DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
| ŠUMARSKI LIST 1-12/1945 str. 69 <-- 69 --> PDF |
Dr. Ing. J. HRIBAH (Zagreb): KEMIJSKI NAČIN SUŠENJA DRVENE GRAĐE (.......... ..... ....... ............. ....) Kod običnog današnjeg načina sušenja drvene grade bilo vani na zraku ili u sušionama dolazi, kako je poznato, često do jačeg izbacivanja, savijanja, te štetnog pucanja i kvarenja sušene robe. Prebrzo sušenje i isparivanje vlage sa površine može naime uzrokovati prevelike razlike u sadržaju vlage između površinskog sloja i unutrašnje česti. Vanjski sloj, koji bi se zbog manjeg sadržaja vlage više stezao od vlažnije unutrašnje česti, bit će napregnut na vlak, a unutrašnji slojevi na tlak (SI. 1), koji je po svojoj apsolutnoj vrijednosti uvijek manji od vlačnog naprezanja. Pređe li ovo vlačno naprezanje relativno uskog površinskog sloja granicu otpor-. ^ nosti, doći će do pucanja. Nastale puko- Cl ^ tine idu uvijek u radijalnom smjeru, oko- ;5 * mito na godove, jer je čvrstoća drva u tan-^ gencijalnom smjeru razmjerno najmanja, <. i vlaga kod mnogih vrsti drva samo 1/8—1/10 od ^1 JSr?^^ čvrstoće na vlak u smjeru vlakanaca, t. j . \ ^^ osi stabla. Što je veće procentualno steza-\/<. > nje kod neke vrsti drva, to veće može biti ^ „ ji spomenuto vlačno naprezanje vanjskog /\ "+" viae no naprez, sloja, a prema tome i tim veća opasnost / \ -ilc/Čno ~»~ pucanja prilikom sušenja. .\ Da se spriječi takvo pucanje, treba pre-^^AVW - \\\ V ma tome izbjegavati prevelike razlike u ^*-*»a > \, ., >\\\ . sadržaju vlage između površinskog sloja i unutrašnje česti presjeka. Taj važni za-Si. lg Razdioi>a vlage kod običnog načhm datak nije uvijek lako ispuniti usprkos sušenja drvene građe stalne kontrole ni u najmodernijim sušionama, te redovno dolazi do određenog postotka raspucale građe. Uzrok tome leži djelomice u samoj sušioni: ne jednolika razdioba temperature, rel. vlage zraka te brzine strujanja zraka unutar sušione, a dobrim dijelom i u eventualnim većim razlikama kod jedne te iste vrsti drva s gledišta mehaničkih svojstava, difuzije vlage kao i početnog sadržaja i razdiobe vlage. Kod deblje građe dolazi to naročito do izražaja. Stoga i njezino sušenje znači težu zadaću. Pogotovu to vrijedi za tvrđe vrsti drva, kod kojih je spora difuzija i visok početni sadržaj vlage. Zbog navedenih poteškoća i opasnosti pucanja deblje građe pokušalo se pred nekih 10 godina tzv. kemijskim načinom sušenja, koji je po svojim dotadašnjim — pretežno još laboratorijskim1) — povoljnim rezultatima probudio razumljivi interes praktičara. Nešto veća praktička primjena toga postupka ostala je do danas — koliko mi je poznato — ograničena samo na američki kontinent, premda može biti od interesa za svaku zemlju s jačom drvnom industrijom. Postupak se sastoji u tome, da se vanjski, površinski sloj svježeg drva pomoću namakanja u prikladnoj otopini impregnira nekom higroskopnom tvari, na pr. kuhinjskom soli, koja će vući vlagu iz unutrašnjosti na sebe, držeći istodobno vanjski sloj razmjerno vlažnim. Ova ideja nije nova. Tako na pr. postoje dva patenta iz god. 1883. i 1894., koji zaštićuju ovakova dva postupka. Isto tako već od pamtivijeka vlada u nekim primorskim zemljama, na pr. u Japanu, običaj, da se svježe posječeno drvo prije stavljanja na zračno sušenje namače kroz dulje vrijeme — jednu godinu a i više — u slanoj morskoj vodi. Čine to i naši primorci, kad pripremaju drvo za gradnju čamaca. Poznato je također, da je dobro posipati površinu dasaka solju, da se spriječi ili bar ublaži pucanje prilikom sušenja, a već nastale sitnije pukotine na taj način se zatvaraju i prividno gube. ´) Na pr. na univerzitetskom Forest Products Laboratory u Madisonu, Wisconsin. USA. 63 |
