Střední odborné učiliště stavební, odborné učiliště a učiliště Sabinovo náměstí 16 360 09 Karlovy Vary Bohuslav V i n t e r odborný učitel uvádí pro T1 tuto výukovou prezentaci : 5. Příprava dřeva - SUŠENÍ DŘEVA

5. Příprava dřeva Přípravou dřeva rozumíme technologickou úpravu dřeva a jeho ochranu před znehodnocením. Způsob technologické úpravy závisí na tom, jak se bude dřevo dále zpracovávat a na jaký výrobek bude určeno. Podle toho rozlišujeme technologickou úpravu dřeva sušením, nebo naopak působením vlhka a tepla, tj. hydrotermickou úpravu. Vysoušením na určitou vlhkost upravujeme dřevo zpravidla před jeho zpracováním na konečné výrobky, jako nábytek, okna, dveře, stavební dřevěné konstrukce, atd. Hydrotermická úprava se využívá před zpracováním dýhárenské kulatiny na dýhy, před ohýbáním dřevěných hranolků při výrobě ohýbaného nábytku nebo pro barevné zušlechtění dřeva.

5.1. Sušení dřeva Účelem sušení je odstranění přebytečné vlhkosti ze dřeva odpařením do okolního prostředí. Je to nutná podmínka k tomu, aby dřevo získalo vlastnosti potřebné pro další zpracování a požadované ve výrobku. Sušením se snižuje hmotnost dřeva, zlepšuje se jeho obrobitelnost, snižuje se sklon k sesychání, bobtnání a borcení, zlepšují se fyzikální a mechanické vlastnosti. Současně se snížením vlhkosti pod 20 % dřevo chrání před růstem dřevokazných hub a plísni a suší-li se při teplotě nad 40 °C, zničí se dřevokazný hmyz a jeho zárodky, které se ve dřevě nacházejí. Z těchto důvodů je sušení základní a nezbytnou technologickou úpravou, která v nejvyšší míře ovlivňuje budoucí vlastnosti a jakost výrobku ze dřeva.

Sušení dřeva Sušení dřeva lze rozdělit na dva základní způsoby, a to sušení přirozené a umělé. Přirozené sušení využívá k odpařování vlhkosti atmosférický vzduch s jeho přirozeným prouděním. Je energeticky nenáročné, avšak zdlouhavé, protože závisí na klimatických podmínkách. Umělé sušení prováděné v sušárnách je náročnější a nákladnější, sušení však trvá kratší dobu. Podle toho, jakým způsobem se přenáší teplo ze sušícího prostředí do materiálu, rozlišujeme sušení teplovzdušné, přehřátou parou, dielektrické, kontaktní, atd. Nejpoužívanější způsob umělého sušení je sušení teplovzdušné, kdy se teplo do sušeného dřeva přenáší proudícím teplým vzduchem. Sušení přehřátou parou je založeno na podobném principu jako sušení teplovzdušné a využívá sušící schopnosti přehřáté páry se sníženým obsahem vlhkosti. Při dielektrickém sušení se teplo vyvíjí uvnitř materiálu účinkem elektrického proudu o vysoké frekvenci a kontaktní sušení spočívá v ohřívání sušeného materiálu dotekem s pevným vyhřívaným tělesem. Kontaktní sušení se používá na tenké materiály, například dýhy.

5.1.1 Druhy vody ve dřevě Podle toho, v které části dřevních buněk je voda uložená a jak je na dřevo vázaná, rozlišujeme vodu volnou, vodu vázanou a vodu chemicky vázanou. Voda volná vyplňuje buněčné dutiny (lumeny). Buňky s nejvyšším obsahem vody volné jsou jarní tracheidy v jehličnatém dřevě a cévy v listnatém dřevě, tedy buňky s vodivou funkcí, jejichž úkolem je vedení vody se živinami. Voda volná je v kapalném stavu a snadno ze dřeva uniká. Cévy v jádrovém dřevě některých listnáčů se po odumřeni a vyschnutí buněčného obsahu ucpávají výběžky z okolních parenchymatických buněk, které do cévy vniknou přes ztenčeniny buněčné stěny v důsledku sníženého tlaku v odumřelé buňce. Tyto výběžky (výplně) se nazývají tyly a značně omezuj( pohyb vlhkosti dřevem. Sušení zatylovaného dřeva je obtížné a zdlouhavé. Ztrátou vody volné se nemění objem dřeva, pouze klesá jeho hmotnost.

