Влияние влажности на древесину

Все что нужно знать покупателю о влажности древесины

Что такое влажность древесины

Вода обеспечивает жизнедеятельность растущего дерева. В срубленном дереве содержание воды может увеличиваться или уменьшаться. Это зависит от условий хранения и транспортировки. Древесину сушат перед использованием для приведения влажности древесины к условиям эксплуатации.

Сильные морозы называют трескучими, потому что при резком похолодании влага в древесине бревна замерзает и расширяется. Когда лед распирает волокна, мы слышим треск. Трещат не морозы, трещат бревна )

Чтобы понять, как влажность влияет на древесину, начнем с определений.

Вода из клеточных стенок, называется связанной или гигроскопической, а заполняющая полости клеток и межклеточные пространства — свободной или капиллярной.

Связанная вода прочно удерживается за счет физико-химических связей. Свойства древесины существенно меняются при удалении связанной воды.

Свободную воду удерживают силы капиллярного взаимодействия. Ее легче удалить, и она меньше влияет на свойства древесины.

Сухая древесина, влажностью менее 22 %, содержит только связанную воду.

В сырой древесине есть и связанная, и свободная вода. Влажность сырой древесины — более 22 %.

Влажность древесины пиломатериалов определяют по ГОСТ 16588−91.

Какая бывает влажность древесины

Согласно учебнику «Сушка древесины» А. И. Расева, древесина влажностью:

более 120 % — считается сырой,
30 − 120 % — влажность свежесрубленного дерева,
15 − 20% — воздушно-сухой влажности,
менее 12 % — комнатно-сухой влажности.

Средняя влажность древесины некоторых хвойных пород в свежесрубленном состоянии.

Лиственница 82 %
Сосна обыкновенная 85 %
Ель 91 %
Кедр сибирский 109 %

Влажность зимней древесины даже больше влажности летней древесины. То что зимняя древесина более сухая — это миф.

Среднее содержание воды к абсолютно-сухому весу, %:

Порода	Месяцы года с января по декабрь
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Сосна	83	86	89	92	85	84	85	80	84	92	94	97
Ель	103	105	101	93	83	85	83	78	90	84	82	103

Равновесной называют влажность древесины, при температуре 20 ± 2 °С и относительной влажности среды 65 ± 5 %. У древесины пород умеренного климата равновесная влажность — 12 %.

Влажность 20 − 22 % называется транспортной, во время эксплуатации изделий из древесины — эксплуатационной, в процессе изготовления деталей и изделий — производственной. Производственная влажность обычно меньше 1 − 2 %.

Некалиброванный пиломатериал:

Рабочая влажность 12-14 %
Строительная влажность менее 18 %

Калиброванный пиломатериал:

Шпон фанера термодерево менее 6 %
Сухой пиломатериал столярной влажности менее 8 %
Сухой пиломатериал для внутренней отделки менее 10 %
Сухой пиломатериал для каркасов и наружной отделки менее 15 %

Как древесину сушат

Сушка пиломатериала — этап производства, при котором из древесины удаляется свободная и связанная вода.

При высыхании древесины уменьшается ее влажность, за счет удаления влаги с поверхности — влага испаряется в окружающую среду. А внутренние слои высыхают из-за перемещения влаги изнутри к поверхности.

Внутренняя зона сортимента всегда более влажная, чем наружная.

Из-за уменьшения размеров в поверхностной зоне сортимента возникают сначала растягивающие, а затем сжимающие напряжения. Растягивающие внутренние напряжения могут вызвать растрескивание древесины во время сушки. Остаточные напряжения в высушенном материале приводят к его короблению при механической обработке.

Внутренние напряжения после атмосферной сушки в несколько раз меньше, чем после камерной. Так, после атмосферной сушки сосновых и еловых пиломатериалов сжимающие напряжения в поверхностных зонах не превышают 0,5 МПа, а растягивающие во внутренней зоне — 0,2 МПа. После камерной сушки напряжения в поверхностных и внутренней зонах тех же досок составляют 4,4 и 1,7 МПа соответственно.

Остаточные напряжения в древесине твердых лиственных пород и лиственницы выше, чем в древесине остальных пород.

После сушки уменьшаются размеры досок. Например, если до сушки сечение доски было 52 х 154 мм, то после сушки до влажности 20 % — 50 х 150 мм. Изменение размеров пилопродукции из древесины хвойных пород при сушке регулируется ГОСТ 6782.1−75.