| ŠUMARSKI LIST 1-12/1945 str. 70 <-- 70 --> PDF |
Teoretsko razjašnjenje ovoga postupka bilo bi slijedeće: Prema Eaoultovo m zakonu2) o tlaku pare otapala iznad razređenih otopina izlazi, da će tlak vodene pare, a prema tome i relativne vlažnosti okolišnog zraka iznad površine neke solne otopine biti niži od tlaka pare iznad površine čiste vode, i to tim niži što je veća koncentracija otopine. Tako je na pr. pokusom nađeno za zasićenu otopinu kuhinjske soli u vodi, da tlak vodene pare iznad otopine iznosi približno samo 75°/o od tlaka pare iznad otopine čiste vode iste temperature. Zasitimo li stoga površinski sloj neke vlažne gredice solnom otopinom, prodirat će vlaga iz sredine gredice, u kojoj nema soli, prema površini kao mjestu nižega tlaka pare. Sredina bloka će se dakle sve više sušiti, dok će površinski sloj ostajati i dalje vlažan. Ovo putovanje vlage iiz unutrašnjosti gredice ići će sve dotle, dok i u sredini gredice ne bude poi i stignut isti tlak pare od 75°/o, koji vlada ha i i / / u nasoljenom površinskom sloju, što znači / mpt "*&7. S Aa a, / do nekih 15—16°/o vlage. Želimo li sušenje j Ci nastaviti na još niži sadržaj vlage, treba s i / najprije sniziti rel. vlagu vanjskog zraka 1 l . / j \ na ispod 75°/c, što će prouzročiti isti pad -—— pS - — na mpt. tlaka i u naseljenom površinskom sloju, zY kao i tome odgovarajuće isušivanje vanj i ^ " ." ." ** i skog sloja, te povećanje koncentracije i i solne otopine u njemu. Posljedica toga je \ i ^ ´ L#1 1 nastavak gibanja vlage iz unutrašnjeg 20 ^ ]~~foo? dijela gredice prema površini, sve do časa ´re/. v/ažnos/ zraka izjednačenja tlakova pare. Koliki će biti sadržaj vlage u površinskom sloju, im SI. 2. Dijagram higroskop. ravnoteže pregniranom sa kuhinjskom soli, te u unutrašnjem dijelu gredice, i to kod odre đene rel. vlage vanjskog zraka, pokazuje nam pregledno dijagram na si. 2. Kod 75% rel. vlage imat će na pr. površinski sloj oko 27°/o vlage, dok će unutrašnji dio moći da se isuši na nekih 15—16% vlage. Vidi se dakle, da će na koncu sušenja površinski sloj uvijek biti vlažniji od unutrašnjih slojeva, koji će prema tome nastojati da se i stegnu više. Posljedica toga stezanja jest opterećenje površinskog sloja na tlak, a unutrašnjeg dijela na vlak, dakle baš obrnuto onome, što imamo kod običnog sušenja, tako da do pucanja površine ne bi ni dolazilo. TJ stvari nastoji se po mogućnosti izbjegavati ovo tlačno naprezanje površinskog sloja tako, da se pomoću sniženja rel. vlage vanjskog zraka proizvede nešto brže sušenje i stezanje površine i na taj način izbalansira ova naprezanja. Što se tiče razdiobe vlage unutar c: bloka za vrijeme namakanja u solnoj oto1 1 pini, interesantno je spomenuti slijedeće: Nakon nekog vremena od početka nama i % v/a kanja sol je prodrla u dovoljnoj koncentraciji do određene dubine ispod površine, tako da nastupi življe sušenje unutrašnje česti, što se može konstatirati i na opadanju težine. Sadržaj vlage opada počevši od same površine prema unutrašnjem rubu slane zone; a odatle prema centru raste normalno kao kod običnog zračnog SI. 3. Razdioba vlage od površine prema sušenja (SI. 3.). Drži li se drvo predugo u sredini kod kem. načina sušenja solnoj kupki, primat će površina više vode nego li se izvlači iz sredine, tako da drvo nakon prvog sušenja na težini postaje ponovno sve teže. Tada ga treba izvaditi iz kupke i nastaviti sušenjem na zraku, odnosno u sušioni. Takova neobična razdioba vlage s minimumom negdje ispod površine uzrokuje i izvjesna lokalna vlačna naprezanja, pogotovo u graničnom sloju između solju zasićene površine i vlažne sredine. -) Taj zakon glasi: In plp´ == i.n/N, gdje znače: n količinu otopljene soli u molima, N količinu otapala (na pr. vode) u molima, p tlak pare otapala nad površinom čiste tekućine, p´ tlak pare otapala nad površinom otopine, i broj između 1 i 2 prema van t´ Hoff u. Točnije vrijednosti daje ovaj zakon općenito samo za razređene otopine s malom količinom otopljene tvari. 64 |