Druhy vody ve dřevě Voda vázaná je obsažená ve stěnách dřevních buněk. Je v plynném stavu (vodní pára), uložená v mezerách mezi mikrofibrilami (řetězci vytvořenými svazky makromolekul celulózy), které tvoří základ buněčné stěny. V buněčné stěně je vodní pára stlačená velkým tlakem na menší objem a tlačí mikrofibrily od sebe. Při jejím vypařování klesá v buněčné stěně tlak, mikroflbrily se k sobě přibližují, buněčná stěna zmenšuje své rozměry a tím se zmenšuje objem celého dřeva-dřevo sesychá. Odpařování vody vázané je podstatně obtížnější, uniká ze dřeva pomaleji než voda volná. Po uložení suchého dřeva do vlhkého prostředí přijímá dřevo vodu vázanou v podobě vodní páry ze vzduchu. Vodní pára vniká do buněčné stěny mezi molekuly celulózy a tlačí je od sebe. Tím dochází ke zvětšování buněčné stěny a celého objemu dřeva-dřevo bobtná. Voda chemicky vázaná na dřevní hmotu (voda molekulární) je součástí molekul celulózy, které tvoří podstatu buněčných stěn. Proto ji fyzikálním pochodem - sušením nelze ze dřeva odstranit. Uvolňuje se pouze při chemickém rozkladu dřeva. Z praktického hlediska nemá pro proces sušení žádný význam.

5.1.2 Rovnovážná vlhkost dřeva, bod nasycení vláken Dřevo je hygroskopický materiál a má snahu přizpůsobovat svou vlhkost podmínkám prostředí, v němž se nachází, tj. vlhkosti vzduchu závislé na teplotě vzduchu. Vypařuje tedy vodu vázanou do vzduchu, anebo ji ze vzduchu přijímá až do stavu, kdy se vyrovná tlak vodní páry ve dřevě a v okolním vzduchu. Tento stav se nazývá stav vlhkostní rovnováhy (SVR), a dřevo při něm dosáhne rovnovážnou vlhkost. To znamená, že vlhkost dřeva je v rovnováze s vlhkostí a teplotou okolního vzduchu, přičemž je tlak vodní páry ve dřevě a v jeho okolí stejný. Dosažení rovnovážné vlhkosti dřeva v jeho celém průřezu trvá velmi dlouho a závisí na druhu dřeviny, tloušťce materiálu, počáteční vlhkosti dřeva, vlhkosti a teplotě vzduchu, atd. Chceme-li, aby dřevo ve výrobku nepracovalo a bylo tvarově stálé, musíme dřevo vysušit na rovnovážnou vlhkost, která bude odpovídat vlhkosti prostředí, v němž bude výrobek používán.

Rovnovážná vlhkost dřeva,bod nasycení vláken Dřevo je schopno přijímat vodu vázanou ze vzduchu až do úplného nasycení buněčných stěn. Nejvyšší obsah vody vázané ve dřevě se nazývá bod nasycení vláken (BNV). Je to stav, kdy ve dřevě není obsažena žádná voda volná a vlhkost dřeva tvoří pouze maximální množství vody vázané v buněčných stěnách, tj. buněčné stěny jsou nasyceny vodou vázanou (obr. 5.1).

Rovnovážná vlhkost dřeva,bod nasycení vláken Další zvýšení vlhkosti lze dosáhnout pouze přijímáním vody volné v kapalném stavu, například při ponoření dřeva do vody. Vlhkost dřeva při BNV není u všech dřevin stejná, pohybuje se v rozmezí asi od 23 % do 35 % vlhkosti. V dřevařské praxi se z důvodu sjednocení výpočtu uvádí jednotně jako 30 % vlhkosti. BNV tvoří velmi významnou hranici mezi vodou volnou a vázanou, protože vypařováním vody vázané začíná dřevo sesychat. Tato hranice je při sušení velmi důležitá, protože při jejím překročení dochází nejčastěji k poškození dřeva trvalou deformací (kornatěním) nebo výsušnými trhlinami.

5.1.3 Obsah vody ve dřevě Řezivo vyrobené z čerstvě pokácené kulatiny má vysoký obsah vody, který se pohybuje mezi 50 až l00 % vlhkosti. Obsah vody závisí na druhu dřeviny, hustotě, stáři stromu, ročním období a také na tom, v které části kmene se dřevo nachází. Jehličnaté a měkké listnaté dřevo s menší hustotou obsahuje v buněčných dutinách více kapalné vody než tvrdé listnaté dřevo, mladé stromy jsou vlhčí než staré, jádrové dřevo je sušší než bělové a dřevo z vrchní části kmene je vlhčí než dřevo ze spodní oddenkové části. Voda nacházející se ve dřevě se označuje jako vlhkost dřeva. Vyjadřuje se v procentech jako podíl hmotnosti vody ve dřevě k hmotnosti absolutně suchého dřeva (tzv. sušiny dřeva).

Obsah vody ve dřevě Podle obsahu vlhkosti rozlišujeme dřevo: mokré s vlhkostí nad 100 % (při dlouhodobém uložení ve vodě může běl obsahovat i přes 200 % vlhkosti); syrové - čerstvě pokácené s obsahem vlhkosti asi od 50 do 100 °.o; vzduchosuché - vysušené na vzduchu přírodními klimatickými podmínkami ve venkovních skladech, obsahuje 15-20 % vlhkosti (podle ročního období a klimatických podmínek); vysušené uměle v sušárnách na požadovanou rovnovážnou vlhkost podle prostředí, v němž bude zpracováváno a podle toho, kam je výrobek z něho určen. Obvykle se suší na 4-12 % vlhkosti; vysušené na přepravní vlhkost kolem 20 %, obvykle se takto předsouší řezivo a neopracované přířezy, které se budou dosoušet až ve zpracovatelském závodě; absolutně suché s vlhkostí 0 %, vysušené v laboratorních sušárnách za účelem přesného zjišfování vlhkosti pomocí vlhkostních vzorků. Absolutně suché dřevo velmi rychle pohlcuje vodní páry ze vzduchu až do vyrovnání tlaku vodní páry ve vzduchu a ve dřevě.

