Влажность древесины (W) — это масса воды в древесине, выраженная в процентах от массы абсолютно сухой древесины. Для поддонов это важнейшее свойство материала после породы: древесина с влажностью не выше примерно 20 % устойчива к плесени, синеве и гниению, тогда как сырая древесина выше этого уровня усыхает, ослабляет крепление гвоздей и в тёплую погоду за считаные дни покрывается грибком.
Как определяют влажность древесины
В науке о древесине используют сухую основу: W (%) = (масса влажной древесины − масса абсолютно сухой древесины) ÷ масса абсолютно сухой древесины × 100. Поскольку база расчёта — сухая древесина, а не влажный образец, свежесрезанная заболонь хвойных пород может показывать значения значительно выше 100 %. В растущих деревьях и свежих брёвнах вода нередко составляет более половины общей массы.
Вода находится в древесине в двух формах:
- Свободная влага заполняет полости клеток (люмены). При сушке она уходит первой и легко, а её потеря меняет массу, но не размеры.
- Связанная влага удерживается внутри клеточных стенок. Её удаление идёт медленнее и требует больше энергии, и именно она вызывает усушку.
Граница между ними — предел насыщения клеточных стенок (ПНКС): влажность, при которой полости уже пусты, а клеточные стенки ещё насыщены. Для большинства пород она составляет примерно 25–30 %. Выше ПНКС древесина размерно стабильна, но тяжела и уязвима для грибов; ниже ПНКС она усыхает при сушке и разбухает при поглощении влаги.
Сырая, транспортная и сухая древесина: ключевые пороги
| Диапазон влажности | Принятое название | Что это значит для поддонов |
|---|---|---|
| Выше ~30 % (часто 40–150 % и более) | Сырая | Тяжёлая, усушки ещё нет, высокий риск грибка в тёплых условиях |
| 25–30 % | Около ПНКС | Усушка начинается; плесень по-прежнему вероятна |
| 20–25 % | Частично высушенная / типичный предел атмосферной сушки | Пограничное состояние; атмосферная сушка обычно на этом останавливается |
| ≤20 % | Транспортная влажность | Грибы синевы, плесени и гнили не развиваются, пока древесина остаётся сухой |
| 12–18 % | Равновесие с наружным воздухом | Типичный сезонный диапазон на открытом воздухе в умеренном климате |
| 6–10 % | Камерная сушка или отапливаемое помещение | Уровень для мебели и столярных изделий, для поддонов редко требуется |
В «Справочнике по древесине» (Wood Handbook) Лаборатории лесных продуктов Министерства сельского хозяйства США (USDA) сказано, что поддержание влажности древесины на уровне не выше 20 % обеспечивает разумную защиту от грибковых повреждений, а свежесрубленная древесина, сложенная в штабель в тёплую влажную погоду, может заметно потемнеть уже через пять–шесть дней. Именно поэтому практической целью для поддонной и упаковочной древесины служит порог 20 %, а не ПНКС. О биологии этого процесса см. плесень и синева на поддонах.
Равновесная влажность
Древесина постоянно обменивается влагой с окружающим воздухом, пока не достигнет равновесной влажности (РВ), которая зависит от относительной влажности воздуха и, в меньшей степени, от температуры. Среднемесячные наружные значения во многих районах США составляют примерно 12–18 % РВ; в сухих помещениях с центральным отоплением древесина может высыхать до 6–7 %. Поддон, высушенный до 15 % и хранящийся на влажном портовом складе, снова наберёт влагу, а поддон, отгруженный сырым в сухой отапливаемый распределительный центр, будет усыхать в эксплуатации.
Почему влажность важна для эксплуатационных свойств поддонов
Усушка и изменение размеров
Ниже ПНКС древесина усыхает неравномерно в трёх направлениях. Типичные значения при переходе от сырого состояния к абсолютно сухому:
- Тангентальное направление (вдоль годичных слоёв): около 5–10 %
- Радиальное направление (поперёк слоёв): около 2–6 %
- Продольное направление (вдоль волокон): всего 0,1–0,3 %
Тангентальная усушка обычно примерно вдвое больше радиальной, чем объясняется коробление (поперечная покоробленность) досок настила тангентального распила. Для поддона это означает, что доска настила толщиной 22 мм (0,87 дюйма), прибитая в сыром виде, при сушке теряет заметную долю толщины и ширины, между досками появляются зазоры, а габаритные размеры выходят за допуски. Особенно чувствительны к этому автоматизированные склады и стеллажные системы, где требуются жёсткие размерные пределы (см. поддоны на автоматизированных складах).
Работа крепежа
Когда древесина сохнет вокруг гвоздя, волокна отходят от стержня и теряют сцепление. Гвозди, забитые в сырую древесину, которая затем высыхает, обычно держат значительно хуже, чем гвозди в уже сухой древесине; это приводит к разболтанным доскам, «выползанию» гвоздей и торчащим шляпкам, повреждающим груз. Гвозди с винтовым и кольцевым стержнем, о которых говорится в статье гвозди и крепёж для поддонов, ослабляют этот эффект, но не устраняют его полностью.
