Дефекты сушки:
химическая окраска древесины
(Дерево.ru сентябрь-октябрь 2005 года)
Мы уже не раз писали о том, сколько проблем и сложностей возникает в процессе сушки пиломатериалов. В данной статье основное внимание уделено причинам нехарактерного или нежелательного изменения окраски древесины в процессе ее сушки.
К величайшей досаде деревообработчиков, зачастую случается так, что пиломатериал, изначально, казалось бы, высокого качества, после сушки в сушильных камерах приобретает постороннюю окраску. Финансовые средства, затраченные на приобретение сырья, труд многих работников, энергорасходы, ожидания заказчиков, надежды на прибыль — все сразу перечеркивается после того, как из сушильных камер достают пиломатериалы или заготовки с появившейся на них «синевой», темными или светлыми полосами, или же с окраской, не характерной для данной породы древесины.
Причины появления окраски Нежелательная или нехарактерная для древесины окраска может возникнуть:
• в еще растущем дереве;
• при хранении древесины;
• во время сушки;
• из-за воздействия света, воды или попадания на древесину химических веществ.
Назовем несколько основных причин появления окраски древесины в процессе сушки в сушильных камерах:
• химические реакции в клетках древесины;
• последствия грибного поражения древесины;
• воздействие бактерий;
• контакты поверхности древесины с металлом (железо, цинк).
Наличие или комбинация этих факторов в древесине может привести к интенсивному и непредсказуемому изменению цвета.
Окраска заболони
Наиболее уязвимой и подверженной окраскам частью древесины является заболонь. В заболонной части растущего дерева находятся живые паренхимные клетки, которые отсутствуют в ядровой древесине. В спиленном дереве паренхимные клетки могут жить еще некоторое время. Если пиломатериалы будут выпилены из такой древесины, то в итоге могут возникнуть проблемы с ее нехарактерной окраской, которая появляется в результате продолжающейся жизнедеятельности этих клеток, от воздействия ферментов-энзимов и других химических веществ, выделяемых паренхимными волокнами. Такое поражение древесины приводит к ее потемнению, которое будет еще более интенсивным при окислительных процессах, происходящих при нагреве древесины во влажном состоянии. К «отягчающим» факторам, увеличивающим потемнение, приводит воздействие гнилостных и аэробных бактерий, которых привлекает заболонная часть древесины. Она содержит сахара и крахмалы, служащие питательной средой для развития как бактерий, так и плесневых грибов.
Химические окраски заболони являются результатом окисления и ферментных процессов, происходящих с химическими составляющими этой древесины. Лиственные породы более подвержены таким реакциям, чем хвойные. Характерным примером подобной химической реакции и, как следствие, приобретения интенсивного красноватого оттенка, является древесина ольхи. Поверхность ольховых пиломатериалов меняет свой цвет в течение одного часа после распиливания в результате соприкосновения с воздухом. Глубина химического окрашивания составляет 1,5 мм от поверхности доски и может быть устранена последующей механической обработкой древесины.
Степень влияния па заболонную окраску древесины зависит от химических компонентов, содержащихся в заболони, а также от температуры сушки древесины при соблюдении одного условия: содержание влаги в древесине должно быть выше точки насыщения волокна. В процессе сушки высокими температурами химические окраски будут проникать вглубь доски. Так, при нагреве досок клена, березы, бука и ольхи до температуры 60°С на начальных стадиях сушки древесины заболонная часть досок этих пород может приобрести коричневую окраску.
Однако могут наблюдаться и противоположные ситуации. Желтовато-коричневый, желтоватый или розоватый оттенок способен проявиться в сырой заболони клена и ясеня во время их сушки в режимах, более мягких по сравнению с предназначенными. Оптимальный график сушки для мебельных заготовок из этих пород древесины обычно начинается при температуре 43"С (при температуре влажного термометра на 5"С ниже), и ее не поднимают выше 55°С до тех пор, пока средняя влажность древесины не опустится до 15%.
У некоторых видов сосны в заболонной части пиломатериалов может проявиться коричневая окраска во время ее сушки на начальных этапах при температурах выше 70°С. Окраски подобного типа могут не проявиться непосредственно на поверхности пиломатериалов. Это происходит потому, что поверхностный слой древесины высыхает еще до того, как начинают действовать энзимы. В глубине доски влажность остается выше, и окислительные процессы приводят к изменению окраски древесины, проявление которой обнаруживают только после механической обработки пиломатериала.
Серо-коричневая химическая окраска может проникнуть на большую глубину в заболонь дуба, ясеня, клена, магнолии, хур¬мы, березы, липы, ели Дугласа. В отличие от окрасок, возникших в результате повышенных температур (по сравнению с рекомендуемыми режимами), эти окраски образуются во время медлительной сушки или мокрого хранения заболонной древесины при относительно низких температурах. В этом случае выделение медленно умирающих паренхимных клеток приводит к потемнению древесины.
Отмечено, что тенденция к появлению окраски и ее разновидностей может распространяться на пиломатериалы, полученные из деревьев, произрастающих в определенных районах.