| ŠUMARSKI LIST 1-12/1945 str. 71 <-- 71 --> PDF |
Brzina prodiranja soli, odnosno sušenja u kupki ovisi naravno o vrsti soli, o zasićenosti i o temperaturi kupke. , , Kod kemijskog načina sušenja razlikujemo prema tome dvije faze rada: najprije namakanje građe u kupki i zatim sušenje izvan kupke u sušioni. Namakanje se vrši u drvenim tankovima, napunjenim zasićenom Oitopinom, koja se grije parnim cijevima i ujedno miješa, da se spriječi taloženje soli. Drvo se namače tako dugo, dok sol ne prodre 12—15 mm duboko. Količina dil´undirane soli ovisi kod inače iste površine o trajanju namakanja, a ovo opet prvenstveno o debljini građe. Građa od 1" traži do 14 sati namakanja, od 3" već 2 dana, od 6" do 7 dana, a od 12" i do 14 dana.* Izvjesno sušenje unutarnjih slojeva obavi se — kako je spomenuto — i za vrijeme namakanja, i to u povoljnom slučaju izvlači se sva slobodna nadhigroskopska i manji dio higroskopske vlage. Po ukupnoj količini to može biti i najveći dio vlage, koji treba ukloniti. Ipak delikatnije je sušenje i izvlačenje higroskopske vlage iz unutrašnje česti, te sušenje impregniranog površinskog sloja u sušioni. Sušenje u sušioni vrši se najprije kod 60—70° C i 75°/o rel. vlage zraka. Kada je prosječna vlaga drva pala na samo 16—17°/o, snizuje se rel. vlaga zraka na 70% i niže, a temperatura eventualno nešto povisuje, tako da na koncu sušenja, na pr. kod građe presjeka 12"X12" sa 12% vlage, vlada u sušioni rel. vlaga zraka od 65% i temperatura 75—77» 0. : i Što se tiče trajanja sušenja kod upotrebe ovoga postupka evo nekoliko podataka iz američke prakse3-4) Vlažna hrastovina od 2" (praktički težak zadatak) osuši se prosječno na 15% vlage u ukupno 36 dana. Isto drvo nesoljeno sušilo se u sušioni uz najbolje moguće uvjete 225 dana, a unatoč tome jače se raspucalo. Drvo duglazije presjeka 6"X12" osušilo se gotovo savršeno na prosječnih 16% vlage u ukupno 34 dana, zajedno s 8-dnevnim namakanjem u kupki, i to kod 70° C. Neimpregnirano sušilo se u sušioni preko 2 mjeseca, a na zraku i preko godinu dana, te raspucalo do 60 mm dubokih raspuklina. Isto drvo, ali većega presjeka, tj. 12"X12" suši se uspješno ovim načinom oko 90 dana. Ćetvrtače presjeka 4" X 4" osuše se u ukupno 16 dana, a neimpregnirane ni u 40 dana nisu se u sušioni valjano osušile. Interesantna je primjena ovoga postupka i kod sušenja tankih, ali čitavih koluta dobivenih poprečnim rezanjem debla, koji dolaze u obzir kao uzorci za školske zbirke, izložbe i dr. Osušiti čitav presjek koluta bez pucanja svakako je teška zadaća i rijetko se može uspjeti zbog postojeće razlike između tangencijalnog i radijalnog utezanja drva. Kada bi oba utezanja bila jednaka, išlo bi boz poteškoća, jer se gibanje vlage u tom primjeru vrši najvećim dijelom u uzdužnom smjeru stabla i to dosta jednoliko po čitavom presjeku. Kako je tangencijalno utezanje drva kod svih vrsti drva veće od radijalnoga, prirodno dolazi u tom primjeru do poznatih radijalnih pukotina. Zadaća se ovdje sastoji u tome, da se razlika između tangencijalnog i radijalnog utezanja učini što manjom, odnosno prirodno utezanje drva dovoljno snizi djelovanjem impregnirane soli. Prema R i e t z u5) pokus je s brezovim kolutom debljine od 1" i promjera oko 60 cm dobro uspio. Kolut je u tu svrhu najprije namakan kroz 4—7 dana u zasićenoj otopini kuhinjske soli, a zatim lagano sušen