5.1.4 Zjišťování vlhkosti dřeva Vlhkost dřeva zjišťujeme před sušením, abychom mohli stanovit vhodný sušící režim, po vysušení pro kontrolu, zda má dřevo požadovanou vlhkost a obvykle také v průběhu sušení, abychom mohli kontrolovat jak se dřevo suší a podle toho řídit sušící proces. Přesnou vlhkost dřeva potřebujeme znát také při mechanických a fyzikálních zkouškách dřeva a před jeho zpracováním na jakýkoliv výrobek. Rozlišujeme dvě metody zjišťování vlhkosti, a to pomocí vlhkoměrů anebo vážením (hmotnostní zkouškou).

Zjišťování vlhkosti dřeva 5.1.4.1 Zkouška vážením Zkouška vážením je nejpřesnější způsob zjišťování vlhkosti. Ze zkoušeného řeziva se zhotoví vlhkostní vzorky tlusté 10-20 mm, které se řežou nejméně 25-50 cm od čelního kraje desky, protože čelní kraje řeziva jsou obvykle sušší a zjištěná vlhkost by proto nebyla přesná. Z řeziva tlustého do 30 mm se odřezává 25 cm, z tlustšího 50cm (v praxi se odřezává obvykle takový kus, který je možno ve výrobě účelně využít). Vzorky musí být bez suků a jiných vad, které by mohly ovlivňovat výsledky měření (obr. 5.2). .

Zjišťování vlhkosti dřeva Po uřezání je nutno vzorky ihned zbavit pilin, vytrhaných vláken apod., které by při sušeni mohly odpadávat a zkreslovat měřené hodnoty hmotnosti a zvážit Váží se na technických váhách s přesností na 0,01 až 0,1 g. Při větším počtu vzorků je vhodné vložit je do vzduchotěsných nádob nebo polyetylenových sáčků na dobu, než se všechny zváží. Přitom se vzorky označí (například očíslují), jejich hmotnosti se zapíší a vzorky se vloží do laboratorní sušárny, kde se suší při teplotě 103 ± 2°C až do absolutně suchého stavu, tj. vlhkosti 0 %. Úbytek vlhkosti (klesání hmotnosti) se sleduje pravidelným kontrolním vážením a jsou-li hodnoty hmotnosti při posledních dvou váženích stejné (rozdíl do 0,02g), je dřevo absolutně suché. Vlhkost se vypočítá jako podíl hmotnosti vypařené vody k hmotnosti absolutně suchého dřeva v procentech s přesností na 0,1 % podle vzorce:

Zjišťování vlhkosti dřeva 5.1.4.2 Měření vlhkosti elektrickými vlhkoměry Zjišťování vlhkosti klasickými odporovými vlhkoměry je založeno na měření elektrického odporu dřeva, který závisí na obsahu vody ve dřevě (čím je dřevo vlhčí, tím je menší elektrický odpor). Odporové vlhkoměry mají elektrody ve tvaru jehel, které se zabodnou do dřeva tak, aby elektrický proud procházel dřevem ve směru vláken. Přístroj měří elektrický odpor a na stupnici přístroje se odečítají přímo hodnoty vlhkosti. Tento způsob měření je však použitelný v rozsahu vlhkosti dřeva od 5 do 25 %. Při vlhkosti od 25 do 30 % jsou naměřené hodnoty pouze orientační (nejsou přesné) a při vlhkostech nad BNV nebo pod 5 % jsou tak nepřesné, že měření nemá význam. Nevýhodou tohoto způsobu měření je také poškození povrchu dřeva zabodnutím jehel. Elektronické vlhkoměry mají pružné měrné elektrody, které se dřeva pouze dotýkají. Princip měření je založen na průchodu elektrických vln dřevem. Vlny srovnávají hustotu vlhkého a suchého dřeva a rozdíl se ukáže digitálně jako vlhkost.

