От Wood Doctor: Обучение работе с древесиной и влагой

Автор: доктор Юджин Венгерт – Материал защищен авторским правом.
Используется с разрешения Wagner Meters

Древесина и изделия из нее, даже если они были высушены в печи, всегда набирают или теряют влагу, пытаясь достичь равновесия влажности с окружающей средой.

Другими словами, древесина будет набирать влагу в более влажных местах и ​​терять влагу в более сухих местах. Этот набор и потеря влаги могут стать критическими, когда мы осознаем, что древесина разбухает, когда набирает влагу, и сжимается, когда теряет влагу.

Кроме того, древесина плохо поддается обработке и склеиванию, если содержание влаги в ней слишком высокое или слишком низкое.

Автор: доктор Юджин Венгерт – Материал защищен авторским правом.
Используется с разрешения Wagner Meters

Содержание влаги в куске дерева и равновесие с его окружающей средой определяется относительной влажностью воздуха, окружающего кусок дерева. Это справедливо независимо от того, является ли древесина пиломатериалом, а производственный процесс представляет собой необработанный компонент, находящийся в пути или на складе, или же он обработан покрытиями, такими как лак, и введен в эксплуатацию.

Температура не влияет на содержание влаги ощутимо, и поэтому не заставляет древесину сжиматься или разбухать ощутимо. Это отсутствие температурной чувствительности является одним из преимуществ древесины по сравнению с другими строительными материалами, такими как алюминий или пластик.

Прежде чем двигаться дальше, давайте рассмотрим критическое соотношение между относительной влажностью и содержанием влаги. Для заданной средней относительной влажности воздуха существует среднее содержание влаги, к которому будет приходить древесина.

Например, если относительная влажность воздуха составляет 30%, то древесина, хранящаяся в таких условиях, в конечном итоге достигнет 6% влажности. Для достижения этого конечного равновесного значения могут потребоваться часы, дни, недели или даже месяцы.

Время зависит от многих факторов, включая размер куска древесины (чем толще, тем дольше будет обработка); ориентацию волокон (чем короче волокна); температуру окружающего воздуха (чем выше температура, тем короче будет обработка); а также нанесенное покрытие (если таковое имеется); на древесину с покрытием потребуется больше времени.

Влажность воздуха называется равновесным влагосодержанием или РВС.

В нашем примере при относительной влажности 30% воздух имеет ЭМС 6%.

Существуют четыре основных значения относительной влажности и соответствующие им показатели ЭМС, которые производитель или пользователь древесины должен хорошо знать и, по сути, было бы разумно запомнить.

Первые два, 6% - 9% EMC, соответствуют относительной влажности 30% - 50% соответственно. Они очень важны, поскольку являются типичными внутренними значениями для отапливаемых и кондиционируемых офисов и домов в большинстве стран Северной Америки. Эти значения применимы к пиломатериалам, сырым или высушенным в печи, а также к грубым деталям, готовым компонентам, шкафам, мебели и столярным изделиям.

В холодном климате внутренние условия могут быть даже суше, чем 6% EMC. На производственных предприятиях с системами вытяжки пыли и где воздух подогревается для комфорта, внутренние условия также часто суше, чем 6% EMC, если только воздух не увлажняется. С другой стороны, во влажные летние месяцы, особенно без кондиционирования воздуха, условия в домах, офисах и производственных помещениях иногда могут превышать 9% EMC.

В большинстве районов США, где внешние воздействия защищены от дождя, включая склады, неотапливаемые сараи и даже неотапливаемые строящиеся дома, средний показатель ЭМС воздуха составляет 12%, что эквивалентно относительной влажности 65%.

Для прибрежных районов, Майами, Нового Орлеана, Сиэтла и островного климата, Ямайки и Японии, ЭМС выше. Внутренние местоположения могут иметь до 12% ЭМС, внешние местоположения — до 16% ЭМС.

Непокрытая древесина будет менять свою влажность быстрее, чем хорошо покрытая древесиной. Но учтите, что покрытие только замедляет изменение влажности. Часто деревянные изделия с покрытием будут менять влажность довольно медленно, то есть кратковременные экстремальные условия очень сухой или очень влажной среды не будут столь выраженными, как в непокрытом изделии.