kod sobne temperature kroz ukupno 4 mjeseca, snizujući real, vlagu zraka postepeno od 70 na 30%. Nezgodno je u ovom pogledu, što kod preniskog sadržaja vlage dolazi do kristalizacije i izlučivanja soli, a to kvari izgled površine. Količina impregnirane soli bila je u tom primjeru sigurno daleko veća nego kod normalnog kemiskog načina sušenja. Što se tiče soli za impregnaciju, ima ih svakako veći broj, koje bi po svojim higroskopskim svojstvima došle u obzir. Takve su: kuhinjska sol, kalcijev klorid, cinkov klorid, magnezijev klorid, boraks, monoamoniumfosfat, natrijev sulfat, soda, invertni šećer i dr. Nisu sve jednako upotrebljive, bilo zbog cijene, bilo s obzirom na njihov ostali loši utjecaj. Neke čine drvo lako upaljivim, druge ga razaraju ili nagrizaju metal, koji dolazi u vezu s drvom. Jedne snizuju električni otpor drva, a druge suviše kvare alat na strojevima za obradu. Kod odabiranja soli uzima se u obzir i početna vlaga drva. Kuhinjska sol može se dobro upotrebiti, * 1" (l col) = 2,54 ... :l) Loughborough : Chemical pretreatnient speeds seasoning. American Lumberman, May 1937. ´) Ti ein a ii n: The newest developments in kiln-drying. Southern Lumberman, June .7. 5) Rietz : Seasoning transverse tree sections without cheeking. Journal of Forestry, March .7. 65 |
| ŠUMARSKI LIST 1-12/1945 str. 72 <-- 72 --> PDF |
kako pokazaše pokusi i dosadašnja praksa, ako je početna vlaga drva iznad 45%. Za manju vlagu poželjno je uzeti invertni šećer ili neke druge kemikalije, koje ne kristaliziraju kod manje vlage. Kombinacija kuhinjske soli i šećera daje u takovim slučajevima također dobro i ne preskupo rješenje. Kadgod treba uzimati u obzir i eventualne klimatske promjene, koje mogu nastupiti na pr. kod dalekih prekooceanskih transporta. Potrošak kuhinjske soli može se računati do 2% od težine osušene građe, već prema debljini odnosno impregniranoj površini građe. Američki stručnjaci6) računaju (1938. g.) sa prosječnim izdacima za kemikalije, i to: 43 centa po 100 m2 građe za kuhinjsku sol i 2,1 dolar po 100 m2 grade za invertni šećer. Tome treba naravno dodati još troškove za radnu snagu uposlenu kod impregnacije, zatim grijanje, uzdržavanje i otpis investicija za kupke. Dobar dio tih troškova ipak se kompenzira uslijed bržeg sušenja u sušionama, koje zbog toga postaju znatno produktivnije i rentabilnije. Prednost je postupka bez sumnje velika: manji postotak pokvarene i bolji kvalitet osušene građe. Jedino što može da smeta široj primjeni postupka jest već spomenuti eventualni loši utjecaj soli. Pronalaskom bolje odgovarajućih vrsta soli otpasti će i taj nedostatak. Konačno još nekoliko redaka o utjecaju nekih soli na utezanje i bujanje drva. Za uspješno sušenje debele građe, gdje´ se obuhvaća osim periferijskih slojeva i dobar dio, a možda i čitav centralni dio debla, važna je ne samo razdioba vlage u drvu tokom sušenja nego i razlika između tangencijalnog i radijalneg stezanja drva, jer kad bi se građu u čitavoj debljini uspjelo istodobno jednoliko sušiti, ipak bi zbog spomenute razlike utezanja dolazilo do jačih deformacija tj. izbacivanja odnosno pucanja, i to tim većih, što je odnosna razlika veća. Pita se, u kojoj mjeri može neka difundirana sol utjecati u tom smislu. Da bi sol mogla reducirati prirodno utezanje drva, mora ona prodrijeti u vlažne stanične stijenke, smjestivši se između micela celuloze. Prilikom sušenja voda će izaći, a sol, koja preostane, sprečavat će utezanje. Slijedeći pokusi imali su za cilj, da se kvantitativno prouči taj utjecaj. Od soli su odabrane u tu svrhu: NaCl, cinkov klorid, barake i natrijev sulfat. Dimenzije drvenih proba bile su 30X30X15 mm, sa stranicom od 15 mm u uzdužnom