5.1.5 Pohyb vlhkosti ve dřevě Sušení dřeva je velmi složitý fyzikální proces. Povrch dřeva se zahřívá od okolního teplého vzduchu a přenosem tepla směrem dovnitř materiálu dochází k pohybu vlhkosti. Přenos vlhkosti uvnitř dřeva se nazývá vlhkostní vodivost. Vlhkostní vodivost dřeva závisí především na: druhu dřeva – při vyšší hustotě (objemové hmotnosti) mají buňky tlustší stěny a menší vnitřní průměr lumenu. Přes tlustší buněčné stěny se vlhkost pohybuje obtížněji; směru vláken - nejvyšší vlhkostní vodivost je ve směru vláken. V příčném směru je podstatně nižší, přitom v radiálním směru (směru dřeňových paprsků) je o něco vyšší než v tangenciálním; umístění dřeva v kmenu - vlhkostní vodivost běli je vyšší než vlhkostní vodivost jádra a vyzrálého dřeva, protože se v nich nachází určité množství odumřelých a ucpaných buněk; teplotě - zvýšením teploty dřeva se zvýší tlak vodní páry a tím i vlhkostní vodivost.

Pohyb vlhkosti ve dřevě Nejdříve ze dřeva uniká voda volná z buněčných dutin v povrchových vrstvách dřeva. Po jejím odpaření se z povrchových vrstev začíná uvolňovat i voda vázaná. Přitom klesá v povrchových vrstvách tlak vody a v důsledku rozdílu tlaku proudí vlhkost z vnitřních vrstev dřeva směrem k povrchu. Vypařování vlhkosti z povrchových vrstev je však rychlejší než prouděni vlhkosti z vnitřních vrstev. V důsledku toho vzniká rozdíl mezi vlhkostí sušších povrchových vrstev a vlhčích vnitřních vrstev. Tento rozdíl se nazývá vlhkostní spád. Jeho velikost závisí na teplotě a vlhkosti okolního vzduchu. Čím je teplota vzduchu vyšší a jeho vlhkost nižší, tím rychleji se vypařuje voda z povrchových vrstev a vlhkostní spád se zvětšuje. Přitom se také zvětšuje rozdíl tlaku vody a vlhkost proudí z vlhčích vnitřních vrstev k povrchovým sušším vrstvám v důsledku zvýšeného tlaku rychleji (rychlost vypařování z povrchu je však vyšší). Příliš velký vlhkostní spád způsobuje vznik velkých napětí ve dřevě a jejich vlivem vznikají ve dřevě nežádoucí vady (deformace, trhliny). Při dlouhodobém vlhčení dřeva může vzniknout opačný vlhkostní spád, kdy jsou povrchové vrstvy vlhčí než středové a vlhkost proudí opačně.

5.1.6 Činitelé ovlivňující proces sušení Jsou to vysoušecí podmínky, které rozdělujeme na hlavní a vedlejší. Hlavními podmínkami jsou teplota, vlhkost a proudění vzduchu, vedlejší podmínky se vztahují k samotnému sušenému materiálu a při umělém sušení také k sušárnám. a) Hlavní vysoušecí podmínky: teplota vzduchu : teplem lze ze všech podmínek nejvíce zrychlit pohyb vlhkosti dřevem a vypařováni vlhkosti z povrchu a tím zkrátit sušení. Čím je teplota vyšší, tím je kratší sušící doba. Proto se suší při co nejvyšších teplotách, ovšem s ohledem na hustotu dřeva a propustnost buněčných stěn. Přirozené sušení probíhá obvykle při teplotách do 30 °C, předsoušení v sušárnách (předsušárnách) při 30 až 60 °C. V sušárnách se jehličnaté dřevo suší při teplotách 60-90 °C, listnaté při teplotách 40-80 °C. Vyšší teploty jsou vzhledem ke zhoršování mechanických vlastností dřeva nevhodné. Teplo při sušení je potřebné k prohřátí sušícího prostředí i materiálu a ke zvýšení vlhkostní vodivosti dřeva. Teplý vzduch lépe pohlcuje vlhkost vypařenou ze dřeva a v neposlední řadě působením teplot nad 40 °C se ničí zárodky škůdců ve dřevě;

Činitelé ovlivňující proces sušení vlhkost vzduchu : vlhkost vzduchu ovlivňuje rychlost odpařování vody z povrchu dřeva. Správná vlhkost vzduchu umožňuje tuto rychlost řídit tak, aby se povrch příliš nepřesušil a nevznikl příliš velký vlhkostní spád. Čím je vzduch sušší, tím je vlhkostní spád větší. V důsledku velkého vlhkostního spádu vznikne velké napětí a poškozeni sušeného dřeva kornatěním nebo trhlinami. Vlhkostí vzduchu se rozumí obsah vodní páry ve vzduchu, který závisí na teplotě vzduchu. Teplejší vzduch je schopen přijmout více vodní páry než stejný objem vzduchu s nižší teplotou. Množství vodní páry v 1 m3 vzduchu vyjádřené v g (gramech) udává absolutní vlhkost vzduchu. Při sušení se vyjadřuje vlhkost vzduchu v % jako relativní vlhkost vzduchu a znamená poměr skutečného množství vodní páry obsažené ve vzduchu (tj. absolutní vlhkosti) k takovému množství, při němž by byl vzduch za stejné teploty a tlaku vodní párou úplně nasycen. Relativní vlhkostí se vyjadřuje sušící schopnost vzduchu. Například při relativní vlhkosti vzduchu 60 % je vzduch nasycen vodními párami jen ze 60 % a je schopen ještě přijmout 40 % vodních par, při vlhkosti 40 % je schopen pojmout ještě 60 % vodních par, atd. Při přirozeném sušení závisí vlhkost vzduchu na klimatických podmínkách. Při umělém sušení v sušárnách se v první fázi sušení udržuje poměrně vysoká relativní vlhkost (nebezpečí přesušení povrchu a poškození dřeva), a to asi 80-90 %, ke konci sušeni klesá na 30-40 %. Vlhkost vzduchu se měří vlhkoměrem.

