Referaat Puidu kuivatamine (0)

Puidutöötlemise õppetool
Referaat
Õppeaines " Puiduteadus "
Puidu kuivatamine
Üliõpilane: Marco Oolo
Juhendaja : Jaan Kers
Tallinn
2014

Sisukord

Sisukord 2
Sissejuhatus 3
Puidu niiskusega seotud probleemid 4
Tasakaaluniiskus 4
Niiskusdeformatsioonid 5
Puidu kuivatuse vajalikkus 6
Puidu kuivatamise levinud moodused ja seosed makro- ja mikrostruktuuridega 6
Kõrgtemperatuurne kuivatus 6
Pidevkuivatus 6
Vaakumkuivatus 7
Kõrgsageduskuivatus 7
Makro- ja mikrostruktuuride seos puidu kuivatamisel 7
Kokkuvõte 8
Kasutatud allikad 9

Sissejuhatus

Valisin antud teema sellepärast ,et see on vägagi aktuaalne ja eelnevalt oli juba tunnis materjali kohta räägitud ning praktikumis ka rakendatud neid teadmisi.
Puit on väga mitmekülgsete kasutusvõimalustega taastutooraine, mis kuulub tänaseni tähtsaimate taimsete saaduste hulka. Puitu kasutatakse ehitusel, tarbeasjade valmistamisel ja väga paljudes muudes kohtades. Puidul on väga palju häid omadusi. Puit on peene paksuse puhul tugev ja elastne. Ta on vägagi vastupidav erinevate keemiliste ainete suhtes. Väga hea soojusisolaator madala soojusjuhtivuse tõttu. Puidust toodetud esemeid on võimalik kasutada ära ka teisel ringil, töödeldes ümber näiteks vanapaberit või kasutades vanat puitu küttematerjalina.
Enne kasutamise on vaja ka puitu töödelda. Enamasti kuivatatakse puit enne selle kasutamisele laskmist. Märja puiduga maju ei ehitata. Puidu kuivatamisel võib tekkida palju ette arvamatuid olukordi . Materjali mõõtmed võivad muutuda, kuivamisest võivad tekkida lõhed ja muutub ka puidu tihedus. Kuidas ja miks see nii on ,sellega saab tutvuda lähemalt minu edasisest materjalist.

Puidu niiskusega seotud probleemid

Tasakaaluniiskus

Puidu kuivatamisel väheneb puiduniiskus, mis võib tuua kaasa endaga materjali muutusi. Näiteks võib niiskusesisalduse vähenedes või kasvanud puus tekkinud pingete kadumisel puit iseeneslikult lõheneda. Teisalt võib põhjustab vee imamisvõime puidu eluaja jooksul kui ka hiljem tema vormi muutumist. Puiduniiskus sõltub ümber oleva keskkonna niiskustasemest. Niiskuse muutused põhjustavad puidu märkimisväärse vormimuutuse ,aga mõjutavad ka tema mehhaanilisi omadusi. Antud halbadest omadustest on võimalik vabaneda muutes samas puidu niiskusekindlaks ja vastupidavaks termopuidu-protsessi abil. Praktikumide tunnis läbiproovitud katsetes tegelesin nii termotöödeldud kui tava puiduga. Termotöödeldud puidul oli tasakaaluniiskus ja niiskusimavus oluliselt väiksemad kui tavalisel puidul. Võrdluseks toon enda katsete tulemustena saadud tasakaaluniiskused kase ja termokase puhul.
Tasakaaluniiskus kasel
Katsekeha
Algkaal
Lõppkaal
Kuivkaal
Algniiskus%
Lõppniiskus%
1
52,83
56,51
48,79
7,65
13,66
2
54,86
59,39
50,70
7,58
14,63
3
51,83
55,52
47,65
8,06
14,18
4
51,21
54,82
47,20
7,83
13,9
5
54,91
58,60
50,60
7,85
13,65
6
55,59
59,57
51,29
7,74
13,9
7
50,71
54,44
46,90
7,51
13,85
8
51,32
54,97
47,39
7,66
13,79
9
50,56
54,32
46,62
7,79
14,18
10
50,95
54,57
46,98
7,79
13,91
Keskmine
52,51
56,271
48,412
7,746
13,875
Tasakaaluniiskus termokasel
Katsekeha
Algkaal
Lõppkaal
Kuivkaal
Algniiskus%
Lõppniiskus%
1
30,90
33,33
30,05
2,75
9,84
2
30,10
33,68
30,25
2,73
10,18
3
27,91
30,09
27,10
2,9
9,94
4
28,68
31,15
27,85
2,89
10,6
5
27,08
29,29
26,29
2,92
10,24
6
28,95
31,32
28,08
3,01
10,34
7
29,72
31,89
28,83
2,99
9,6
8
27,71
29,96
26,88
3,0
10,28
9
28,30
30,59
27,47
2,93
10,2
10
30,03
32,29
29,19
2,8
9,88
Keskmine
29,04
31,359
28,199
2,892
10,11