smjeru stabla, kako bi prodiranje soli i vlage bilo što brže i jednoličnije. Probe su namakane u zasićenim otopinama spomenutih soli kod sobne temperature. Zatim su polako sušene u eksikatoru i na koncu osušene u sušioniku na 0% vlage. Odabrane probe bile su uglavnom iz borovine i bukovine, manjim dijelom iz hrastovine i jasenovine. Na probama iz borovine prostornih težina = 0,47—0,51—0,54 g/cm8 pokazalo se, da kod 15% upite soli NaCl (od suhe težine proba) nastupa redukcija utezanja, i to u radijalnom smjeru oko 2,2%, a u tangencijalnomu oko 2,5°/o. Za količinu iste soli od 40% bila je redukcija utezanja potpuna, t. j . proba u posve vlažnom stanju pokazuje iste dimenzije kao i u posve suhom stanju od 0% vlage. Interesantno je navesti, da je prostor reduciranog utezanja, što ga uzrokuje 40% upite soli dosta veći od volumena upite soli, kao da je upito 60% soli. To je kod soli bilo i za očekivati, jer je samo kod tekućina povećanje volumena jednako volumenu upite tekućine u stanične stijenke. Približno ista razlika zapažena Je i kod nižih postotaka soli u drvu. Tako je na pr. kod 15% NaCl iznosila redukcija volumena kao da je upito 20% soli. Doda li se osušenim probama borovine sa 40% soli vode, ne dolazi više do povećanja volumena. Ta se voda smještava djelomice u još preostali prazni prostor između čestica soli (oko 9% vode za borovinu), a višak u stanične šupljinice. Kod tvrđih vrsti drva prodiranje je soli u stijenke znatno teže i manje, te je i postignuta redukcija utezanja relativno manja. Tako na pr. bukovina prostome težine = 0,66—0,68 g/cm3 upila je samo 8% NaCl i pokazala redukciju utezanja u radijalnom smjeru oko 0,8%, a u tangencijalnom smjeru 1,1—1,2%. Što se tiče utjecaja ostalih soli, pokazuje nam pregledno tablica. Pokus doduše nije tjeran do maksimalno mogućeg upijanja (najmanje je tra jalo 3 tjedna), ali se ipak može zaključiti, da NaCl znatno lakše prodire u stanične stijenke, i to u borovinu (meko drvo) brže i više nego u bukovinu (tvrdo drvo). Iz navedenih mjerenja slijedi, da se kod kemijskog načina sušenja može očeki vati nešto veća redukcija utezanja samo u vanjskom sloju, i to u prvom redu kod deblje građe, koja se dulje vremena mora namakati. Prema tome će se i povoljno ") Nelson : Chemical seasoning to prevent checking. Tiinlierman, July 1938. 66 |
| ŠUMARSKI LIST 1-12/1945 str. 73 <-- 73 --> PDF |
Borak s | Cinkov klorid | Natrij ev sulfat Bor. Jasen. 1 Bor. Hrast. Hrast. Jasen. Bor. Upito soli 4 % 17 , 9 7o 7 7o 2,5 7c 2,5 7o 4-5 7o Redukc. utezanja: radijalno: tangencijalno: 0,5 /. 1.6 % — i 7o 1,6 7. 0,4 7o 0,5 7o — 0,87. 0,7 /. ...% o,3 7. U stan. stijenke smješteno soli najviše .,. /. malo 5 7» 2,5 7o malo do 1 /. do 1 7, djelovanje impregnirane soli u većini slučajeva sastojati više u relativno bržem isušivanju unutrašnje česti drva i istodobnom sprečavanju prenaglog sušenja površinskog sloja. Izniman je i praktički rijedak slučaj: sušenje tankih koluta dobivenih poprečnim rezanjem debla, u kojem se djelovanje impregnirane soli sastoji primarno u redukciji utezanja drva. Kao karakteristično, a svakako i korisno, treba spomenuti i zapaženu veću redukciju utezanja u tangencijalnom smjeru od one u radij alnomu. ..........: ..... ......... .............. ........ . ............. ............ ........... ...... ....... ...... ..... .... ... ...... . ....... ......... .......... .......... .. ....... .......... ........... ....... ..... ........ . ...........), ... ............ ............. ...... ....... .. ....... . .......... ....... ........... ...... ....... . ............ ....... ....... .......... ..... ... ...... .......... ....... ........ ......... ....... ...... ....... |