Dnes je 15.7. – svátek slaví Jindřich

Sušení dřeva

Zveřejněno: 22. 9. 2015

S ohledem na velmi vysoký podíl vody v dřevní hmotě živých stromů (jádro až 50 %, běl až 200 %) a s ohledem na značné tvarové změny dřeva při vysychání je v naprosté většině případů nutné dřevo před zpracováním sušit. Sušení dřeva je značně sofistikovanou disciplínou, která v různých modifikacích provází lidstvo prakticky od počátku jeho existence.

Obr. 2: Tvarové změny výřezů podle umístění na příčném řezu kmenem (Stolařský magazín, 2006)

Mezi hlavní důvody pro sušení dřeva patří:

  • Omezení rozměrových změn daných zejména samovolným sesycháním.
  • Omezení napadení houbami, hmyzími škůdci a dalšími patogeny.
  • Výrazné zvýšení kvality lepených spojů.
  • Výrazně lepší kvalita obráběných povrchů.
  • Umožnění moření, broušení a dalších povrchových úprav.
  • Levnější doprava daná nižší hmotností.
  • Snazší manipulace.
  • Zvýšení odolnosti kovových prvků.
  • Lepší tepelně-izolační vlastnosti.

Voda ve dřevě

Dřevo živých stromů obsahuje vodu vázanou a vodu volnou. Při tvorbě dřeva se voda nejdříve usazuje v buněčných stěnách, hovoříme o vodě vázané. K vyplnění buněk a mezibuněčných prostor dochází až později, vzniká voda volná. K tvarovým změnám dochází až při změně množství vody vázané. Teoreticky by mohlo dojít ke stavu, kdy by buněčné stěny byly zcela nasyceny a buňky a mezibuněčné prostory naopak zcela bez vody. Tento teoretický (v přírodě nemožný) stav nazýváme bodem nasycení vláken (BNV). Bod nasycení se v závislosti na dřevině a roční době pohybuje v rozmezí 25–35 %.

Z výše uvedeného plyne, že k tvarovým změnám dřeva dochází při poklesu, respektive překročení BNV.

Při snížení vlhkosti dřeva pod BNV dochází k sesychání, rozměry dřeva se zmenšují, naopak při zvýšení vlhkosti do BNV dochází k bobtnání – rozměry dřeva se zvětšují (Klement, 2006).

Ve výčtu vody obsažené ve dřevě je záhodno zmínit ještě třetí skupinu – vodu chemicky vázanou. Ta je součástí chemických sloučenin a není ji možné odstranit sušením, pouze spálením. Celkově se jedná o 1–2 % celkové hmotnosti sušiny (Gandelová, 1996).

Z hlediska technologického rozdělujeme dřevo dle vlhkosti na (Trebula, Klement, 2002):

  • Dřevo vlhké – s vlhkostí do BNV.
  • Dřevo mokré – s vlhkostí nad BNV.
  • Dřevo čerstvé – čerstvě po těžbě.
  • Dřevo předsušené – s přirozeně nebo uměle sníženou vlhkostí v rozmezí 15–30 %.

Tvarové změny dřeva

Jak již bylo uvedeno výše, při poklesu, respektive nárůstu množství vody ve dřevě kolem BNV dochází k tvarovým změnám. Jejich velikost není konstantní ani s rostoucí změnou vlhkosti ani v rámci průřezu materiálem. Velikost tvarových změn závisí na hustotě dřeva a na směru vláken. Všeobecně se dá říci, že dřevo s velkou hustotou podléhá výraznějším tvarovým změnám v důsledku vyššího nasycení vodou. S ohledem na značně rozdílnou distribuci vody v průřezu materiálem, ale také vlivem mnoha vnějších faktorů je deformace dřeva složitý a těžko přesně odhadnutelný proces. K sesychání dochází i u volně loženého dřeva při poklesu vlhkosti pod zhruba 30 %. Sesychání a bobtnání jsou procesy vratné, to znamená, že se změnou vlhkosti dojde k opětovné změně objemu.

Dřevo se sesychá v různých směrech odlišně, hovoří se o diferenciálním seschnutí, které je dané úhlem vláken v buňkách, stavbou buněčné stěny jako takové, letokruhy a orientací vláken ve dřevní hmotě. Z hlediska směru dřevo sesychá:

  • V příčném řezu o 0,1–0,6 %
  • V radiálním řezu o 2,3–7,8 %
  • V tangenciálním řezu o 5,0–12,0 %
Obr. 1: Řezy dřevem (Lexikon dřeva, Aleš Zeidler, FLD, ČZU v Praze)
Obr. 1: Řezy dřevem (Lexikon dřeva, Aleš Zeidler, FLD, ČZU v Praze)

