Na czym polega sezonowanie drewna?

Drewno jest jednym z najbardziej popularnych materiałów konstrukcyjnych, stosowanym jako elementy nośne i wykończeniowe. Używa się go również do produkcji mebli oraz wielu przedmiotów codziennego użytku. Wciąż jest też wykorzystywane jako materiał opałowy. Dla zapewnienia najlepszych parametrów użytkowych oraz estetycznego wyglądu musi być jednak wcześniej odpowiednio przygotowane, m.in. za sprawą sezonowania i suszenia.

Znaczenie optymalnego poziomu wilgotności i sezonowanie drewna

Drewno, podobnie jak większość organizmów żywych składa się w znaczniej części z wody. Znajduje się w nim zarówno woda związana, na którą składa się woda występująca na poziomie komórkowym, jak i woda wolna, która znajduje się w odpowiedzialnych za jej transport naczyniach. Tworzą one wraz z cewkami system pozwalający na podciąganie i rozprowadzanie wody po całym drzewie przez słoje roczne oraz kierowanie jej do poszczególnych komórek. Tuż po ścięciu drzewa w drewnie znajduje się więc znaczna ilość wody, zależna od jego gatunku oraz pory roku, w jakiej zostało pozyskane. Największa koncentracja wody występuje w warstwie bieli, gdzie znajdują się nowe przyrosty roczne, a najmniejsza w twardzieli. Obecność dużej ilości wody jest niepożądana, ponieważ wpływa na właściwości mechaniczne drewna, znacznie je zmniejszając, jest także środowiskiem dla rozwoju pleśni i grzybów, a nierzadko sprzyja rozwojowi niszczących drewno pasożytów i mikroorganizmów. Jednym z najważniejszych zadań, które trzeba wykonać, zanim drewno będzie się nadawało do użytku, jest zmniejszenie wilgotności w procesie sezonowania – wyjaśnia przedstawiciel firmy LIMBOR, która zajmuje się dostarczaniem drewna oraz płyt drewnopochodnych.

Sezonowanie drewna pozwala na pozbycie się większości wody i wyrównanie jej zawartości z tą, jaka znajduje się w powietrzu atmosferycznym. W zależności od pory roku waha się ona od około 12 do 22%. Dobrze wysezonowane drewno zawiera jej jednak średnio około 15%. Proces sezonowania jest prowadzony na wolnym powietrzu, tak by w kontakcie z nim wilgoć uwalniana stopniowo z wnętrza mogła być odparowywana za sprawą konwekcji. Jest to przekazywanie ciepła z powierzchni ciała fizycznego do cząsteczek otaczającej je cieczy lub gazu, w typ przypadku powietrza. Transport wody z wnętrza drewna następuje dzięki zjawisku dyfuzji, w ramach której woda przemieszcza się z rejonów cieplejszych znajdujących się wewnątrz do chłodniejszych położonych na zewnątrz.

By suszenie drewna na wolnym powietrzu mogło być skuteczne, musi ono być chronione przed ryzykiem opadów atmosferycznych, sezonowanie odbywa się więc zawsze w wiatach lub niekiedy we wnętrzu budynków. Drugim niezmiernie ważnym czynnikiem jest zapewnienie optymalnego poziomu przepływu powietrza. W czasie sezonowania może dochodzić do wielu niekorzystnych zjawisk powodujących obniżenie wartości użytkowej drewna, a nawet jego zniszczenie. Niebezpieczeństwa związane z sezonowaniem to przede wszystkim ewentualne inwazje szkodników, możliwe zmiany wybarwienia oraz rozwój grzybów lub pleśni. Zbyt szybkie oddawanie wilgoci z wnętrza drewna oznacza także ryzyko pękania wierzchnich jego warstw.

Wadą suszenia drewna na wolnym powietrzu jest brak możliwości dokładnego  regulowania ostatecznego poziomu wilgotności. Problemem jest również czas, jaki jest potrzebny do obniżenia wilgotności do wymaganego poziomu, dlatego proces sztaplowania i suszenia w warunkach naturalnych jest wspomagany lub zastępowanymi innymi metodami. Do najczęściej wykorzystywanych należy suszenie komorowe oraz suszenie ciśnieniowo-próżniowe w różnych odmianach, także ze wspomaganiem przy użyciu dodatkowych środków.