Činitelé ovlivňující proces sušení proudění vzduchu : je potřebné k odvádění odpařené vlhkosti a ochlazeného vzduchu od dřeva, k přivádění teplého suchého vzduchu a zajištění rovnoměrného rozložení teploty a vlhkosti vzduchu v sušícím prostoro. Proudění vzduchu musí být dostatečně rychlé, aby nedocházelo ke vzniku plísni a rozšíření dřevokazných hub. Při přirozeném sušení je zajištěno větrem, proto mají být sklady řeziva budovány na volných prostranstvích volně přístupných větru. Při umělém sušení je proudění vzduchu zajištěno ventilátory a jeho rychlost se pohybuje obvykle v rozsahu 2 až 4 m.s-1

Činitelé ovlivňující proces sušení b) Vedlejší vysoušecí podmínky: druh dřeviny (hustota dřeva): těžší dřevo s vyšší hustotou (objemovou hmotností) má tlustší buněčné stěny, které kladou proudící vlhkosti větší odpor. V tlustších buněčných stěnách je vyšší obsah vody vázané (vodní páry) než v tenkých buněčných stěnách (dřevo s tenkými buněčnými stěnami má zase větší obsah vody volné v buněčných dutinách). Tvrdé listnaté dřeviny jsou tedy hůře propustné a musí se sušit mírněji za nižších teplot než dřeviny měkké; tloušťka a ostatní rozměry sušeného materiálu: vzhledem k rozdílné rychlosti proudění vlhkosti přes dřevní buňky v příčném směru a rychlosti odpařování vody z povrchu dřeva je nutno materiál větší tloušťky sušit pomaleji než tenký materiál. Při prudkém sušení dochází vlivem velkého napětí vyvolaného vlhkostním spádem k poškození dřeva. Podél vláken vysychá dřevo mnohem rychleji než napříč vláken, proto kratší řezivo potřebuje k vysušení kratší dobu než dlouhé. Užší řezivo rovněž vysychá rychleji než široké; počáteční a konečná vlhkost sušeného materiálu: při vyšší počáteční vlhkosti dřeva začínáme sušit nižší teplotou a sušení trvá déle. Dobu sušení prodlužuje také nižší požadovaná konečná vlhkost vysušeného materiálu; technický stav sušárny a její provoz: dobu sušení ovlivňuje do značné míry stav sušárny, jako vzduchotěsnost (tepelné ztráty netěsností), výkonnost topného zařízení, apod. Pracuje-li sušárna ve třísměnném provozu, je sušení nejrychlejší. Vypínáním sušárny při dvou nebo jednosměnném provozu se sušení prodlužuje. V přestávce mezi sušicím procesem dřevo vždy nabere zpět trochu vlhkosti, což sice prodlouží sušící dobu, ale sušení je mírnější a jakost sušení je vyšší.

5.1.7 Vliv anatomické stavby dřeva na sušení Proces sušení dřeva je do značné míry ovlivněn jeho stavbou, tj. druhy buněk, z nichž je dřevo složeno, přítomností jádra a běli, atd.: a) Druh dřeviny: Listnaté dřeviny mají složitější stavbu než jehličnaté, proto je jejich sušení zdlouhavější. Dřeviny s tlustšími buněčnými stěnami jsou obvykle náchylnější k tvorbě výsušných trhlin. b) Dřeňové paprsky: urychlují sušení bočního řeziva. Jsou tvořeny tenkostěnnými parenchymatickými buňkami s velkým množstvím ztenčenin v buněčných stěnách a vedou velmi dobře vlhkost. U bočního řeziva jsou dřeňové paprsky přeřezány napřič a voda se z nich vypařuje velmi rychle. Proto boční řezivo vysychá rychleji než středové. Dřeňové paprsky jsou však také příčinou vzniku radiálních výsušných trhlin. Jsou orientovány svou délkou kolmo na podélný směr ostatních buněk, proto je jejich spojení s ostatními buňkami málo pevné. Při sušení sesychají jinak než okolní buňky (dřeňové paprsky v podélném směru sesychají méně než ostatní buňky v příčném směru), proto výsušné trhliny vznikají hlavně ve směru dřeňových paprsků (tj. v radiálním směru).

