Строительство

В этом разделе будут рассмотрены собственно дефекты сушки, непосредственно связанные с процессом сушки, на которые следует обратить внимание при оценке ее качества.
Кроме того, мы перечислим некоторые дефекты, связанные с качеством древесины как материала, которые, тем не менее, могут проявиться или усилиться в процессе сушки.

Дефекты сушки

К дефектам сушки относятся: коллапс, водослой, торцевые трещины, поверхностное растрескивание, внутренние трещины, изменение цвета и дефекты, связанные с прокладками.

Коллапс
Коллапс, который можно заметить по окончании сушки, проявляется в виде продольных зон сжатия, что связано с чрезмерной тангенциальной усушкой по толщине. Он развивается в период, когда влажность древесины еще достаточно высока, в некоторых случаях выше PS (между 1 и 2 фазами сушки).
Это явление зависит от температуры и может наблюдаться при атмосферной сушке. Оно возникает из-за того, что тонкие стенки паренхимы прогибаются под воздействием капиллярных напряжений (гидростатического давления), которые создаются в полостях клеток при уменьшении радиусов менисков, вызванном слишком быстрым испарением влаги из полостей клеток. Иногда это совмещается с чрезмерным давлением в наружных слоях древесины. Также это может быть связано с градиентом давления пара при высоких температурах. Чаще всего этот дефект встречается в реактивной (напряженной) и ювенильной древесине, в тропической древесине с хрупкой сердцевиной и плантационной древесине (Тополь, Эвкалипт), в древесине из заболоченных лесов, а также в древесине с большим количеством видимых сердцевинных лучей. Может иметь следующие формы: деформационную при образовании продольных зон сжатия на пластях досок или деструктивную при появлении внутренних трещин. Чтобы предотвратить это явление, сушка должна быть медленной при низкой температуре вплоть до 3 фазы, а для исправления деформирующего коллапса можно воспользоваться операцией повторного кондиционирования (см. главу Режимы сушки).

Коллапс
• а) деформирующий и разрушающий коллапс
• б) разрушающий коллапс

Водослой
Водослои представляют собой проявляющиеся к концу сушки участки с высокой, близкой к начальной влажностью, величина которой намного выше влажности остальных участков. Образование водослоя, которого не видно снаружи, связано с нарушением непрерывности движения влаги во внутренних слоях древесины с начала процесса сушки. Иногда водослой можно обнаружить при измерении влажности высушенной древесины, когда в него попадают иголки датчика, и влагомер показывает очень высокую влажность. В большей степени этому подвержены водонепроницаемые породы древесины (Пихта одноцветная, Дубы), участки древесины, существенно отличающиеся по структуре и/или влажности, а также реактивная древесина. На практике, когда пиломатериал с водослоем постепенно меняет свою влажность в соответствии с состоянием окружающей среды, в нем могут появиться следующие дефекты:
• впадины после строгания;
• внутренние трещины в зоне водослоя;
• темные пятна.
Трудно предвидеть, в каких конкретно пиломатериалах может обнаружиться данный дефект. Если существует такое подозрение, лучше прибегнуть к медленной сушке с более высоким значением UR. При обнаружении этого дефекта его последствия могут быть устранены путем кондиционирования.

Трещины, раскалывание
Торцевые трещины в процессе сушке появляются первыми на торцевых срезах и располагаются по направлению сердцевинных лучей от центра к периферийным зонам. Иногда, трещины, образовавшиеся вследствие напряжений роста, можно увидеть на торцах бревен. Это явление часто встречается у хвойных пород, поскольку их ядро имеет относительно невысокую влажность, что нередко приводит к растрескиванию вдоль сердцевинных лучей.
Трещины появляются сначала на торцах пиломатериалов, и только потом на боковых поверхностях, поскольку торцевые поверхности высыхают первыми вследствие более интенсивного переноса влаги вдоль волокон. На торцевое растрескивание могут влиять радиальные и тангенциальные растягивающие напряжения в стволе дерева, а также более ранняя и/или интенсивная усушка в центре по сравнению с периферийными зонами.
Чтобы избежать быстрой сушки торцевых поверхностей во время атмосферной сушки крайние межрядовые прокладки выдвигают так, чтобы затенить обращенные на юг торцы. Кроме того, можно использовать отражающие водонепроницаемые покрытия и антисептические составы, особенно при камерной сушке толстых, коротких ценных пиломатериалов.

Особая форма торцевой трещины называется отлупной трещиной.

Торцевые трещины

Поверхностное растрескивание выражается в образовании трещин на боковых, чаще всего наружных, поверхностях пиломатериалов из-за напряжений, возникающий в процессе сушки.
Возможно образование множества мелких или нескольких более длинных трещин (но не по всей длине или торцам доски), которые проникают к центру пиломатериала вдоль сердцевинных лучей и имеют V-образную форму. Они образуются на 2 стадии процесса сушки в результате действия растягивающих напряжений в наружных слоях пиломатериала. На 3 стадии сушки они закрываются из-за смены знака напряжений.

Поверхностные трещины и их распространение вглубь доски

Внутреннее растрескивание представляют собой нарушения целостности внутренних слоев древесины.
Они образуются в результате действия внутренних напряжений на III фазе сушки, либо как следствие деструктивного коллапса. В ряде случаев внутренние трещины являются продолжением вглубь поверхностных трещин, которые закрываются при действии сжимающих напряжений. Чаще всего трещины образуются в зоне сердцевинных лучей, поэтому внутренние растрескивание наиболее характерно для древесины с многочисленными развитыми лучами (Дуб). Обычно трещины, вызванные внутренними напряжениями, относительно узкие, в то время как трещины, связанные с коллапсом более широкие. Это худший из сушильных дефектов для пиломатериалов, подвергаемых дальнейшей обработке; пиломатериалы с такими дефектами еще можно использовать, но обрабатывать нельзя.