И еще одна базовая концепция: сушка в печи не обеспечивает древесный продукт, который не будет менять влажность. Вся древесина меняет свою влажность при изменении влажности. Сушка в печи — это просто быстрый и качественный метод снижения влажности пиломатериалов до желаемого значения. Если высушенные в печи пиломатериалы правильно высушены, но детали и компоненты, изготовленные из этих пиломатериалов, не обрабатываются должным образом и им позволяют снова набрать влагу. Тогда можно ожидать последующей усадки в сухой среде производственного предприятия или в сухом доме или офисе заказчика.

Мы обсудим измерение ЭМС и содержания влаги в данный момент. Но прежде чем мы это сделаем, давайте рассмотрим некоторые причины нашей критической обеспокоенности содержанием влаги.

Автор: доктор Юджин Венгерт – Материал защищен авторским правом.
Используется с разрешения Wagner Meters

Содержание влаги в куске дерева и равновесие с его окружающей средой определяется относительной влажностью воздуха, окружающего кусок дерева. Это справедливо независимо от того, является ли древесина пиломатериалом, а производственный процесс представляет собой необработанный компонент, находящийся в пути или на складе, или же он обработан покрытиями, такими как лак, и введен в эксплуатацию.

Температура не влияет на содержание влаги ощутимо, и поэтому не заставляет древесину сжиматься или разбухать ощутимо. Это отсутствие температурной чувствительности является одним из преимуществ древесины по сравнению с другими строительными материалами, такими как алюминий или пластик.

Прежде чем двигаться дальше, давайте рассмотрим критическое соотношение между относительной влажностью и содержанием влаги. Для заданной средней относительной влажности воздуха существует среднее содержание влаги, к которому будет приходить древесина.

Например, если относительная влажность воздуха составляет 30%, то древесина, хранящаяся в таких условиях, в конечном итоге достигнет 6% влажности. Для достижения этого конечного равновесного значения могут потребоваться часы, дни, недели или даже месяцы.

Время зависит от многих факторов, включая размер куска древесины (чем толще, тем дольше будет обработка); ориентацию волокон (чем короче волокна); температуру окружающего воздуха (чем выше температура, тем короче будет обработка); а также нанесенное покрытие (если таковое имеется); на древесину с покрытием потребуется больше времени.

Влажность воздуха называется равновесным влагосодержанием или РВС.

В нашем примере при относительной влажности 30% воздух имеет ЭМС 6%.

Существуют четыре основных значения относительной влажности и соответствующие им показатели ЭМС, которые производитель или пользователь древесины должен хорошо знать и, по сути, было бы разумно запомнить.

Первые два, 6% - 9% EMC, соответствуют относительной влажности 30% - 50% соответственно. Они очень важны, поскольку являются типичными внутренними значениями для отапливаемых и кондиционируемых офисов и домов в большинстве стран Северной Америки. Эти значения применимы к пиломатериалам, сырым или высушенным в печи, а также к грубым деталям, готовым компонентам, шкафам, мебели и столярным изделиям.

В холодном климате внутренние условия могут быть даже суше, чем 6% EMC. На производственных предприятиях с системами вытяжки пыли и где воздух подогревается для комфорта, внутренние условия также часто суше, чем 6% EMC, если только воздух не увлажняется. С другой стороны, во влажные летние месяцы, особенно без кондиционирования воздуха, условия в домах, офисах и производственных помещениях иногда могут превышать 9% EMC.

В большинстве районов США, где внешние воздействия защищены от дождя, включая склады, неотапливаемые сараи и даже неотапливаемые строящиеся дома, средний показатель ЭМС воздуха составляет 12%, что эквивалентно относительной влажности 65%.

Для прибрежных районов, Майами, Нового Орлеана, Сиэтла и островного климата, Ямайки и Японии, ЭМС выше. Внутренние местоположения могут иметь до 12% ЭМС, внешние местоположения — до 16% ЭМС.

Непокрытая древесина будет менять свою влажность быстрее, чем хорошо покрытая древесиной. Но учтите, что покрытие только замедляет изменение влажности. Часто деревянные изделия с покрытием будут менять влажность довольно медленно, то есть кратковременные экстремальные условия очень сухой или очень влажной среды не будут столь выраженными, как в непокрытом изделии.