Масса, перевозка и погрузочно-разгрузочные работы
Вода — это мёртвый груз. Стандартный европоддон EPAL, изготовленный по спецификации, весит примерно 25 кг; поддон из сырой древесины может весить заметно больше, что увеличивает стоимость перевозки, особенно авиаперевозки, и затрудняет ручное перемещение.
Плесень, синева и гигиена
При влажности выше примерно 20 % плесневые грибы и грибы-возбудители синевы поселяются на поверхности и в заболони, особенно когда влажные поддоны обматывают стрейч-плёнкой или загружают в закрытые контейнеры. По этой причине грузоотправители пищевой, напиточной и фармацевтической продукции нередко указывают максимальную влажность в спецификациях на закупку поддонов.
Термообработка по МСФМ 15 — это не сушка
Распространённое заблуждение состоит в том, что термообработка по МСФМ 15 (ISPM 15; температура в центре 56 °C не менее 30 минут непрерывно) сушит древесину. Это не так: режим рассчитан на уничтожение вредителей, и поддон может выйти из камеры термообработки (HT) практически с той же влажностью, с какой вошёл. Поэтому термообработанный поддон может оставаться сырым и покрыться плесенью. Различие разъясняется в статье камерная сушка и термообработка.
Измерение влажности
| Метод | Принцип | Стандарт | Преимущества | Ограничения |
|---|---|---|---|---|
| Весовой (сушка в сушильном шкафу) | Взвешивание, сушка при 103 ± 2 °C до постоянной массы, повторное взвешивание | EN 13183-1, ASTM D4442 | Эталонный метод, любой диапазон влажности | Разрушающий, занимает от нескольких часов до суток |
| Кондуктометрический (игольчатый) влагомер | Электрическое сопротивление между двумя иглами | EN 13183-2, ASTM D4444 | Измерение на выбранной глубине, недорогой | Требует поправки на породу и температуру; менее надёжен выше ПНКС |
| Ёмкостный (бесконтактный) влагомер | Диэлектрический отклик поверхностного слоя | EN 13183-3, ASTM D4444 | Быстрый, неразрушающий | Зависит от плотности; считывает только верхний слой |
| Поточные сканеры | Микроволновые, радиочастотные или ёмкостные датчики на производственной линии | — | Контроль 100 % продукции | Калибровка под каждую породу и толщину |
Практические правила для поддонных производств:
- Измерять на глубине. Поверхностные показания занижают влажность в только что высушенных досках. При изолированных игольчатых электродах более репрезентативны измерения примерно на одной четверти — одной трети толщины.
- Вводить поправки на породу и температуру. Влагомеры калибруются под эталонную породу и температуру; для смешанных заготовок из сосны, ели и тополя нужна правильная настройка поправки.
- Отбирать пробы статистически. Проверять несколько досок из разных частей каждого пакета, включая середину, а не несколько досок с наружной стороны.
- Регулярно калибровать по образцам, высушенным в шкафу, особенно при смене породы или поставщика.
Контроль влажности на практике
Производители доводят древесину до влажности ниже 20 % с помощью атмосферной сушки, камерной сушки или их сочетания. После сушки задача — сохранить сухое состояние: хранить пакеты под навесом с циркуляцией воздуха, не обматывать стрейч-плёнкой тёплые или влажные поддоны и не штабелировать свежие поддоны плотно в закрытых полуприцепах. Покупателям следует указывать в спецификациях на закупку максимальную влажность и метод измерения, поскольку понятие «сухой» у разных поставщиков означает разное.
Часто задаваемые вопросы
Какой влажности должна быть древесина для поддонов?
Практическая цель — 20 % и ниже, измеренная на глубине, поскольку грибы синевы, плесени и гнили не развиваются в древесине, остающейся на этом уровне или ниже. Многие покупатели в цепочках поставок пищевой и фармацевтической продукции устанавливают такие же или более жёсткие ограничения.
Может ли влажность древесины превышать 100 %?
Да. Влажность рассчитывается относительно массы абсолютно сухой древесины, поэтому если образец содержит больше воды, чем древесинного вещества, значение превышает 100 %. Это обычное явление для заболони сырых хвойных пород.
Сушит ли поддон термообработка по МСФМ 15?
Нет. Режим 56 °C / 30 минут направлен на вредителей, а не на влагу. Часть воды теряется, но термообработанный поддон может оставаться сырым, если он не прошёл ещё и камерную сушку.
Достаточно ли точны бесконтактные влагомеры для поддонов?
Они полезны для быстрой предварительной оценки, но считывают лишь поверхностный слой и зависят от плотности древесины. Для приёмочного контроля надёжнее игольчатые влагомеры с поправкой на породу, сверенные с образцами, высушенными в шкафу.
Источники
- Chapter 4: Moisture relations and physical properties of wood (Wood Handbook, FPL-GTR-282, 2021) — USDA Forest Service, Forest Products Laboratory
- Wood Handbook, Chapter 14: Biodeterioration of Wood — USDA Forest Products Laboratory
- Air Drying of Lumber (FPL-GTR-117) — USDA Forest Service, Forest Products Laboratory
- Fundamental Aspects of Kiln Drying Lumber — Oklahoma State University Extension
- Wood drying — Wikipedia
- EPAL Euro pallet — European Pallet Association (EPAL)