ — модификацию древесины путем пропитки искусственными смолами. Такие меры замедляют скорость поглощения влаги, улучшают условия службы древесины, предохраняя ее от растрескивания. Однако никакие покрытия не способны полностью предотвратить влагообмен — возможно лишь увеличить время достижения состояния равновесия.
http://www.abrasive....l_catelems6=469