СУШКА НЕОБРЕЗНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ ВИШНИ БЕЗ ИСКУССТВЕННОГО УВЛАЖНЕНИЯ В КОНВЕКТИВНЫХ СУШИЛЬНЫХ КАМЕРАХ ПЕРИОДИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
Чернышев А.Н. (ГОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия», г. Воронеж, РФ)
Рассмотрены особенности проведения процесса и режимы сушки без искусственного увлажнения необрезных вишнёвых пиломатериалов в конвективных сушильных камерах без искусственного увлажнения для изготовления мебели и столярно-строительных изделий премиум-класса.
Features of carrying out process and drying modes without artificial moistening of not edging cherry carving wood in convective drying chambers without artificial moistening for manufacturing of furniture and joiner's and construction products of a premium class are considered.
Ключевые слова: вишня, сушка, увлажнение, режим
Keywords: cherry, drying, moistening, mode
Вишня (ботаническое название - Prunus avium, семейство розоцветных) выращивают практически во всех странах умеренного пояса Северного полушария. Вишня - ядровая порода. Микронеровности, остающиеся после обработки поверхности древесины вишни, составляют Rm 32-40, поэтому окончательная отделка изделий из нее способна дать глянцевый блеск поверхности. Древесина черешни (вишни) - вязкая, по механическим свойствам, в частности, твердость (по Бринелю 3.0-3.3 [1]) существенно мягче древесины дуба и бука, хорошо поддается всем видам обработки, легко обрабатывается режущим инструментом, шлифуется, полируется, тонируется и отделывается. Но качество поверхности зависит от строения древесины: при неправильном расположении направления резания относительно волокон возможны задиры и сколы. Оптимальный угол резания – 200. Свежесрубленная древесина вишни (черешни) имеет влажность около 65%. Вишня относится к малоусыхающим породам. Усредненные значения коэффициента разбухания /усушки: радиальный Kr = 0,14; тангенциальный Kt = 0,27; объемный Kv = 0,43; значение плотности древесины при нормализованной влажности W=12% ρ12 =570-630 кг/м3 [1].
Древесина вишни очень декоративна. Под действием солнечного света и в результате отделки древесина вишни и черешни приобретает красивый теплый золотистый красновато-коричневый цвет, напоминающий цвет красного дерева (махагони). Ее разнообразные оттенки очень нежные и теплые, что позволяет в полную силу развернуться фантазии дизайнера, творчеству конструктора и умению технолога. С течением времени вишня темнеет и приобретает более насыщенный, глубокий цвет. Из-за невысокой твёрдости и износостойкости (истираемости) - тангенциальная 0,24 мм [1] - ее все-таки нежелательно применять для производства паркета и лестниц.
Применяется натуральный материал с такими замечательными потребительскими свойствами и в ЦЧР, где пользуются спросом высококачественные изделия из древесины премиум-класса. Однако переработка древесины вишни из-за её технологических и ценовых показателей требует крайне взвешенного подхода, требующего специальных навыков. В связи с этим кафедра МТД ВГЛТА в течение нескольких лет сотрудничает с одной из девелоперских компаний г. Воронежа в рамках взаимовыгодного договора о творческом содружестве с целью предоставления научно-технической, дизайнерско-конструкторской и технологической информации по проблеме механической переработки древесины мягких лиственных пород.
Компания владеет собственной промплощадкой с размещёнными на ней столярно-мебельными мастерскими «Соло+» в составе деревоперерабатывающего цеха, сушильного участка, трансформаторной подстанции и стационарной котельной на твёрдом топливе. Цех выпускает корпусную и решётчатую мебель от эконом- до премиум-класса, лестницы, панели, дверные и оконные блоки, перерабатывая до 300 м3/год. Взамен кафедра имеет возможность проводить научные исследования, заготавливать учебные образцы, оформлять дипломные проекты по реально существующим объектам и рекомендовать лучших студентов на работу по инженерным должностям. Так, штат ИТР предприятия – конструкторы, технологи и операторы обрабатывающих центров - полностью укомплектован молодыми специалистами - выпускниками факультета ТДО ВГЛТА 2007-2009 гг. Такое сотрудничество позволило предприятию оптимизировать технологии, кардинально повысить качество изделий, расширить ассортимент и номенклатуру выпускаемой продукции, что предопределило накопление значительных оборотных средств (и это во время мирового финансового кризиса (!)), использованных для приобретения новейшего высокоточного технологического оборудования и оснастки и, в конечном итоге, освоить рынок изделий экстра-класса. В частности, предприятие выиграло летом 2011 г. тендер на поставки столярно-строительных изделий для реконструируемого здания областной администрации в рамках празднования 425-летия г. Воронежа.