ТУ — технические условия

ТУ 16.10.21.110−001−19334577−2018

Технические условия разработаны на предприятии ООО ДК «Премьер-Лес», для определения сортного состава готовой продукции. Готовая продукция предназначена для настенных, напольных, потолочных покрытий внутреннего и наружного назначения. В ТУ указаны условия транспортирования, хранения и распаковки.

Согласно ТУ влажность пиломатериалов ТЕХНОНИКОЛЬ из хвойных пород древесины:

не более 14% — отклонения ±2%

Влажность древесины деталей определяют по ГОСТ 16588−91

Условия хранения пиломатериалов по ТУ

Выдержка из ТУ

5.3. При погрузке, транспортировании, разгрузке и хранении должна быть обеспечена сохранность деталей (защита от механических повреждений, увлажнения, загрязнения).

Условия хранения должны обеспечивать нормированную влажность древесины деталей.

5.4. Хранение готовой продукции должно производиться в хорошо проветриваемом, крытом помещении, защищенном от попадания ультрафиолетовых лучей. Пакеты должны быть оторваны от пола на высоту не менее 100 мм. Пиломатериал, предназначенный для эксплуатации в помещении должен храниться в помещениях с относительной влажностью воздуха 65−70% и температурой воздуха в пределах от +17 до +25°C вдали от источников тепла (радиаторы отопления, печь и т.п.)

Пиломатериал, предназначенный для эксплуатации в условиях уличной среды должен храниться в неотапливаемом помещении или под навесом на улице, на проветриваемой сухой площадке с постоянной относительной влажностью воздуха 55−85% и температурой воздуха в пределах от –30 до +30°C. Пачки должны быть уложены на опоры на высоту не менее 300 мм от земли и не ниже уровня снежного покрова в зимнее время. Опорные поверхности должны быть выровнены в одной плоскости.

При хранении пиломатериал должен предохраняться от механических повреждений, влаги, агрессивных веществ, прямых солнечных лучей, огня, а также от резких перепадов температуры и влажности окружающего воздуха (не более чем на 5% за час).

При несоблюдении правил хранения возможны преждевременная потеря товарного вида и деформация пиломатериала, появления синевы и плесени даже на исходно качественных материалах. В этом случае гарантийные обязательства не распространяются.

Условия распаковки пиломатериалов по ТУ

Выдержка из ТУ

5.5. Перед монтажом, упаковки продукции необходимо вскрыть, и выдержать не менее суток в той среде, в которой планируется дальнейшая эксплуатация.

Какие свойства древесины проявляются при изменении влажности

Гигроскопичность

Водопоглощение

Значения максимальной влажности древесины при водопоглощении:

Лиственница 126 %
Сосна обыкновенная 185 %
Ель 212 %
Кедр сибирский 220 %

Водопоглощение ускоряется с повышением температуры. Количество поглощенной воды зависит от породы, начальной влажности, анатомической зоны: заболонь поглощает больше воды, чем ядро.

Способность древесины поглощать воду и другие жидкости имеет значение при пропитке растворами антисептиков, антипиренов. Поэтому древесину лиственницы не надо обрабатывать грунтовкой с антисептиком. Можно сразу наносить два слоя защитного масла.

Усушка

Схема взаимного влияния элементов макроструктуры, которое обуславливает различие радиальной и тангенциальной усушки

Чем больше масса клеточных стенок в единице объема древесины, тем больше усушка. Поэтому более плотные поздние зоны годичных слоев древесины усыхают больше, чем ранние зоны, и стягивают ранние зоны в тангенциальном направлении.

Тангенциальная усушка годичного слоя древесины хвойных пород, %:

	Ранняя зона	Поздняя зона
Лиственница	7,8	9,4
Сосна	6,7	7,5
Ель	6,1	7,4

По радиальному направлению усушка древесины равна средней величине между усушками ранней и поздней зоны. Сердцевинные лучи сдерживают усушку древесины в радиальном направлении. Чем больше сердцевинных лучей, тем меньше радиальная усушка древесины.

