Качество сушки пиломатериалов и требования к сушильным камерам

В последнее десятилетие в российской мебельной промышленности наметилась устойчивая тенденция изготовления мебели из клееной натуральной древесины. Вначале это были простые стеллажные изделия из древесины сосны (полки из щитовых элементов и стойки из бруса).
Основной целью склеивания щитов по ширине и брусков по длине являлось получение формо- и размероустойчивости элементов и изделия в целом.

В дальнейшем технология усложнилась, что отразилось на ассортименте продукции: из клееной древесины стали изготавливать корпусную мебель, кровати, столы и т.д.
Вместе с тем, как показывает опыт, многие предприятия столкнулись с серьезными проблемами. Одной из ключевых оказалась сушка пиломатериалов, являющаяся основной операцией подготовки пиломатериалов к дальнейшей механической обработке.

К качеству сушки пиломатериалов, используемых в производстве мебельного щита, предъявляются самые высокие требования. При этом, кроме видимых дефектов сушки (трещины, коробление и др.), которые прямо влияют на себестоимость изделий за счет увеличения коэффициента расхода пиломатериалов, большую роль играют влажностные показатели качества.

Эти показатели можно образно назвать “миной замедленного действия”. К примеру, если в мебельный щит, состоящий из 10 ламелей по ширине, попадает хотя бы одна ламель с влажностью, значительно отличающейся от допустимой, то вероятность разрушения щита на одной из последующих операций (иногда и в готовом изделии) близка к 100%. Такие ламели могут быть выпилены как из недосушенного материала, так и из центральной зоны неравномерно высушенной по толщине доски, даже если она имеет среднюю влажность равную требуемой. Таким образом, однородность влажностных показателей гарантирует производство качественных изделий из натуральной древесины.

Представленные в таблице показатели соответствуют первой, высшей категории качества сушки.

Выполнение таких высоких требований возможно лишь при условии комплексного решения технических, технологических и организационных элементов сушки.

В данной статье мы рассмотрим первую задачу: технику сушки. Тем более, что это наиболее сложная задача, требующая, как правило, серьезных инвестиций. Обусловлено это, к сожалению, тем, что в России не было и нет ни одного специализированного предприятия по выпуску сушильной техники. А имевшиеся на некоторых заводах цеха, выпускали весьма энергоемкие, не отвечающие необходимым требованиям (и при этом сравнительно дорогие) сушилки. Такие производства были, например, на ИЖТЯЖБУММАШе, Ижевском механическом заводе, Петрозаводскмаше.

В настоящее время ряд фирм организовал выпуск сушильных камер малых вместимостей (10-20 м3). Как показывает практика, продукция этих фирм зачастую сомнительного качества (при многообещающих рекламных проспектах).

На российском рынке в настоящее время представлена и импортная сушильная техника. Следует отметить, что до кризиса 1998 года достаточное количество отечественных фирм приобрело эту технику. Правда, в большинстве случаев единственным критерием выбора была стоимость оборудования. Однако при его выборе необходимо учитывать реальную спецификацию, требования к сушке, климатические условия эксплуатации сушилок, объемы сушки и т.д. Однозначно можно утверждать, что далеко не любое оборудование (даже импортное) способно обеспечить эффективный процесс для конкретных условий того или иного завода.

В связи с этим можно сформулировать ряд основополагающих требований к сушильной технике, которые должны помочь производственникам, как при выборе импортного оборудования, так и при реконструкции имеющихся камер.
К числу этих требований относятся:
Требования к аэродинамике:

В камерах должна быть обеспечена равномерная скорость циркуляции воздуха по материалу.
Скорость зависит от породы и толщины высушиваемых досок. Для тонких досок из древесины быстро сохнущих пород эффективна высокая скорость циркуляции воздуха (2,0-2,5 м/с). Для толстых досок, и особенно трудно сохнущих пород, скорость может быть уменьшена в два раза без снижения производительности камер (качество же при этом будет выше, чем при высокой скорости циркуляции). Таким образом, для эффективного проведения процесса сушки должна быть предусмотрена возможность регулирования скорости циркуляции воздуха, как минимум 2-х скоростным двигателем. Отметим, что низкая скорость необходима при сушке быстро сохнущих пород (при высушивании от 18 до 20% до конечной влажности).

Если в камерах не предусмотрено регулирование объема воздуха, то управлять этим процессом можно с помощью прокладок. Однако, это неизбежно приведет к снижению производительности на 10-15%.
Требования к ограждениям:
- Ограждения должны быть герметичными.
- Иметь надежную внутреннюю влагоизоляцию.
- Иметь оптимальную тепловую защиту с коэффициентом теплопередачи не менее 0,3-0,4 Вт/м2 0С. Это требование обусловлено не только экономией тепловой энергии, но и необходимостью поддержания режимов сушки.
Требования к тепловому оборудованию:
- Камера должна иметь достаточную тепловую мощность, обеспечивающую подъем и поддержание температуры на заданном уровне.
- Калориферы должны быть выполнены из нержавеющих материалов.

Требования к вентиляции камер:
- Вентиляция камеры должна обеспечивать стабильные параметры приточного воздуха как летом, так и зимой (воздух должен поступать в камеру, имея положительную температуру). Это достигается путем применения в камерах систем восстановления параметров воздуха – рекуператоров. При использовании камер без рекуператоров в зимнее время производительность снижается на 20-40%. Причина - поступающий холодный воздух не только конденсирует влагу (что является причиной увеличения срока сушки на первой стадии), но и отрицательно влияет на качество самой сушки. Если использование рекуператоров по какой-то причине невозможно, то необходимо организовать в камере принудительный выхлоп отработанного воздуха, а приток организовать из помещения.

Требования к системам контроля и регулирования процесса:
- Камеры должны быть снабжены психрометрической системой контроля климата. Необходимо заметить, что худшие результаты показывает система UGL – контроль температуры и равновесной влажности древесины, которым снабжены многие импортные сушилки. Исследования показали, что адекватность показаний этой системы хуже, чем у психрометрической. А это означает, что нарушается режим сушки и, как следствие, отрицательно сказывается на качестве высушенных пиломатериалов.
- Камеры должны быть снабжены системой контроля текущей влажности древесины, поскольку распространенное деление процесса сушки по времени приносит наихудшие результаты.
- Регулирование процесса должно осуществляться в автоматическом режиме.

В заключении отметим, что на кафедре технологий деревообрабатывающих производств накоплен большой опыт по реконструкции и разработке проектов новых сушилок, экспертизе импортной техники, совершенствованию технологий и организации сушильных цехов, что может быть очень полезным для производственников.