Внутреннее растрескивание

Изменения цвета
Изменения цвета могут быть вызваны заражением микроорганизмами и/или происходить в результате химических реакций.
Изменения цвета, связанные с микроорганизмами, чаще всего происходят при заражении грибками.
В первую очередь изменениям цвета способствует высокая начальная влажность Ui. Опасность заражения наиболее велика при влажности от 45% до 25% (наличие влаги и воздуха) и температуре от 25 до 40°C и тем больше увеличивается, чем дольше сохраняются подобные условия. Риск заражения грибком из окружающей среды возрастает при теплой влажной погоде, а также в весенне-летний период.
К изменениям цвета, не ухудшающим качество древесины, относятся:
- синева (синие и черные пятна, иногда зеленые и желтосерые), вызывается грибком, который поражает заболонь, особенно у Сосны ,
- плесень: налетная окраска, образуемая грибницей на поверхности древесины,
- пятна от насекомых: цветовые изменения вдоль ходов насекомых.

К изменениям цвета, сопровождаемым разрушением древесины, относятся:
- гниль и бактериоз на начальных стадиях вызывают изменения цвета без ухудшения качества: порозовение у хвойных и вздутие у лиственных (белые пятна с черным контуром) пород, с невыраженной сердцевиной, в то время как бактерии вызывают появление белых полос на древесине Дуба, Клена и Иломба и черные пятна с трещинками в древесине Тополя и Пихты. Считается, что желтый цвет в древесине дуба появляется из-за гидролитического воздействия грибков на танины.

Изменение цвета

Изменения цвета химического происхождения очень разнообразны и имеют комплексный характер. Обычно это результат либо реакций ферментации, либо реакций окисления.
Вызванная ферментацией окраска от розовой до синеватой, обычно наблюдается у Бука или Ольхи, проникает на глубину до 2 мм (у Лжетсуги тисолистной (Дугласии) может быть больше). Выдержка или медленная сушка при низкой температуре может вызвать изменение цвета на коричнево-сероватый (Дуб, Ясень, Клен, Бук, Лжетсуга тисолистная, Сосна), которое может быть достаточно глубоким.
Реакции окисления могут быть, как только поверхностными или внутренними, так и равномерно распределенными по всей массе древесины:
• Поверхностные пятна, образующиеся при воздействии солнечных лучей (ультрафиолетовых лучей) имеют цвет от желто-коричневого до серого, воздействие дождя вызывает пятна серого цвета. С увеличением высоты интенсивность этих явлений увеличивается;
• Поверхностные пятна от грязного темно-коричневого до коричневого цвета (легко удаляются при строгании) появляются при попадании на штабель распыленной H2O или пара при камерной сушке или в результате застоя воды на пиломатериалах при атмосферной сушке;
• Щелочные пятна различной интенсивности могут появляться при интенсивном распылении пара в кирпичных камерах, стены которых не покрыты защитными составами;
• Внутреннее потемнение, незаметное снаружи, которое может появиться в напряженных слоях при длительной сушке. Это, в частности, характерно для толстых сырых пиломатериалов при повышенных Т и UR (даже при атмосферной сушке в летний период при теплой и влажной погоде) чаще всего у Дуба, Ясеня и особенно у Бука;
• Черно-синеватые пятна появляются в результате взаимодействия танинов с железом. Также этот эффект наблюдается в древесине с высоким содержанием танинов и при атмосферной сушке (Дуб, Каштан, Орех);
• Темно-коричневые пятна возникают при воздействии кислот на древесину с pH <5 (Бук и др.), на начальной стадии они имеют красный (Бук, Клены) и темно-красный (Тик) цвет в сочетании с поражением грибком;
• Внутренние пятна желтоватого, розового, иногда беловатого цвета появляются из-за кристаллизированных полифенолов (Дуб, Ясень, Клен) при сушке сырой древесины с начальным режимом T>45°C и UR>65%;
• Поверхностные пятна от коричневого до темно-коричневого цвета, не проникающие вглубь древесины, появляются по воздействием температуры свыше 75°C в свежей хвойных двевесине.
• Сушка свежей древесины режимом с повышенной температурой и влажностью изменяет цвет древесины лиственных пород в глубине материала. Даже легкое пропаривание может изменить цвет светлой древесины (Бук, Береза, Ольха, Клен и др.). Пропаривание обеспечивает выравнивание цвета: Бук приобретает однородный цвет от розового до темно-красного кирпичного, Орех и Ольха темнеют, Вишня розовеет, Груша темнеет и в этот же цвет окрашивается часто встречающееся ложное ядро.
• Последнее время появились жалобы на «внутреннее обесцвечивание» пиломатериалов из Дуба после сушки свежей древесины. На самом деле речь идет о потемнении наружных слоев, иногда на большую глубину: чем дольше поддерживается режим с повышенной температурой и влажностью и чем толще пиломатериал, тем значительнее потемнение. При этом предполагаемое влияние происхождения древесины не подтверждается.

Изменения цвета зависят от 3 факторов: температуры, относительной влажности воздуха и продолжительности сушки (времени).
Общее правило для сушки свежей древесины, особенно содержащей танины (Дуб, Каштан, Орех), состоит в том, чтобы не превышать на первых двух стадиях сушки температуру в 30-40 °С, для кислотосодержащей древесины (Бук, Клен, Береза, Ольха) – 40-50 °С, для хвойных пород (Ель, Сосна) – 75°С. Относительная влажность воздуха не должна превышать 60-65%.
Продолжительность сушки должна быть как можно короче.