Вплив вологи на деревину

 

Вологість - це ступінь насичення деревини водою, яка виражається відношенням маси вологи, що міститься у об'ємі деревини, до маси абсолютно сухої деревини. Вологість деревини виражається у процентах.

У деревині є так звана вільна волога і зв'язана. Волога, що знаходиться у порожнинах клітин і міжклітинних просторах, називається вільною (капілярною), а в клітинних стінках - зв'язаною або гігроскопічною.

Коли деревина висихає, з неї випаровується спочатку вільна волога, а потім гігроскопічна. Коли деревина зволожується, волога з повітря просочує тільки стінки клітин до повного їх насичення. Далі зволоження деревини із заповненням внутрішньоклітинних і міжклітинних проміжків відбувається при безпосередньому контакті з водою (сплав, дощ, вимочування, пропарювання тощо).

Стан деревини, при якому клітинні стінки містять найбільшу кількість зв'язаної вологи, а у порожнинах клітин перебуває тільки повітря, називається межею гігроскопічності, або межею насичення клітинних стінок. Такий стан настає при вологості деревини від 25 до 35 %, залежно від породи.

Деревину, з якої видалено всю вологу, умовно називають абсолютно сухою. Абсолютно суху деревину отримують висушуванням її до постійної вологи при температурі 105 °С. Але в деревині лишається деяка кількість хімічно зв'язаної води, видалити яку практично неможливо, не зруйнувавши структуру.

Вологість деревини, виражена в процентах, показує, скільки грамів води, що міститься в деревині, припадає на 100 г абсолютно сухої деревини. Наприклад, вологість деревини 25 %. Це означає, що на кожні 100 г деревини припадає 25 % наявної в ній води.

Установлено кілька ступенів вологості деревини. Залежно від них деревина буває: мокра - така, що тривалий час перебувала у воді, вологість вище 100 %; свіжозрубана - вологість 60-100 %; повітряно-суха - така, що тривалий час зберігалася на повітрі, вологість 15-20 %; кімнатно-суха - вологість 8-12 %; абсолютно суха - вологість 0 %.

Вологість деталей побутових меблів та деревних матеріалів має бути 8±2 %.

Вологість деревини визначають двома методами: висушуванням і електричним.

Для того щоб визначити вологість методом висушування, випилюють з деревини зразки розміром 20x20x30 мм і зважують їх з точністю до 0,01 г. Потім кладуть їх у сушильну шафу і витримують при температурі 103±2 °С. Вперше зразок зважують через 6 год. після початку висушування, вдруге і в подальшому - через кожні дві години аж до постійної маси зразка.

Вологість деревини W визначають за формулою, %:

 

W=(m1-m2)/m2*100

де т1 - маса зразка до висушування, г; m2 - маса зразка в абсолютно сухому стані, г.

Щоб визначити вологість деревини електричним методом, застосовують електровологомір, дія якого базується на зміні електропровідності деревини залежно від її вологості.

Перевагою методу висушування зразків є те, що визначити вологість деревини можна досить точно, а недоліком - тривалість висушування (від 12 до 24 год.). Електричним методом вологість визначається швидко, але вона буде визначена лише в місці дотику датчика, що є недоліком цього методу. Крім цього, електровологомір дає невисоку точність при значній вологості деревини. У діапазоні виміру до 30 % вологості помилка може бути 1-1,5 %.

З вологістю деревини пов'язані такі недоліки, як усихання, набухання, розтріскування й жолоблення.

Усиханням деревини називається зменшення її розмірів і об'єму від висихання. Це явище пов'язане з випаровуванням гігроскопічної вологи. Стінки клітин, втрачаючи вологу, стискуються і стають меншими за об'ємом. Під час висихання до точки насичення волокон деревина втрачає масу, але об'єм і форма її не змінюється. Та коли починає випаровуватися гігроскопічна волога, то йде процес зменшення об'єму і форми деревини.

Усихає деревина в різних напрямках неоднаково: у тангенціальному 6-12 % (6-12 см на їм); у радіальному - 3-6 %; уздовж волокон у середньому 0,1 %.

У поздовжньому напрямку усихання незначне і його можна не брати до уваги. На усихання в тангенціальному і радіальному напрямках під час розпилювання сирих колод на дошки та пиломатеріалів на деталі до розмірів їх ширини і товщини додають припуски.

Усихання деревини найбільше залежить від її щільності. Щільна деревина усихає більше, ніж м'яка. Дуже усихають такі породи, як клен, граб, береза, бук, модрина. Деревина хвойних порід (крім модрини) усихає менше.

Набухання деревини - це збільшення її розмірів і об'єму внаслідок зволоження від абсолютно сухого стану до точки насичення волокон. Набухання деревини в різних напрямках неоднакове і відбувається за тими самими розмірами, що й усихання.

Через усихання і набухання у виробах з деревини з'являються дефекти, часто вироби стають непридатними для експлуатації. Щоб запобігти цьому, вироби слід виготовляти з деревини, попередньо висушеної до потрібної експлуатаційної вологості. Сповільнює проникнення в деревину вологи з повітря та віддавання вологи в навколишнє середовище зовнішнє облицювання виробу або покриття його фарбами тощо.

Неоднакове усихання деревини в радіальному і тангенціальному напрямках і нерівномірне її висихання призводять до розтріскування. Усі тріщини напрямлені до середини. Розтріскуванню сприяють серцевинні промені, які складаються з коротких запасаючих клітин і тому неміцні. У круглих лісоматеріалах без кори під час висихання утворюються бічні тріщини з виходом на торець. Кора захищає круглий лісоматеріал від розтріскування, але подовжує час висушування. Щоб зменшити розтріскування, торці колод обмазують сумішшю вапна й клею, смолами, рідким склом.

Під час випаровування вологи об'єм деревини зменшується неоднаково в різних напрямках. Нерівномірність висихання спричинює внутрішні напруги в деревині, що призводить до жолоблення, яке належить до вад, пов'язаних з деформацією деревини.