Niiskusdeformatsioonid

Puidu kuivatamisel mängivad suurt rolli ka niiskusdeformatsioonid. Nagu eelpool mainitud , siis võib see kaasa tuua endaga materjali muutusi. Mitte ainult omaduste muutusi, kuid ka füüsilisi muutusi. Puitmaterjali niisutamisel või kuivatamisel muutuvad ka puidu mõõtmed. Taaskord on siin abi termotöötlemisel. Termotöödeldud puidu deformatsioonid on väiksemad kui tavapuidul. Termotöötluse käigus muutub puit vähem imavaks ja ei ole mõjutatav nii palju niiskusest kui tavapuit. Taaskord toon näite enda katsetest kase puidu korral.
Niiskusdeformatsioonid kasel
Katsekeha
Laiused , mm
Paksused, mm
Deform .
Kokku%
Pundumis-
tegur, %/%
Alg
Lõpp
Deform
Alg
Lõpp
Deform.
1
43,90
44,82
0,92
20,17
20,54
0,35
3,82
0,0382
2
43,73
45,00
1,27
20,23
20,71
0,48
5,07
0,0507
3
43,95
45,06
1,11
20,21
20,59
0,38
4,26
0,0426
4
43,95
44,89
0,94
20,19
20,62
0,43
4,14
0,0414
5
43,92
44,95
1,03
20,16
20,54
0,38
4,1
0,041
6
43,97
45,27
1,3
20,29
20,69
0,4
4,75
0,0475
7
43,96
44,96
1
20,16
20,56
0,4
4,13
0,0413
8
44,01
45,17
1,16
20,17
20,61
0,44
4,65
0,0465
9
44,01
44,96
0,95
20,17
20,57
0,4
4,02
0,0402
10
43,86
45,09
1,23
20,21
20,51
0,3
4,15
0,0415
Keskmine
0,04309
Niiskusdeformatsioonid termokasel
Katsekeha
Laiused, mm
Paksused, mm
Deform.
Kokku%
Pundumis-
tegur, %/%
Alg
Lõpp
Deform
Alg
Lõpp
Deform.
1
32
32,82
0,82
19,28
19,52
0,24
2,5
0,025
2
32,21
33,20
0,99
19,39
19,59
0,2
3,97
0,0397
3
32,32
33,32
0,97
19,18
19,41
0,23
4,06
0,0406
4
33,00
33,88
0,88
19,18
19,37
0,19
3,55
0,0355
5
29,92
30,57
0,65
18,99
19,33
0,34
3,85
0,0385
6
32,54
33,31
0,77
19,22
19,54
0,32
3,91
0,0391
7
33,17
33,00
0,83
19,22
19,40
0,18
3,42
0,0342
8
31,85
32,70
0,85
19,35
19,55
0,2
3,6
0,036
9
32,89
33,74
0,85
19,16
19,34
0,18
3,43
0,0343
10
32,81
33,41
0,6
19,19
19,48
0,29
3,26
0,0326
Keskmine
0,03255

Puidu kuivatuse vajalikkus

Kuiva ja märja puidu mehaanilised omadused on vägagi erinevad. Puidu kuivatamisel tekivad riskid , mis võivad puitu kahjustada. Märjal puidul pole küll riski puruneda või lõheneda, kuid tal on muid halbu omadusi. Arvestades, et puidu tihedus sõltub niiskusest, siis on teada, et puidu elastsus on väiksem suurema tiheduse juures. Elastsus aga suureneb niiskuse kasvades. Niiskel puidul võib tekkida ka seeni või kahjustavaid mädanikke, mis võivad hävitada osaliselt või täielikult puitmaterjali. Ehitusel ei ole sellise puiduga midagi peale hakata. Vaja on saada materjal kujukindlaks ja hästi töödeldavaks. Järelikult tuleb puit kuivatada. Kasvava puu niiskus kuivaine massi suhtes on 65..90% suhtes. Hõredalt laotud virnas saab puit õhkkuivaks (16...20%) mõne aastaga. Kunstliku kuivatamisega saab kuiva puidu (6...8%) mõne päevaga.