V praxi je velmi důležité respektovat diferenciální rozměrové změny dřeva zejména v konstrukcích v prostředí s proměnlivou vlhkostí, jako je ve stavebnictví, nábytkářství a mnoha dalších odvětvích. Pro instalace, které vyžadují co možná nejmenší tvarové změny, je vhodné vybírat dřevo málo sesychavých dřevin, jako je zejména tis, olše, borovice limba, nebo středně sesýchavých – borovice, smrk, jedle, dub, javor, ořešák. Naopak velmi sesýchavé dřeviny, jako jsou modřín, akát, buk nejsou pro instalace s proměnlivou vlhkostí vhodné. Zároveň je zcela zásadní správně zvolit rozmístění výřezů v kmeni. Obrázek 2 demonstruje tvarové změny jednotlivých výrobků v rámci umístění v příčném řezu kmene.

Sušení

Vlhkost dřeva je vždy žádoucí přizpůsobit jeho budoucímu určení. Vlhkost dřeva na výrobu nábytku by měla být dost odlišná od dřeva na venkovní instalace. Všeobecně se dá říct, že sušení by mělo materiál co nejvíce přiblížit podmínkám, ve kterých bude hotový výrobek umístěn.

Optimální vlhkost dřeva pro různé instalace

Hudební nástroje, speciální lékařské pomůcky: 5–7 %.

  • Dřevo pro výrobu nábytku, kuchyňských linek, podlah, ložnic a podobně: 10 %.
  • Materiál na venkovní okna a dveře: 13 %.
  • Zahradní nábytek, palety, přepravní schrány: 16 %.
  • Pergoly, plotové dílce, dětské prolézačky, mostní dílce: cca 18 %.

Vlhkost kolem 18 % označujeme jako vzduchosuchou, to znamená vzniklou přirozenou cestou sušením na volné ploše.

Přirozené sušení dřeva

Přirozené sušení je způsobem, při němž dřevo vysychá působením vzduchu v atmosféře. Zpravidla je realizováno uskladněním čerstvého řeziva (případně výřezů) do hrání na volném prostranství (obr. 3), případně pod střechou. Nejvýraznější výhodou přirozeného sušení dřeva jsou relativně nízké náklady, velkou část práce při sušení odvede příroda. Není potřeba stavět složitá a energeticky náročná zařízení a ani nároky na obsluhu nejsou nijak vysoké. Největší nevýhodou přirozeného sušení je nemožnost sušení pod vzduchosuchou úroveň (cca 18 %) a také časová náročnost, neboť čerstvé výřezy je pro potřeby vysušení nutné skladovat v řádu let. S dlouhou dobou sušení souvisí i poměrně velké riziko poškození až znehodnocení materiálu vlivem škodlivých činitelů, zejména hub. Proto je zcela zásadní při přirozeném sušení dodržet základní principy. Další neopomenutelnou nevýhodou přirozeného sušení je velká proměnlivost vnějších podmínek. Rychlost a efektivita sušení závisí na mnoha faktorech, jako jsou: směr proudění vzduchu, teplota během dne i během roku, vlhkost prostředí atd.

Voda obsažená v dřevní hmotě má velkou schopnost akumulace tepla. Zejména v teplých měsících je hráň na začátku dne chladnější, než okolní prostředí a naopak v noci může mít teplotu vyšší až o několik stupňů. Z tohoto důvodu může při nesprávném skladování hrozit zapaření a s tím spojené znehodnocení dřeva.

Při tvorbě hráně je třeba dodržet několik pravidel:

  • Čelo hráně musí být zarovnané.
  • Prokladové lišty musí být svisle nad sebou.
  • Výška hráně nesmí přesáhnout trojnásobek její šířky.
  • Základ hráně musí vždy stát na podstavci, aby se zabezpečilo proudění vzduchu.
  • Mezi jednotlivými výřezy ve vrstvě (prkny, hranoly) musí být mezery, které tvoří svislé kanály.
  • Hráň musí být založena na vodorovné podložce (podstavcích).
Obr. 3: Hráň (www.drevostavitel.cz)
Obr. 3: Hráň (www.drevostavitel.cz)

Umělé sušení

Při umělém sušení napomáháme snižování množství vody ve dřevě ať už zvýšenou teplotou, tlakem nebo řízenou cirkulací vzduchu, případně pomocí chemických látek a podobně. Umělé sušení je rychlejší, účinnější a je pomocí něj možné dosáhnout výrazně menší vlhkosti dřeva než při sušení přirozeném. Zároveň lze celý proces sušení kontrolovat a dosahovat tak stanovených výsledků. Zásadní nevýhodou umělého sušení je jeho náročnost na zařízení, energii a obsluhu. Při vysokoteplotním sušení může navíc docházet ke změnám barvy. Výřezy větších dimenzí mohou reagovat na rychlé snižování vlhkosti značnou tvarovou deformací. Povrchové vrstvy materiálu se vysuší rychleji, a tudíž začnou sesychat, zatímco střed výřezu vysychá pomaleji a brání vrchním vrstvám v sesychání, vzniká tak tahové napětí na povrchové vrstvy s následným vznikem výsušných trhlin (obr. 4). V druhé fázi sušení naopak dochází k rychlejšímu sesychání jádra výřezu, které je tak vystaveno tahovým silám a může tak docházet ke vzniku vnitřních trhlin.

