Дерево — это природный материал, очень восприимчивый к колебаниям температуры и влажности. Основное свойство древесины — гигроскопичность, то есть способность изменять влажность в соответствии с окружающими условиями. Говорят, что древесина «дышит», то есть поглощает пары воздуха (сорбция) или выделяет их (десорбция), реагируя на изменения в микроклимате помещения.
Измерение влажности древесины влагомером
Поглощение или выделение паров осуществляется за счёт клеточных стенок. При неизменном состоянии окружающей среды уровень влажности древесины будет стремиться к постоянной величине, которую называют равновесной (или устойчивой) влажностью.
На способность впитывать влагу влияет не только микроклимат помещения, но и порода дерева. К наиболее гигроскопичным породам относятся бук, груша, кемпас. Они наиболее быстро реагируют на изменения уровня влажности. В отличие от них существуют стабильные породы, например, дуб, мербау и т.д. К ним относится стебель бамбука, очень устойчивый к неблагоприятным климатическим условиям.
Различные породы дерева обладают разным уровнем влажности. Например, берёза, граб, клён, ясень имеют низкую влажность (до 15%) и при высыхании имеют склонность к образованию трещин. Влажность дуба и ореха умеренная (до 20%). Они относительно устойчивы к образованию трещин и высыхают не так быстро. Ольха является одной из самых устойчивых к высыханию пород. Её влажность составляет 30%.
Виды влажности древесины
Влажность — одна из основных характеристик древесины. Под влажностью древесины понимают выраженное в процентах отношение массы воды к сухой массе древесины.
Абсолютная влажность древесины — это отношение массы влаги, находящейся в данном объёме древесины, к массе абсолютно сухой древесины. Согласно ГОСТу, абсолютная влажность паркета должна составлять 9% (±3%).
Относительная влажность древесины — это отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины во влажном состоянии.
Различают две формы воды, находящейся в древесине: связанную и свободную. Из них складывается общее количество влаги в древесине.
- Связанная (гигроскопичная) влага — содержится в клеточных стенках древесины.
- Свободная влага — занимает полости клеток и межклеточные пространства.
Свободная вода удаляется легче, чем связанная, и в меньшей степени влияет на свойства древесины.
Степени влажности древесины
- Мокрая древесина — влажность составляет более 100%. Это возможно только при условии, что древесина долгое время находилась в воде.
- Свежесрубленная — влажность составляет от 50 до 100%.
- Воздушно-сухая — влажность 15-20%, в зависимости от климатических условий и времени года.
- Комнатно-сухая — влажность 8-10%.
- Абсолютно сухая — влажность 0%.
Сушка древесины
При продолжительной сушке вода из древесины испаряется, что может повлечь за собой значительные деформации материала. Процесс потери влаги продолжается до тех пор, пока уровень влаги в древесине не достигнет определённого предела, который напрямую зависит от температуры и влажности окружающего воздуха. Аналогичный процесс происходит при сорбции, то есть поглощении влаги.
Уменьшение линейных объёмов древесины при удалении из неё связанной влаги называется усушкой. Удаление свободной влаги усушки не вызывает.
Усушка неодинакова по разным направлениям. В среднем полная линейная усушка в тангенциальном направлении составляет 6-10%, а в радиальном — 3,5%. При полной усушке (то есть такой, при которой вся связанная влага удалена) влажность древесины снижается до предела гигроскопичности, то есть до 0%.
Важно: При неравномерном распределении влаги при сушке древесины в ней могут образовываться внутренние напряжения, то есть напряжения, возникающие без участия внешних сил. Внутренние напряжения могут являться причиной изменения размеров и формы деталей при механической обработке древесины.
Свойства древесины напрямую определяют свойства деревянных изделий. При избыточной или недостаточной влажности древесина обычно впитывает или отдаёт влагу, соответственно увеличиваясь или уменьшаясь в объёме.
Для предотвращения деформации в помещении необходимо поддерживать постоянную температуру и влажность. Оптимальная температура в помещении должна составлять приблизительно 20°C, а оптимальная влажность воздуха — 40-60%.
Определение влажности древесины
С помощью влагомера
Для определения влажности древесины в бытовых условиях пользуются специальным прибором — электровлагомером. Действие прибора основано на изменении электропроводности древесины в зависимости от её влажности. Иглы электровлагомера с подведёнными к ним электропроводами вводят в дерево и пропускают через них электрический ток, при этом на шкале прибора сразу отмечается влажность древесины в том месте, где введены иглы.
Визуальный способ определения влажности
Многие опытные резчики определяют влажность дерева на глаз. Зная виды древесины, её плотность и другие физические свойства, можно определить влажность древесины по массе, по наличию трещин на торце или вдоль волокон древесины, по короблению и другим признакам.
- По цвету коры, её величине и цвету древесины можно распознать спелую или свежесрубленную древесину и степень её влажности.
- При обработке рубанком тонкая стружка, сжатая рукой, легко сминается — значит, материал влажный. Если стружка ломается и крошится, это указывает на то, что материал достаточно сухой.
- При поперечных порезках острыми стамесками также обращают внимание на стружки. Если они крошатся или выкрашивается сама древесина заготовки, это значит, что материал слишком сухой.
Способы сушки древесины
Сушка древесины — это процесс удаления влаги из древесины до определённого процента влажности. Сухая древесина обладает высокой прочностью, меньше коробится, не подвержена загниванию, легко склеивается, лучше отделывается, более долговечна.
Естественная (атмосферная) сушка
Самый простой и доступный способ. Сушить древесину надо в тени, под навесом и на сквозняке. При сушке на солнце внешняя поверхность древесины быстро нагревается, а внутренняя остаётся сырой. Из-за разницы напряжений образуются трещины, дерево быстро коробится.
Правила укладки:
- Доски, брус и другие пиломатериалы укладываются в штабеля на подставки высотой не менее 50 см.
- Доски укладываются внутренними пластами вверх для уменьшения их коробления.
- Штабель сверху рекомендуется уплотнить тяжёлым грузом для уменьшения коробления.
При естественной сушке на торцах всегда образуются трещины. Для их предупреждения рекомендуется торцы досок тщательно закрасить масляной краской или пропитать горячей олифой или битумом. Обрабатывать торцы нужно сразу после поперечных распилов.
Способ выпаривания (запаривания)
Этот способ использовали на Руси ещё с давних времён. Заготовки распиливают на части, закладывают в чугун, подсыпают опилки из такой же заготовки, заливают водой и ставят на несколько часов в протопленную и остывающую русскую печь при температуре 60-70°C. При этом происходит «выщелачивание» — выпаривание древесины. Заготовка легче обрабатывается, а после окончания сушки меньше растрескивается и коробится.
Способ парафинирования
Заготовки опускают в растопленный парафин и ставят в печь при температуре 40°C на несколько часов. Затем древесина ещё несколько дней просыхает. Такая древесина не трескается, не коробится, поверхность становится тонированной с отчётливым узором текстуры.
Способ запаривания в льняном масле
Посуда из древесины, пропаренная в льняном масле, очень водостойка и не растрескивается даже при повседневном использовании. Заготовка заливается льняным маслом и пропаривается на медленном огне.
Совет мастера: Для получения качественного материала для окосячки и других строительных конструкций необходимо правильно определить влажность древесины и выбрать подходящий способ сушки. Это гарантирует долговечность и надёжность ваших изделий.