Vliv anatomické stavby dřeva na sušení c) Jádro, běl: Buňky jádrového dřeva jsou odumřelé, ztratily vodící schopnost a obsahují mnohem méně vody než běl. Jsou v nich uložené různé látky, jako barviva, třísloviny, pryskyřice, apod. Cévy jsou odumřelé a často ucpané. Proto jádrové dřevo vysychá pomaleji a vzhledem k menšímu obsahu vlhkosti při sušení méně sesychá. Buňky bělového dřeva mají stále vodivou schopnost, proto obsahují více vlhkosti než jádrové dřevo. Při vysoušení vysychá bělové dřevo rychleji a více sesychá. d) Pryskyřičné kanálky: Vodorovné pryskyřičné kanálky jsou na plochách jehličnatého řeziva přeřezané a při vyšších teplotách (nad 60 °C) z nich vytéká pryskyřice. Přítomnost pryskyřice na plochách vysušeného řeziva (tzv.. výrony) se nepovažuje za vadu, ale znesnadňuje jeho další opracování.

5.1.8 Změny ve dřevě při sušení Při sušení dochází ke změnám rozměrů a tvaru sušeného materiálu, k jeho znehodnocení výsušnými trhlinami, kornatěním a jinými vadami. Tyto změny a vady vznikají hlavně při vlhkosti dřeva kolem bodu nasycení vláken a pod ním při vypařování vody vázané.

5.1.8.1 Změny rozměrů - sesychání a bobtnáni dřeva Dřevo je hygroskopický materiál. To znamená, že má schopnost měnit a přizpůsobovat svou vlhkost okolnímu prostředí. Se změnou vlhkosti pod bodem nasycení vláken se současně mění i rozměry dřeva. Příčiny změny rozměrů spočívají v uspořádání mikrofibril v buněčné stěně, jak bylo vysvětleno v kapitole S.l.l. Při snižování vlhkosti pod BNV dochází ke zmenšování rozměrů, tj. k sesychání dřeva, při zvyšování vlhkosti nad BNV dochází naopak ke zvětšování rozměrů, tj. k bobtnání dřeva. Vzhledem ke kolísáni rovnovážné vlhkosti vysušené dřevo střídavě bobtná a sesychá. Toto střídání protichůdných změn rozměrů se nazývá pracování dřeva. Mikrofibrily jsou v buněčných stěnách orientovány téměř v podélném směru a vzhledem k tomu, že dřevo se skládá převážně z podélných buněk, je sesychání podél vláken bezvýznamné (pohybuje se v rozsahu od 0,1-0,6 % délky). V příčném směru rozlišujeme sesychání radiální a tangenciální. Radiální sesychání (kolmo na letokruhy, ve směru dřeňových paprsků) je omezeno orientací dřeňových paprsků (jejich délka probíhá radiálním směrem a na délku se buňky sesychají minimálně). Hodnoty radiálního sesychání se pohybují v rozsahu 3-7 %. Tangenciální sesychání (podél letokruhů) není ničím omezeno, je proto nejvyšší. Hodnoty se pohybují v rozsahu 6-12 %.

Změny rozměrů - sesychání a bobtnání dřeva Velikost objemového sesychání závisí na druhu dřeviny a na hustotě dřeva. Se zvyšováním hustoty (objemové hmotnosti) se zpravidla zvyšují i hodnoty objemového sesychání. Nejvyšší objemové sesychání má buk a habr (18-19 %), nejnižší vrba a jedle (asi 11 %). Při bobtnání platí stejný vliv směru vláken jako při sesychání. Rozměry se zvětšují v důsledku vnikání vody vázané do submikroskopických prostorů buněčných stěn mezi mikrofibrily (vysvětleno v kapitole 5.1.1). Rychlost bobtnání není rovnoměrná. Na začátku je rychlost nejvyšší, postupně se zmenšováním ztenčenin v nabobtnalé buněčné stěně se rychlost bobtnání snižuje. S přibýváním vlhkosti a bobtnáním se zhoršují fyzikální i mechanické vlastnosti dřeva.

5.1.8.2 Borcení dřeva Borcením se rozumí tvarové změny, které vznikají jednak vlivem nestejnoměrného sesychání ve směru podélném, radiálním a tangenciálním (borcení příčného průřezu), jednak vlivem vad růstu dřeva anebo nesprávným proložením při sušení (podélné borcení). a) Borcení příčného průřezu (obr. 53 – viz následující strana): tvar příčného průřezu se nestejnoměrným sesycháním mění: čtvercový průřez hranolku s letokruhy rovnoběžnými s jednou stranou se mění na obdélníkový a jsou-li letokruhy orientovány úhlopříčně, na kosočtvercový; kruhový průřez dílce se mění na elipsový; obdélníkový průřez bočního řeziva se v šířce prohýbá tak, že levá strana je vydutá a pravá je vypouklá (tvoří tzv. "korýtko"). Je to zapříčiněno tím, že směrem od středu kmene k obvodu se obsah vody ve dřevě zvyšuje a dřevo s vyšším obsahem vlhkosti se více sesychá. Proto se při přirozeném sušení řezivo musí ukládat pravou stranou nahoru (v korýtku by se mohla hromadit srážková voda); středové řezivo se v důsledku nestejného sesychání v radiálním a tangenciálním směru více sesychá v tloušťce a méně v šířce. Tloušťka se více seschne v bělové části, která má menší obsah vody než v jádrové (středové) části.