Obr. 4: Výsušné trhliny (archiv autora)
Obr. 4: Výsušné trhliny (archiv autora)

Z hlediska teploty rozdělujeme umělé sušení na:

  • Sublimační 30–40 °C,
  • nízkoteplotní 40–50 °C,
  • teplovzdušné 50–100 °C,
  • vysokoteplotní 100–130 °C.

Nejběžnějším zařízením pro umělé sušení dřeva je komorová sušárna (obr. 5). Speciálními modifikacemi můžou být například sušárny vakuové, solární a podobně. Sušárna by měla být navržena tak, aby:

Obr. 5: Komorová sušárna (http://trojan2.webnode.cz)
Obr. 5: Komorová sušárna (http://trojan2.webnode.cz)
  • Její plášť dobře izoloval a zabraňoval ztrátám tepla.
  • Byla zhotovena z odolného, ideálně nerezavějícího materiálu.
  • Byla vybavena řídicím systémem pro přesné ovládání teploty a vlhkosti prostředí.
  • Byla vybavena zvlhčovacím zařízením.
  • Byla vybavena odsávacími a nasávacími komíny o dostatečném průřezu.
  • Topné médium musí mít vysokou teplotu.

Sušení by mělo probíhat tak, aby minimalizovalo poškození materiálu a zároveň, aby bylo co nejvíce efektivní a výsledná vlhkost materiálu byla pokud možno konstantní, to znamená, nekolísala v rámci průřezu materiálem. Fáze vysokoteplotního sušení dřeva:

  • Ohřev – při teplotách pod 100 °C, voda kondenzuje na povrchu dřeva, zamezuje tvorbě trhlin na povrchu, je vhodné doplnit vlhkost prostředí párou, zejména pro již předsušený materiál.
  • První fáze sušení – při 100 °C probíhá rychlé zasušení povrchu.
  • Druhé fáze – teplota povrchu se zvyšuje na 130 °C, jádra na 100 °C, pokles vlhkosti pod BNV.
  • Třetí fáze – vyrovnává se teplota v celém průřezu materiálu.
  • Konečné dosušení – teploty kolem 100 °C, při zvýšené vlhkosti prostředí se upravuje konečná vlhkost materiálu.
  • Ochlazování – postupné snížení teploty na hodnotu vhodnou pro expedici.

Z hlediska poškození materiálu sledujeme následující vady:

  • Tvarová deformace,
  • trhliny,
  • kolaps,
  • napadení houbami a dalšími patogeny,
  • výron pryskyřice,
  • vypadavé suky,
  • zapaření,
  • barevné změny.

Literatura

GANDELOVÁ, L., HORÁČEK, P., ŠLEZINGEROVÁ, J.: Nauka o dřevě. Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 1996.

KLEMENT, I.: Tvarové zmeny dreva při sušení, Stolársky magazín, 2006

TREBULA, P., KLEMENT, I.: Sušenie a hydrotermická úprava dreva, vysokoškolská učebnice, TU vo Zvoleně, 2002

ZEIDLER, A.: Lexikon dřeva, vysokoškolská učebnice, CZU v Praze, 2012

Autor: Ing. Miroslav Gašparík, Ph.D., Ing. Jan Macků, Ph.D.
Foto: viz popisky

Nové

Úbytek účinných látek znamená úbytek přípravků

Zveřejněno 23.9. Na mysli mám samozřejmě úbytek přípravků na ochranu rostlin (dále POR). Je s podivem, že se tak děje pouze v zemědělské oblasti. Nic podobného se neděje například v průmyslu farmaceutickém, ani kosmetickém. Přitom chemie v našich životech je… jít na článek

Je recyklování vyčištěných splaškových vod v závlahách potřebné a žádoucí?

Zveřejněno 19.9. V dnešní době se hodně řeší otázka recyklace odpadních vod. Jde o to zamezit poškozování vodních ekosystémů a zatěžování životního prostředí nežádoucími cizorodými látkami označovanými jako „prioritní polutanty“. Článek přináší přehled současného… jít na článek

Zajímavé exponáty z brněnských veletrhů

Zveřejněno 21.8. Největší veletrh ve střední Evropě vždy přinese pohled na nespočet techniky různých výrobců a značek. Pár zajímavých exponátů si přiblížíme v tomto článku, dalším se podrobněji budeme věnovat v samostatných reportážích v tomto vydání a v… jít na článek