Окраска ядра
Окраска ядровой древесины во время сушки имеет в большинстве случаев химическую природу. Ядровая древесина под воздействием химических компонентов, содержащихся в ней, однородно темнеет во время сушки у большинства пород. Степень потемнения зависит от химических веществ, содержащихся в древесине, а также от сушильных температур. С ростом температур усиливается потемнение ядровой древесины. Однако есть такие породы, потемнение которых происходит неравномерно.
Примером неоднородной окраски древесины светло-коричневыми пятнами во время сушки может служить тик. Неравномерность окраски развивается под поверхностью доски. Пятна в древесине будут тем темнее, чем выше температура сушки. Поэтому сушка тика происходит при температурах не выше 45°С. Природа появления пятен в древесине тика до конца не изучена. Они могут появляться в древесине деревьев, произраставших в одном районе, и отсутствовать в деревьях другого ареала распространения.
Прокладочная окраска
Прокладочная окраска, не вызванная действием грибов, является по своей сути химической. Она обусловлена теми же причинами. что и в описанных выше примерах. В одних случаях, например, прокладочные окраски появляются вследствие ограниченного доступа кислорода к поверхности древесины под прокладками. При этом потемнение ок-раски древесины, лежащей между проклад¬ками, происходит более интенсивно, чем по-верхности доски, лежащей под прокладками.
В других случаях, когда происходит взаимодействие химических компонентов, содержащихся в древесине, при относительно низкой влажности древесины под прокладками в ее глубине могут создаваться идеальные условия для химических реакций, приводящих к потемнению. Сохранившаяся влага под прокладками может способствовать интенсивному потемнению древесины под ними при переходе сушильного процесса из низкотемпературного в высокотемпературный.
Основной причиной прокладочной окраски является медленная сушка (менее 5% влажности в сутки на начальных этапах) при теплых температурах (10-55°С), когда влажность древесины пиломатериала выше 40%. В этих условиях начинается химическая реакция в древесине, которая, когда пиломатериал высохнет, приведет к изменению ее цвета. Окончательное окисление и изменение цвета древесины может проявиться при влажности ниже 15%, в основном на заключительных этапах сушки при температурах 65°С и выше. Хранение пиловочника в не соответствующих нормальным условиях также может способствовать появлению химических окрасок.
Применение антисептиков, средств, замедляющих действие энзимов и химикатов, а также тормозящих окислительное воздействие, малоэффективно вследствие трудности проникновения вещества вглубь древесины.
Предупредить легче, чем исправить
Возникновение химической окраски можно предупредить, если предпринять ряд мер.
При распиловке круглого леса необходимо:
• в теплое время года использовать свежий пиловочник, заготовленный не ранее двух недель до распиловки;
• в теплое время года укладывать пиломатериал на прокладки в течение двенадцати часов после распиловки; Укладка пакетов, хранение:
• использовать прокладки влажностью 8-10%. Использование прокладок от разборки уже просушенных штабелей предпочтительнее, чем использование новых; использовать прокладки шириной 40-50 мм и толщиной 22 или 25 мм по ГОСТ 3808.1. По данным FPL (США), прокладки могут быть шириной 32 мм при толщине 19-22 мм, толщина их должна быть четко регламентирована для штабелей всего склада и не может отличаться более чем на ±1 мм. Такие прокладки позволяют экономить на материале для их производства и сокращают площадь контакта с поверхностью досок, что способствует ускорению процесса сушки пиломатериалов. На собственном опыте мы убедились в эффективности таких прокладок, конечно, при обеспечении необходимых корректировок условий проведения процесса сушки в сушильных камерах:
• использовать желобчатые прокладки;
• защищать штабелированный пиломатериал с высокой влажностью от дождя, особенно в теплое время года;
• если уложенный пиломатериал не будет загружен сразу после укладки в сушильные камеры, необходимо поместить его в хорошо проветриваемые места под крышами;
• после сушки пиломатериалов в течение нескольких дней необходимо перештабелировать его, размещая прокладки в других местах.
Камерная сушка древесины
При камерной сушке древесины мы рекомендуем соблюдать следующие условия:
• для сушки белой древесины лиственных пород, идущей на финишную обработку в мебели, рекомендуемая FPL (США) скорость продува штабеля пиломатериалов в сушильной камере должна быть выше 2,5 м/с;
• не использовать сушильные камеры для таяния снега, находящегося на сушильных пакетах (снег должен быть сметен со штабеля пиломатериалов перед его установкой в сушильную камеру, к тому же это позволит экономить теплоэнергию), а также для процедуры оттаивания;
• четко следовать разработанному графику сушки древесины, особенно на ее начальных этапах, не превышать допустимую графиками сушки температуру на ее конечных этапах;
• реверсировать направление вентиляции штабелей пиломатериалов каждые два часа;
• на заключительном этапе сушки избегать перекондиционирования пиломатериалов;
• если пиломатериалы находились на складе атмосферной сушки или прошли предварительную сушку, необходимо использовать специальный график сушения в низкотемпературных этапах сушки.
Описание методов исправления ненормальной окраски поверхности древесины мы дадим в следующей публикации.
|
