Гигроскопичность и равновесная влажность древесины

Древесина – гигроскопический материал, способный изменять свою влажность при изменении состояния окружающего воздуха.

Древесина может достичь устойчивой влажности, либо поглощая водяной пар из воздуха (сорбция), либо выделяя его в воздух (десорбция) (рисунок 2.1). Эти процессы не вполне обратимы.

В одинаковых условиях устойчивая влажность при сорбции Wу.с меньше, чем при десорбции Wу.д.

Разность между ними ∆W = Wу.д – Wу.с принято называть показателем гистерезиса сорбции. Водяной пар из воздуха поглощают только стенки клеток.

Конденсации пара в свободную воду практически нет даже в насыщенном воздухе. Однако, если стабильно соблюдается условие φ = 1 в течение очень длительного времени, незначительная конденсация в полостях возможна, но она немедленно прекращается при φ ≤ 0,995.

Влажность предела гигроскопичности – это такое влажностное состояние древесины, при котором она поглотила путем сорбции максимально возможное количество связанной воды, но не содержит свободной.

Это состояние характеризуется при температуре 15 – 20°С средней влажностью около 30%, как и влажность предела насыщения клеточных стенок.

Однако в отличие от влажности предела насыщения, который не зависит от температуры, влажность предела гигроскопичности с ростом температуры уменьшается. При 100°С он
составляет 19 – 20%.

При φ ≈ 1 устойчивая влажность равна влажности предела гигроскопичности. При φ ≈ 0 устойчивая влажность сорбции Wу.с стремится к нулю.

Устойчивая же влажность десорбции Wу.д в этом случае оказывается немного больше нуля, т. к. часть адсорбционной воды находится в очень прочной связи с древесиной и не удаляется из нее испарением даже в абсолютно сухом воздухе.

Лишь при температуре выше 100°С устойчивая влажность десорбции в абсолютно сухом воздухе может считаться без большой погрешности практически равной нулю.

Гистерезис сорбции зависит отчасти от состояния воздуха, но главным образом от размеров исследуемого образца древесины.

Среднюю (при сорбции и десорбции) устойчивую влажность называют равновесной влажностью Wр.

Таким образом, за равновесную влажность Wр принимается влажность, которую приобретает измельченная древесина при длительном выдерживании ее в воздухе определенного состояния. Равновесная влажность зависит от температуры воздуха и его относительной влажности.

Устойчивая влажность при сорбции или десорбции для конкретных образцов и сортиментов устанавливается по диаграмме равновесной влажности (рисунок 2.2) с учетом показателя гистерезиса сорбции.

Для древесины камерной сушки, имеющей несколько пониженную гигроскопичность, нужно пользоваться приближенными выражениями

или для сортиментов промышленного размера

При проведении испытаний с целью определения физико-механических свойств древесины ее кондиционируют, приводя к нормализованной влажности. Нормализованная влажность – это равновесная влажность древесины, соответствующая температуре t = 20+2 0С и относительной влажности = 65+5% и в среднем равна 12%.

На практике различают пять степеней влажности древесины (таблица 2.2).

Влажность 18 – 22 % считается транспортной, в период эксплуатации изделий из древесины – эксплуатационной (зависит от параметров среды), в процессе изготовления изделий из древесины – производственной (обычно на 1 – 2 % меньше эксплуатационной).

Влажность коры в свежесрубленном состоянии в среднем составляет у сосны – 120%, у ели – 112%, у березы – 58%. Влажность коры указанных пород после доставки древесных сортиментов на предприятие составляет 60 – 70%.