Metody wspomaganego suszenia drewna

Suszenie drewna za pomocą wysokiej temperatury oraz przy dodatku różnych substancji chemicznych, a także m.in. działaniu niskiego ciśnienia czy prądu elektrycznego jest sposobem na znacznie szybsze pozbywanie się wody z wnętrza drewna, a w zastosowaniach przemysłowych pozwala na zwiększenie efektywności pozyskiwania materiału. Dość często metody suszenia przyspieszonego są wykorzystywane po wstępnym sezonowaniu litego drewna. Podstawową metodą suszenia drewna jest suszenie powietrzem, w którym do komory jest dostarczany stały strumień nagrzanego powietrza o niskiej wilgotności. Bardziej efektywne i szybsze jest suszenie podciśnieniowe, zwane niekiedy próżniowym, podczas którego w komorze jest znacznie obniżane ciśnienie. Proces ten sprawia, że woda znacznie szybciej jest „wyciągana” z drewna. Dzieje się tak dlatego, że w wysokiej temperaturze, która panuje w komorze suszarki, woda znajdująca się w drewnie ulega zmianie w parę. W tej postaci wydostaje się ona z wnętrza drewna o wiele szybciej i efektywniej.

Poza suszeniem powietrznym drewno może być też suszone za pomocą przegrzanej pary lub spalin, także w połączeniu z promieniowaniem podczerwonym. Suszenie drewna w spalinach, czyli mieszance dwutlenku węgla i powietrza jest bardziej efektywne ze względu ich wyższe ciepło właściwe, a tym samym szybsze parowanie wody. Podobny jest mechanizm suszenia drewna w przegrzanych parach. W tym celu wykorzystuje się substancje, które nie mieszają się z wodą. Sposobem na suszenie drewna jest również stosowanie cieczy np. oleju krezolowego. Drewno jest umieszczane w autoklawach, a następnie poddawane działaniu gorącego oleju, co powoduje szybkie odparowywanie wody. Plusem będzie tu jednoczesne impregnowanie drewna.

Jednym ze skuteczniejszych i szybszych sposobów suszenia drewna jest stosowanie komór dielektrycznych z suszeniem podciśnieniowym. Wykorzystują one znaczne obniżenie ciśnienia powodujące zmniejszenie temperatury wrzenia. Ponieważ po obu stronach suszonego drewna są umieszczone elektrody, do których dopływa prąd o dużej częstotliwości, zwykle powyżej 13 MHz, wewnątrz drewna dochodzi do niewielkich drgań cząstek wywołujących wzrost temperatury. Powstająca para wodna w krótkim czasie jest odprowadzana na powierzchnię i kondensuje na znajdującej się w urządzeniu chłodnicy.

Problemem związanym ze sposobami przyspieszania suszenia drewna są niebezpieczeństwa związane z gwałtowną zmianą jego parametrów. W efekcie szybkiego odparowania wilgoci w strukturze drewna dochodzi do nierównomiernego rozkładu naprężeń, co powoduje zmiany kształtu, tzw. paczenie się drewna. Jest ono spowodowane tym, że ciecz jest wyprowadzana z drewna w różnym stopniu w zależności od miejsca, a cząsteczki wody znajdujące się między włóknami celulozy zmieniają ich rozkład. Kolejnym zagrożeniem jest powstawanie pęknięć, związane ze zbyt szybkim suszeniem zewnętrznych warstw. Sposobami na ograniczenie możliwych uszkodzeń i pojawiania się rozmaitych defektów jest ścisła kontrola nad wszystkimi parametrami procesu, a często również nasycanie drewna odpowiednimi substancjami chemicznymi pozwalającymi na stabilizowanie jego składu.

Dobrze wysuszone drewno oznacza zmniejszenie możliwości skurczu, związanego ze zmianą jego wymiarów przez dopasowanie wilgotności do warunków, w jakich materiał będzie eksploatowany. Drewno o optymalnej wilgotności charakteryzuje się wysoką wytrzymałością mechaniczną oraz podatnością na wszystkie metody obróbki mechanicznej. Zdecydowane zmniejszenie poziomu wilgotności wpływa na obniżenie ryzyka inwazji owadów oraz pojawienia się grzybów i pleśni.