И еще одна базовая концепция: сушка в печи не обеспечивает древесный продукт, который не будет менять влажность. Вся древесина меняет свою влажность при изменении влажности. Сушка в печи — это просто быстрый и качественный метод снижения влажности пиломатериалов до желаемого значения. Если высушенные в печи пиломатериалы правильно высушены, но детали и компоненты, изготовленные из этих пиломатериалов, не обрабатываются должным образом и им позволяют снова набрать влагу. Тогда можно ожидать последующей усадки в сухой среде производственного предприятия или в сухом доме или офисе заказчика.

Мы обсудим измерение ЭМС и содержания влаги в данный момент. Но прежде чем мы это сделаем, давайте рассмотрим некоторые причины нашей критической обеспокоенности содержанием влаги.

Автор: доктор Юджин Венгерт – Материал защищен авторским правом.
Используется с разрешения Wagner Meters

Как мы уже упоминали, но это настолько критично, что заслуживает повторения, большинство офисов и домов в Северной Америке имеют среднюю внутреннюю ЭМС от 6% до 9%, относительную влажность от 30% до 50% относительной влажности. Иногда дом или офис может быть суше, например, в середине зимы на севере США или летом на сухом юго-западе США. С другой стороны, иногда дом или офис вдоль южных или западных прибрежных районов могут быть влажнее.

Правильное содержание влаги в пиломатериалах, поступающих на производственное предприятие, в изделиях из древесины во время производства и в продукте во время хранения и установки зависит от конечного использования EMC для продукта. Поскольку даже немного влажные пиломатериалы вызывают усадку, а проблема усадки обычно более серьезна, чем проблемы разбухания, и поскольку типичный дом или офис редко бывает намного суше, чем 6%-7% EMC, 28%-38% относительной влажности.

Типичное желаемое среднее содержание влаги для пиломатериалов, деталей и компонентов, предназначенных для внутренних изделий, составляет 6% - 7%. Электронные индикаторы относительной влажности доступны по цене менее 30 долларов в магазинах электроники. Поэтому легко и относительно недорого определить точную влажность и связанную с ней ЭМС в любом месте, где производятся, хранятся, устанавливаются или используются изделия из древесины.

Хотя в большинстве внутренних помещений среднее содержание влаги в куске древесины составляет 6–7%, древесина — изменчивый материал, и не существует двух одинаковых кусков, поэтому всегда будут небольшие колебания содержания влаги менее 1% в отдельных кусках, подвергающихся воздействию одной и той же ЭМС.

Как правило, идеальная разница между влажностью древесины и ЭМС воздуха составляет 2% влажности. Однако следует понимать, что допустимая величина изменчивости зависит от изготавливаемого продукта и его чувствительности к изменениям влажности.

Достижение лучшей однородности влажности требует больше усилий во время сушки в печи и лучшего хранения сухой древесины при обработке, что увеличивает стоимость пиломатериалов и компонентов. Однако снижение риска брака будет стоить дополнительных затрат и ухода.

Автор: доктор Юджин Венгерт – Материал защищен авторским правом.
Используется с разрешения Wagner Meters

Ключ к успешному контролю влажности начинается с работы печи. Затем, после того как пиломатериалы высушены в печи, их необходимо хранить при правильной EMC, чтобы предотвратить нежелательные изменения и влажность. Большинство коммерческих операций по сушке сушат пиломатериалы до правильной влажности и хранят их при правильной EMC или относительной влажности.

Второй шаг в контроле влажности, и этот второй шаг даже более важен, чем первый, находится на заводе-изготовителе. Высушенные в печи пиломатериалы в технологических деталях и изготовленные деревянные компоненты, когда они впервые поступили, должны храниться при правильном EMC, чтобы предотвратить нежелательные изменения влажности. Поскольку компоненты намного меньше пиломатериалов, они имеют большую площадь поверхности на единицу объема и более открытые и зернистые, чем пиломатериалы.

Поэтому компоненты будут менять влажность гораздо быстрее, чем пиломатериалы, если ЭМС воздуха не равна влажности компонента. Детали и компоненты также намного более ценны, чем необработанные пиломатериалы, поэтому правильное хранение деталей и компонентов экономически более важно, чем хранение пиломатериалов.