Borcení dřeva

Borcení dřeva b) Borcení podélné (obr. 5.4) : Tvar řeziva se ve směru jeho délky může měnit vlivem nepravidelnosti růstu nebo nesprávného uložení při vysoušení: do oblouku: borcení v ploše do tvaru kolébky může nastat vlivem nerovnoměrného růstu dřeva, obvykle je však příčinou nesprávné uložení řeziva; - do tvaru šavle, tzv. hákové borcení je boční a nastává v důsledku nerovnoměrného růstu, reakčního dřeva, nepravidelného průběhu vláken v okolí mnohočetných suků, atd.; šroubové borcení, tj. přehnutí přes roh (nazývané též "do vrtule") nastává při šikmém průběhu dřevních vláken v důsledku točitého růstu stromu.

5.1.8.3 Vznik napětí ve dřevě Při vysoušení uniká voda nejdříve z povrchových vrstev a vzniká vlhkostní spád. V začátcích sušení, kdy je v povrchových i středových vrstvách vysoká vlhkost nad BNV, nemá vlhkostní spád nepříznivý vliv. Proudění vlhkosti ze středových vrstev k povrchu je plynulé a vlhkostní spád není velký. Po krátké době od začátku sušení však klesá vlhkost v povrchových vrstvách pod BNV, proudění vlhkosti dřevem je pomalejší a vlhkostní spád vyvolává ve dřevě napětí. V tomto stadiu sušení dochází nejčastěji k poškození dřeva. Povrchové vrstvy s vlhkostí pod BNV mají snahu sesychat, tj. zmenšovat rozměry. Středové vrstvy s vlhkostí nad BNV však ještě sesychat nemohou a tím brání v sesychání povrchových vrstev. Proto vzniká v povrchových vrstvách tlakové napětí (jsou napínány středovými) a ve středových vrstvách tlakové napětí (jsou stlačovány povrchovými). Velikost těchto napětí je přímo úměrná velikosti vlhkostního spádu. Nepřekročí-li vzniklá napětí mez pružnosti dřeva, deformace jimi vyvolané jsou pružné a po ustálení vlhkosti a odstranění napětí zmizí. Je-li však napětí tak velké, že překročí mez pružnosti, zůstávají ve dřevě trvalé deformace. Povrchové vrstvy zůstanou vlivem tahového napětí do jisté míry prodlouženy a středové vrstvy vlivem tlakového napětí stlačeny. je-li sušení ještě ostřejší, může tahové napětí překročit mez pevnosti dřeva a vznikají výsušné trhliny.

Vznik napětí ve dřevě V dalším stadiu sušení klesá vlhkost pod BNV i ve středových vrstvách. Čím je vlhkost pod BNV nižší v celém průřezu, tím více se zpomaluje sušení i sesychání povrchových vrstev a středové vrstvy začínají sesychat rychleji než povrchové, protože středové vrstvy jsou stále vlhčí. Z tohoto důvodu se napětí ve dřevě stále snižují, až dojde k vyrovnání napětí v celém příčném průřezu. V dalším průběhu sušení však nastává zvrat napětí. To znamená, že ve středových vrstvách, které sesychají rychleji než sušší povrchové, dochází k napětí v tahu a v povrchových vrstvách vzniká napětí v tlaku. Při ostrém sušení mohou v tomto stadiu vznikat středové trhliny (povrchové trhliny se vlivem tlakového napětí uzavírají). Vzniku napětí při sušení nelze zabránit. Je však nutno dodržovat sušárenský režim tak, aby nevznikala napětí příliš velká a nedocházelo tak k poškozeni sušeného materiálu.

5.1.8.4 Zkornatěni dřeva Zkonatění je stav dřeva, při němž došlo v důsledku velkých napětí k deformaci, obvykle v povrchových vrstvách v tahu a ve vnitřních v tlaku. Je to skrytá vada, kterou na vysušeném řezivu nelze zjistit pohledem. Pokud se po vysušení ze dřeva neodstraní, projeví se při dalším opracování řeziva jako trvalé deformace (dojde k nim vlivem porušení rovnováhy v napětí při rozřezání nebo jiném obrábění dřeva). Proto se v průběhu a zejména na konci sušení zjišťuje tzv. vidličkovou nebo hřebenovou zkouškou na vzorku vyřezaném ze sušeného řeziva. Pro odstranění kornatění se řezivo na konci sušení ošetřuje pařením. a) Vidličková zkouška: Z řeziva se vyřežou zkušební vzorky o tloušťce asi 20 mm. Ze vzorku se vyřízne středová část tak, že na okrajích zůstanou dlouhé ozuby (vidlička). V důsledku přítomnosti napětí při nerovnoměrné vlhkosti se ozuby prohnou. Pokud se ozuby po vyrovnání vlhkosti v průřezu vzorku (uložení v laboratorních podmínkách) vyrovnají, není řezivo zkornatělé. Prohnou-li se mírně, je řezivo jen mírně zkornatělé a lze jej obrábět. Pokud se však ozuby prohnou tak, že se dotýkají nebo kříží, je řezivo značně zkornatělé a nevhodné k obrábění (obr. 5.5).

