Коэффициент усушка и разбухания древесины

При конструировании мебели важно учитывать необходимость сохранения формы и размеров будущих изделий и их сборочных единиц. Это требование связано с тем, что древесине свойственно изменение размеров при изменении ее влажности, которая, в свою очередь, зависит от параметров воздуха.

Изменение линейных размеров вследствие усушки или набухания древесины проходит в пределах от границы гигроскопичности волокон (точки насыщения) 23–30% до абсолютно сухого состояния. Наиболее полное линейное высыхание 6–10% наблюдается в тангенциальном направлении, полное высыхание составляет 3–5%, а вдоль волокон высыхание совсем незначительное – 0,1–0,3%, и объемная усушка в целом составляет 12–15%.

Для вычисления деформации от воздействия влаги удобно пользоваться значениями коэффициентов усушки, определяющие величину усыхания (уменьшение размеров) при снижении связанной имеющейся влаги в древесине на один процент табл. 2.7. С достаточной степенью точности можно сказать, что между усушкой и потерей связанной влажности существует линейная зависимость. При набухании наблюдается обратное явление. Древесина увеличивает свои размеры примерно в тех же пределах, в которых уменьшала при сушке. Лиственные породы, такие как бук, ясень, береза; хвойные, такие как лиственница, сосна, пихта и ель, больше меняют свою форму по сравнению с другими породами деревьев. Лиственница и бук больше всего меняют свою форму, что следует учитывать.

При эксплуатации изделий из древесины их влажность меняется в зависимости от изменения влажности и температуры воздуха, действия капельно-жидкой влаги и принятых средств защиты древесины от влажности. Ориентировочно влажность древесины в изделиях, эксплуатируемых в условиях средней полосы, составляет в%:

-  W = 10 – 26% (в среднем W = 18 ± 8%) для изделий, эксплуатируемых на открытом воздухе (садово-парковая мебель) и на них действует капельно-жидкостная влага;

-  W = 10 – 16% (в среднем 13 ± 3 %) для изделий, эксплуатируемых в условиях открытого воздуха без прямого действия жидкой влаги (под крышей)

-  W = 7 – 13 % (в среднем W = 30 ± 3%) для изделий, эксплуатируемых в отапливаемых помещениях. Пользуясь табл. 2.7, можно определить изменение размеров элементов, эксплуатируемых в различных условиях. Так, изменение столешницы дачного стола, изолированного от дождя и снега, шириной 600 мм из сосновой доски радиального распила с лета на зиму составит;

Где 0,18 / 100 – изменение ширины столешницы при повышении влажности 1%; 16 (± 8) максимальный процент увлажнения столешницы на зиму относительно теплого сухого лета.

Для отапливаемого помещения;

Такое большое изменение ширины столешницы наблюдается, если влага будет иметь свободный доступ к поверхности древесины. Чтобы такого доступа влаги к поверхности древесину не было, нужно покрыть соответствующими лакокрасочными материалами, которые изолируют влагу. Тогда В для открытого воздуха уменьшится наполовину, а для отапливаемых помещений составит 0,25–0,35 расчетной величины.

Таблица 2.7

Порода	​​Коэффициент усушки КР и разбухание КN %
	Объемный		Радиальный		Тангенциальный
	K	K	K	K	K	K
Лиственница	0,52	0,61	0,19	0,20	0,35	0,39
Сосна	0,44	0,51	0,17	0,18	0,28	0,31
Пихта	0,43	0,50	0,11	0,17	0,28	0,31
Кедр	0,37	0,42	0,12	0,12	0,26	0,28
Береза	0,54	0,64	0,26	0,28	0,31	0,34
Бук	0,47	0,55	0,17	0,18	0,32	0,35
Ясень	0,45	0,52	0,18	0,19	0,28	0,31
Дуб	0,43	0,50	0,18	0,19	0,27	0,29
Осина	0,41	0,47	0,14	0,15	0,28	0,30

Практически при конструировании и изготовлении мебели изменением размеров вдоль волокон можно пренебречь. Пользуясь табл. 2.7, усушку и разбухание можно рассчитывать по формуле:

Где В – величина изменения размера детали по ширине или по толщине при усушке или разбухании, мм;

В – номинальные размеры детали, мм;

W2 – эксплуатационная влажность древесины в изделии,%;

W₁ – технологическая (начальная) влажность древесины в изделии (по техническим условиям производства)%;

К_N , K_P – соответственно коэффициенты по табл. 2.7.

Например, фигарейная филенка сосновых дверей серванта шириной 350 мм склеенная из участков радиального раскроя и изготовленная ​​при влажности 7%, при хранении изделия на складе равновесная влажность филенки установилась 10%, т. е. увеличилась на 3%, следовательно:

Таким образом, номинальный размер филенки стал 350 + 5,4 = 355,4 мм. Далее сервант попадает к потребителю, где в жилом помещении установилась равновесная влажность древесины 9%. Тогда:

Размер филенки у потребителя стал: 335,4 – 1,08 = 354,32 Мм, то есть произошла усушка, (уменьшение размера филенки). Изменение линейных размеров древесины вследствие усушки и набухания вызывает напряжения, которые могут превысить прочность самой древесины.