Критически важным элементом контроля содержания влаги в деревянных компонентах является контроль ЭМС на производственном объекте. ЭМС на объекте должен быть очень близок к ЭМС в доме или офисе заказчика. Это может включать добавление влаги в воздух на производственном объекте. Но даже контроль влажности на заводе не исправит проблемы с влажностью, если компоненты или детали не хранились должным образом при первой получении.

Еще одной важной проблемой является хранение готовой продукции в доме или офисе заказчика. Товары никогда не следует хранить на улице или в неотапливаемом здании или сарае. ЭМС слишком высок. Также возможно, что в строящемся здании ЭМС может временно быть намного выше, чем когда в здании живут люди. В таком случае хранящиеся деревянные изделия сначала снова наберут влагу, а затем быстро потеряют ее после того, как в здании будут жить люди, что приведет к короблению, трещинам и другим дефектам, связанным с влажностью.

Целевой ЭМС в помещении можно легко поддерживать. Самый простой способ снизить ЭМС и относительную влажность воздуха, то есть «высушить воздух», — это добавить тепла в помещение. Правило заключается в том, что помещение, нагретое примерно на 25 градусов по Фаренгейту выше утренней низкой температуры, выработает 7% ЭМС, что считается хорошим целевым значением ЭМС.

ЭМС в небольшом складе пиломатериалов можно также контролировать, огородив склад и контролируя относительную влажность с помощью небольшого бытового осушителя. Это сработает только тогда, когда пиломатериалы уже имеют правильную влажность. В агрегате недостаточно мощности для дальнейшей сушки пиломатериалов.

Аналогично, в помещении не должно быть существенных утечек наружного воздуха. Эта зона хранения, контролируемая DH, может также использоваться во влажной среде для хранения незавершенной работы или готовой продукции, чтобы предотвратить нежелательное повторное попадание влаги. Хотя такое хранение требует небольших усилий, окупается более качественным продуктом без жалоб клиентов.

Автор: доктор Юджин Венгерт – Материал защищен авторским правом.
Используется с разрешения Wagner Meters

Содержание влаги в компонентах древесины должно контролироваться, чтобы гарантировать, что не произошло ненужного увеличения или потери влаги. После того, как содержание влаги изменится значительно, потребуется много времени, чтобы восстановить древесину до ее правильной влажности. Фактически, это большая трата времени и денег, чтобы обрабатывать древесину с неправильным содержанием влаги.

Правильное обращение в ходе производственного процесса гарантирует, что этого не произойдет. Деревянные компоненты, детали или даже конечные продукты, которые слишком сухие, с содержанием влаги менее 5%, трудно восстановить до прежнего качества.

Лучшая процедура — поместить древесину в комнату, где ЭМС, возможно, на 1 процентный пункт выше предполагаемого. В комнате также должно быть несколько вентиляторов для перемешивания воздуха и пропускания его через деревянные поверхности, затем подождать столько времени, сколько потребуется для корректировки содержания влаги; несколько недель или дольше.

Деревянные детали или компоненты, которые слишком влажные, часто можно успешно высушить повторно. Однако трудно успешно высушить готовый продукт. Если высокое содержание влаги является результатом плохих условий хранения, древесину обычно можно поместить в теплое помещение, в котором EMC на 1 или 2 процентных пункта суше требуемого содержания влаги. Небольшое количество тепла ускорит процесс сушки. Древесина должна оставаться в этом помещении до тех пор, пока сердцевина не достигнет правильного содержания влаги, а не только в течение времени, необходимого для достижения правильного содержания влаги внешними слоями.

Автор: доктор Юджин Венгерт – Материал защищен авторским правом.
Используется с разрешения Wagner Meters

Мы обсудили влажность древесины, но пока не дали определения влажности.

Строгое определение влажности древесины — это вес воды в куске древесины по сравнению с весом этих кусков в сухом состоянии. Содержание влаги всегда выражается в процентах (%), поэтому мы умножаем ответ на 100.

Мы измеряем количество воды, взвешивая кусок дерева, затем высушиваем его в духовке при температуре 215 градусов по Фаренгейту в течение 12–36 часов, пока древесина не высохнет. А затем снова взвешиваем кусок после высушивания в духовке.

Разница между двумя весами — это количество воды, которая была в древесине до сушки. Окончательный вес — это вес после сушки в печи.