Тем не менее, в качестве сушилок до сих пор используются приспособленные (!) для одно- и двухштабельной загрузки помещения проходного типа с самостоятельно смонтированными вентиляторами и калориферами с ручным управлением без увлажнительных устройств и коридора управления. Это связано с тем, что имеющаяся возможность по приобретению стационарных сушильных камер не решит проблему, т.к. на предприятии установлена котельная на твёрдом топливе с ручной загрузкой. Обустройство автоматизированной котельной, не говоря уже о газовой, требует очень больших вложений и времени. Поэтому предприятие предпочитает иметь дело со специалистами ВГЛТА и, когда ьастерсие столкнулись с необходимостью в переработке такой достаточно редкой для нашего региона породой как вишня (черешня), поставляемой с Северного Кавказа в виде необрезных пиломатериалов толщиной 50 мм (70%) и 32мм (30%), длиной 3 м и шириной от 200 до 600 мм, то возник повод для сотрудничества с академией.
На каф. МТД был защищён ряд дипломных проектов, технологические и дизайнерские положения которых стали основой для внедрения в производство и реализации проектов по индивидуальным заказам. Таким образом, руководство предприятия остановилось пока на существующем варианте технологий сушки, несмотря на понимание, что в обозримом будущем кардинальных изменений не избежать: ручное управление и отсутствие искусственного увлажнения остались.
В связи с вышеобозначенными обстоятельствами было решено не придерживаться традиционной технологии сушки, приведённой в РТМ [2], т.к. применение данной методики в полном объёме к сушке без пара не представляется возможным из-за отсутствия такового, что значительно удлиняет процесс. Не представляется возможным использовать и «осциллирующие режимы» [3] из-за значительной инерционности камер. Поэтому, в связи с тем, что интенсивность и особенности развития внутренних напряжений при конвективной сушке без искусственного увлажнения несколько другие [4], то необходимо использовать так называемые параболические режимы [5], адаптированные для конвективной сушки (Табл.1). Эти режимы предусматривают 4 ступени с начальным прогревом и конечной ВТО. Искусство обезвоживания такими режимами на практике означает умение рационально использовать влагу, содержащейся в самой древесине, для поддержания необходимой для качественной и интенсивной сушки степени насыщенности сушильного агента.
Предварительно процесс сушки был математически смоделирован, получены значения переходных влажностей и другие основные режимные параметры, после чего осуществлены практические производственные сушки вишни (черешни). По своим физико-механическим показателям древесина вишни сохнет хорошо, быстро, ровно, мало растрескивается, однако склонна к заметному короблению в поперечной плоскости.
Всего с июля 2008 г. по настоящее время было осуществлено 25 сушек вишнёвых необрезных пиломатериалов в 2-штабельной сушилке мягкими режимами для изготовления мебели и полотен дверей и 12 сушек нормальными режимами в 1-штабельной камере для изготовления коробок дверей, наличников, плинтусов, карнизов, картушей, балясин, сандриков, перил, панелей и т.п.
Таблица 1 - Режимы низкотемпературной сушки вишнёвых пиломатериалов в конвективных камерах без искусственного увлажнения
|
Средняя влажность, % |
Параметры режима |
Толщина, мм |
|||
|
Мягкие режимы (М) |
Нормальные режимы (Н) |
||||
|
32 |
50 |
32 |
50 |
||
|
>50
50-35
35-25
<25 |
t,0C Δt,0C φ t,0C Δt,0C φ t,0C Δt,0C φ t,0C Δt,0C φ |
70 5 0,79 56 3 0,84 68 8 0,68 77 22 0,34 |
56 3 0,82 42 2 0,89 66 7 0,71 70 19 0,37 |
74 6 0,76 62 4 0,82 75 10 0,64 88 26 0,31 |
62 4 0,82 55 5 0,76 72 10 0,62 77 22 0,34 |
В результате проведённых мероприятий удалось снизить среднюю продолжительность процесса на 30% - с 15 до 10 суток; получить для пиломатериалов, высушенных мягкими режимами, I категорию качества, нормальными – II категорию качества.
Выводы:
- процессы сушки, проходящие в специальных устройствах без искусственного увлажнения, нуждаются в дополнительных исследованиях для оптимизации режимов, способных адекватно реагировать на напряжённо- деформированное состояние сортимента посредством подбора режимных параметров и удлинения или сокращения длительности ступеней;
- предлагаемые параболические режимы сушки без искусственного увлажнения могут стать альтернативой режимам РТМ, предназначенным для сушки в паровоздушной среде.
Список использованных источников