Влияние обработки древесины на изменение её линейных размеров: причины и методы контроля

Введение

Древесина — один из самых востребованных материалов в строительстве, мебельном производстве и других отраслях. Её эксплуатационные свойства во многом зависят от того, как она обрабатывается и каким образом изменяется при этом её геометрия. Особенно важным является понимание изменений линейных размеров древесины после различных видов обработки — сушки, термообработки, антисептирования и других методов.

Эти изменения могут привести к деформациям, трещинам и нарушению качества конечного изделия, что, в свою очередь, влияет на долговечность и эстетическую привлекательность продукции. В данной статье подробно рассматривается влияние обработки древесины на изменение её размеров, приводятся примеры и статистические данные, а также даются рекомендации по минимизации подобных явлений.

Физическая природа изменения размеров древесины

Древесина — гигроскопичный материал, её размер зависит от влажностного состояния. Основным фактором, влияющим на изменение линейных размеров, является колебание влажности:

• Набухание — при поглощении влаги волокнами древесины, повышается её размер.
• Усадка — при высыхании древесина уменьшается в размерах.

Усадка и набухание не всегда происходят равномерно по всем направлениям:

• Поперёк волокон — усадка до 6-12% от исходного размера.
• Продольно (вдоль волокон) — усадка минимальна, до 0.1-0.5%.
• По толщине пластины — усадка примерно 3-7%.

Такие разносторонние изменения вызваны строением древесины, имеющей трехмерную орбиту волокон и пор.

Основные факторы, влияющие на линейные размеры древесины

Виды обработки древесины и их влияние на линейные размеры

1. Сушка древесины

Сушка — обязательный этап в подготовке древесины к использованию. В основном используется две технологии:

• Естественная сушка — древесина сушится на воздухе, процесс длительный и сложно контролируемый.
• Камерная сушка — древесину помещают в специальные камеры с контролируемыми температурой и влажностью.

Основная цель сушки — довести влажность до оптимального уровня (обычно 8-12% для внутреннего использования). При этом происходит значительная усадка древесины, чаще всего в поперечном направлении.

По статистике, при снижении влажности с 30% до 12% наблюдается усадка в поперечном направлении в среднем на 4-6%, а по длине всего лишь 0.3-0.5%.

Пример изменения размеров после сушки

2. Термообработка

Термообработка — нагрев древесины при температуре 160-220°C в отсутствие кислорода. Это снижает влагопоглощение древесины и повышает её стабильность.

Уменьшение гигроскопичности ведёт к снижению линейных деформаций: усадка при термообработке уменьшается на 20-50% по сравнению с обычной сушкой. Однако термообработка также делает материал более ломким, что требует аккуратной обработки.

3. Антисептическая обработка и пропитка

Пропитка специальными растворами обычно приводит к набуханию древесины, особенно при использовании водорастворимых средств. Это может вызывать увеличение размеров до 2-4%.

Важно учитывать этот эффект, особенно при изготовлении мебели, чтобы избежать послеусадки и деформаций.

4. Механическая обработка

Строгание, фрезерование, шлифование не влияют напрямую на влажность, но могут привести к локальным напряжениям и деформациям. Например, неправильное направление строгания может вызвать коробление досок.

Методы контроля и минимизации изменения размеров

Чтобы предотвратить или минимизировать проблемы, связанные с изменением линейных размеров древесины, применяются следующие подходы:

Основные методы контроля деформаций:

• Тщательный выбор породы древесины с учётом условий эксплуатации и механических нагрузок.
• Оптимизация процесса сушки — медленное и равномерное снижение влажности.
• Использование термообработки для повышения стабильности и уменьшения гигроскопичности.
• Адекватная пропитка, учитывающая будущие изменения размера.
• Правильное планирование размеров и допусков при изготовлении изделий из древесины.

Совет мастерам и производителям

«В работе с древесиной крайне важно учитывать не только её текущие размеры, но и возможные изменения после обработки и в процессе эксплуатации. Практика показывает, что правильное сочетание сушки и термообработки — залог долговечности и качества изделий. Недооценка этих процессов часто приводит к браку и дополнительным затратам на переделку.»

Заключение

Изменение линейных размеров древесины при обработке — естественное и неизбежное явление, обусловленное её природными свойствами. Главным фактором здесь выступает изменение влажности, которое влияет на усадку и набухание.

Различные виды обработки — от сушки и термообработки до пропитки и механической обработки — оказывают разное влияние на геометрию материала. Понимание этих процессов и правильный выбор технологий позволяют минимизировать негативные последствия, связанные с изменением размеров древесины.

В итоге, качественный контроль влажности, адекватные технологии обработки и грамотное проектирование изделий помогают обеспечить стабильность древесины и долговечность продукции.