Величина усушки при снижении содержания связанной воды в древесине на 1% называется коэффициентом усушки:

	Сибирская сосна	Сибирская ель	Сибирский кедр	Сибирская лиственница
Коэффициент объемной усушки	Умеренно усыхающие 0,46-0,55	Мало усыхающие менее 0,45	Умеренно усыхающие 0,46-0,55	Сильно усыхающие 0,66 и более

Полная усушка древесины наиболее распространенных отечественных лесных пород:

В тангенциальном направлении 8-10 %
В радиальном 3-7 %
Вдоль волокон 0,1-0,3 %
Полная объемная усушка 11-17 %

Поэтому изделия из древесины уменьшаются в размерах при снижении влажности воздуха.

Разбухание

Коэффициент разбухания хвойных пород древесины:

	Сибирская сосна	Сибирская ель	Сибирский кедр	Сибирская лиственница
Коэффициент объемного разбухания	0,51	0,50	0,41	0,60

Способность древесины разбухать используется для уплотнения соединений в бочках, чанах, ушатах. Но чаще коробление вызванное разбуханием создает трудности при обработке и эксплуатации древесины. При модифицировании древесины уменьшается ее гигроскопичность и разбухание.

Внутренние напряжения в древесине

Внутренние напряжения возникают в древесине без приложения усилий извне, потому что древесина неоднородно меняет форму во время роста дерева, а также при сушке, увлажнении, пропитке сортимента.

Коробление древесины

Пиломатериалы могут менять заданную форму в поперечном и продольном направлениях — коробиться при сушке, механической обработке и хранении.

Покоробленность по кромке и пласти

Доски деформируются по кромке и пласти, когда попадаются участки с разным строением древесины. Например, у досок с участкам креневой или примыкающей к сердцевине молодой древесины, у которых большая усушка вдоль волокон, чем у обычной древесины.

Поперечная покоробленность

Причины поперечной покоробленности в различной степени усушки или разбухания древесины в радиальном и тангенциальном направлениях. Характер покоробленности зависит от формы поперечного сечения сортимента и места его выпиловки из бревна.

Поперечная покоробленность

Винтовая покоробленность

Винтовая покоробленность (крыловатость) — появляется у древесины с наклоном волокон.

Винтовая покоробленность

Причины коробления досок

Доски коробятся:

• При распиловке сырых бревен из-за напряжений, которые появляются в растущем дереве,
• При неправильной укладке материала в штабеля при атмосферной и камерной сушке,
• В высушенном материале из-за нарушения равновесия остаточных напряжений происходит коробление при несимметричном фрезеровании досок или их ребровом делении,
• При хранении высушенного материала вертикально,
• При излишнем увлажнении во время хранения.

Как уменьшить коробление сортимента

Коробление досок при сушке можно уменьшить утяжелителями или специальными прижимами.

При сушке сортиментов промышленных размеров, когда вода удаляется в основном через боковые продольные поверхности, поперечное структурное коробление происходит из-за анизотропии усушки и неравномерного распределения влажности по сечению. Поэтому покоробленность по сечению доски в большей степени пропадает, когда влажность выравнивается.

Остаточные внутренние напряжения можно уменьшить или снять совсем если после сушки увлажнить поверхность древесины паром, водой. Или восстановить форму специальными прижимами и утяжелителями.

Внимание! Влажность

В процессе эксплуатации древесину надо оберегать от пересыхания, переувлажнения и намокания. В то же время, в деревянных строениях надо поддерживать достаточный уровень влажности — это полезно и для деревянной отделки, и для вас )

Даже самую стойкую древесину можно сгноить при неправильной эксплуатации, поэтому:

• покупайте сухой пиломатериал, правильно храните его до использования, правильно распаковывайте — в сухой древесине с меньшей вероятностью поселятся микроорганизмы — см.ТУ;
• обрабатывайте поверхности перед началом эксплуатации рекомендованными пропитками: для каждого вида поверхности есть свои средства, созданные с учетом особенностей эксплуатации. Антисептик убережет от плесени и грибов. Колерованное защитное масло — от ультрафиолета и влаги;
• проветривайте бани, сауны, дома;
• вовремя убирайте зеленый налет с уличных поверхностей;
• особое внимание уделяйте затененным конструкциям на северной, северо-западной, северо-восточной стороне;
• своевременно обновляйте защитное покрытие;
• следите за влажностью в помещении.

Материал подготовлен на основе Справочника по древесине, Древесиноведения