Zkornatěni dřeva

Zkornatění dřeva b) Hřebenová zkouška: Vzorek o stejné tloušťce jako pro vidličku se ještě rozřeže na šířku tak, aby délka vzorku byla 120 mm. V tloušťce se vzorek rozřeže na ozuby (hřeben) široké 4 - 6 mm a dlouhé 100 mm. Ozuby se vlivem kornatění zkrátí tak, že vytvoří obrysovou křivku vydutou nebo vypouklou. Míra zkornatění se zjišťuje měřením velikosti vypouklosti nebo vydutosti křivky. Měří se posuvným měřítkem. Naměřené hodnoty jsou jedním z kritérií určování jakosti sušení. Zkornatění lze u řeziva zmírnit nebo úplně odstranit zvýšením vlhkosti prostředí (tzv. konečné ošetření vysušeného řeziva pařením).

5.1.8.5 Výsušné trhliny Trhliny jsou nejzávažnější vadou při sušení, protože jsou trvalým poškozením dřeva, které již nelze odstranit. Vznikají při ostrém sušení v důsledku příliš velkého napětí ve dřevě. Vznikají téměř vždy ve směru dřeňových paprsků, tj. ve směru radiálním kolmo na letokruhy, jak bylo vysvětleno v kapitole 5.1.6. Vyskytují-li se ve dřevě vady růstu, především střídání úzkých a značně širokých letokruhů, nebo přítomnost reakčního dřeva, mohou se vytvořit také trhliny ve směru letokruhů, tj. v tangenciálním směru. Podle umístěni na řezivu rozlišujeme trhliny povrchové, vnitřní, čelní a dřeňové.

Výsušné trhliny Povrchové trhliny vznikají při ostrém sušení při vytvoření velkého vlhkostního spádu na začátku sušení. Zmírněním vlhkostního spádu lze zastavit jejich rozšiřování. Vnitřní trhliny vznikají ve druhé fázi sušení jako pokračování povrchových trhlin, které se uzavřely, anebo ve zkornatělém dřevě, paří-li se při odstraňováni kornatění příliš dlouho (přitom se v povrchových vrstvách zvlhčením zvýši tlakové napětí a ve vnitřních tahové). Nejvíce se tvoří u tlustého řeziva, především z tvrdých dřevin. Čelní trhliny (koncové) se projevují na příčném řezu (na čele řeziva) vždy ve směru radiálním kolem dřeňových paprsků. Příčinou je mnohem rychlejší vysychání dřeva ve směru vláken (pohyb vody v podélném směru je asi desetkrát rychlejší než v příčném). Proto se čelní plochy přesušují a vzniká v nich velké tahové napětí. Vzniku čelních trhlin lze zabránit zpomalením unikání vody z čel. Dřeňové trhliny vznikají u dřeňového řeziva (středové řezivo, které obsahuje dřeň) i při mírném sušení. Příčinou je málo pevné spojení dřeně, tvořené tenkostěnnými a málo pevnými parenchymatickými buňkami, s okolním dřevem (podobně jako u dřeňových paprsků). Proto se má dřeň ze dřeva vyřezávat.

5.1.8.6 Zřícení buněk (kolaps) Zřícení buněk nastává při prudkém sušení řeziva s vysokou vlhkostí (nad 40 až 50% vlhkosti) při rychlém unikání vody volné ze dřeva. Přitom dochází k deformaci buněčných stěn, které se propadají do buněčných prostorů. Projevuje se Typickým propadnutím a zvlněním povrchových ploch řeziva, které je obvykle provázeno četnými velkými trhlinami (obr. 5.6). Zřícení buněk nelze odstranit a takto poškozené řezivo je již nepoužitelné. Z našich dřevin je náchylné ke zřícení buněk dřevo dubu, topolu a vrby. Obr. 5.6. Průřez dřeva se zřícenými buňkami

5.1.8.7 Barevné změny dřeva Působením vyšší teploty a vlhkosti sušícího prostředí se přirozené zbarvení dřeva mění a dřevo získává sytější barvu. Příčinou jsou chemické změny některých látek obsažených ve dřevě, především ligninu a pentozanů (hemicelulózy) a oxidace barviv a tříslovin. Listnaté dřevo se zbarvuje intenzivněji než jehličnaté (obsahuje více pentozanů). Změna barvy při sušení se nepovažuje za vadu, některé dřeviny naopak získávají hezčí, rovnoměrnější syté zbarvení (např. ořech, jilm, buk). U některých dřevin je nutno zachovat původní světlé zbarvení (javor, bříza, topol, lípa), proto se musí sušit při nízkých teplotách (do 60 °C) a při nižších vlhkostech.