Puidu kuivatamise levinud moodused ja seosed makro- ja mikrostruktuuridega

Kõrgtemperatuurne kuivatus

Niiskus materjalis läheb keema ja tekib rõhugradient , mis on peamiseks mõjuteguriks niiskuse eemaldamisel. Kuna niiskus liigub materjalist välja peamiselt rõhugradiendi mõjul, siis on niiskusgradient väike ja ka sisepinged väikesed. Pinged on väiksemad ka materjali suurema plastsuse tõttu kõrgemal temperatuuril. Kõrgtemperatuurse kuivatuse probleemideks on vaigu väljasulamine, materjali tumenemine ja mõningane tugevuse langus.[2]

Pidevkuivatus

Pidevkuivatite kasutamine on otstarbekas ainult suuremahuliste ühetüübilise materjali kuivatamisel transportniiskuseni. Pidevkuivati kujutab endast pikka tunnelitaolist kambrit, milles materjalivirnu nihutatakse perioodiliselt ühe virna võrra edasi kuivati märja otsa poolt kuiva otsa poole, lükates seejuures uue märja virna kuivatisse ja viimase kuiva virna kuivatist välja. Kuivati pikkuses on sujuvalt muutuvad keskkonnatingimused : märja otsa poolt kuiva otsa poole tõuseb pidevalt temperatuur ja väheneb õhuniiskus.[2]

Vaakumkuivatus

Kuumutades ja tõstes rõhku niiskus eraldub puidust. Peale seda niisket õhku jahutatkse ning kondenseerunud vesi vajub vaakumkuivati põhja, mis sealt eemaldatakse pumba abil. Saematerjali paigaldatud andurite abil määratakse kindlaks, kus on kõige suurem niiskus. Siis saadakse teada, kust rohkem kuumutada. [2]

Kõrgsageduskuivatus

Kõrgsageduselektrivälja kasutamine tehnoloogilises protsessis põhineb materjali
kuumenemisel muutuva suunaga elektrivälja mõjul. Elektrivälja võnkumisel muutub
polaarsus vastavalt sagedusele ja materjali polaarsed molekulid püüavad võnkuda faasis
elektriväljaga. Seda indutseeritud liikumist aeglustavad hõõrde-, inerts - ja elastsusjõud,
põhjustades materjali kuumenemist. Kiirelt muutuva elektromagnetvälja toimel kuumeneb
puit seestpoolt kogu mahus.Puidu kuivatamisel kuumutatakse puidus olev niiskus keemistemperatuurini ja auru vaba väljapääsu puudumine puidu kapillaarsüsteemi takistuse tõttu põhjustab ülerõhu tekkimise puidu sisekihtides. Ülerõhk sisekihtides on selle kuivatusmeetodi puhul peamiseks niiskuse eemaldamist põhjustavaks väga efektiivseks mõjuteguriks, mille toimel vaba niiskus surutakse materjalist välja osaliselt vedelas faasis ja ülejäänud puidu niiskus auruna .[2]

Makro- ja mikrostruktuuride seos puidu kuivatamisel

Makrostruktuuride alla kuuluvad puidulõikes nähtvad osad. Makrostruktuuril on väga suur osa mängida puidu kuivatamisel. Kvaliteetses puitutootes ei kasutata tavaliselt oksakohti ega ka putukate, mädanike või seente poolt rikutud puitu. Lõhed võivad veelgi suureneda kuivatamise käigus.
Mikrostruktuurid tulevad appi igasugusel kuivatamisel. Näiteks kõrgsageduskuivastusel saab tänu mikrostruktuuridele puidus toimuda puidu kuivatamine. Kui puuduksid kapillaarsüsteemid ei tekiks ülerõhku, mis on antud kuivatamise peamine niiskuse eemaldamise moodus. Mikrostruktuuride käitumine võib ka muuta puidu omadusi kuivatamisel, nagu tugevus ja värvust.

Kokkuvõte

Puidu kuivatamisel esineb väga palju probleeme. Püüdes parandada kuivatusel vahepeal ühte omadust, võib juhtuda, et see toimub teiste omaduste arvelt. Nagu näiteks termotöötlusel, kus saavutatakse küll parem vastupidavus ilmastikule, kuid kaotatakse jällegi mehaanilises vastupidavuses. Puidukuivatamist on kindlasti vaja, sest muidu ei saada kvaliteetset toodet ning tuleb arvestada, kus kasutatakse töödeldud puitu. Aastatega on välja arendatud palju erinevaid kuivatusmeetodeid, kus kasutatakse väga hästi ära puidu makro- ja mikrostruktuure efektiivseks kuivatamiseks.

Kasutatud allikad

1. http://www.eau.ee/~mhovi/Kuivatusopetus/Scan-TEiR2870-mhovi-0567_001.pdf
2. http://www.e-ope.ee/_download/euni_repository/file/3144/Puidu_kuivatus_ja_h%C3%BCdrotermiline_t%C3%B6%C3%B6tlemine.zip/Saematerjali_kuivatuse_erimeetodid.pdf
3. http://www.e-ope.ee/_download/euni_repository/file/2460/Puiduteadus.zip/Puidu_mehaanilised_omadused.pdf
4. http://et.wikipedia.org/wiki/Puit
5. http://www.e-ope.ee/_download/euni_repository/file/2460/Puiduteadus.zip/Puidu_fuusikalised_omadused.pdf
Tabelid on kasutatud minu enda materjalidest mille olen teinud praktikumide tunnis.
9