De ce trebuie uscat lemnul de esență tare și ce înseamnă de fapt „uscat”
O scândură de stejar, fag sau frasin proaspăt debitată e grea de apă: mult peste jumătate din greutatea ei în stare uscată, adesea chiar mai mult. Lemnul cedează apa în două etape. Mai întâi pleacă apa liberă din golurile celulelor, iar dimensiunile scândurii nu se schimbă. Sub punctul de saturație a fibrei, în jur de 30% umiditate, începe să plece apa legată în pereții celulari, iar de aici încolo lemnul se contractă, mai mult pe direcția inelelor anuale decât perpendicular pe ele. Această contragere inegală face din uscare o meserie, nu doar o așteptare.
„Uscat” nu este deci o senzație, ci un număr, iar numărul corect depinde de locul în care va sta lemnul. Cheresteaua de foioase uscată în uscător pentru mobilier, corpuri și tâmplărie interioară are de regulă 6–8% umiditate și poate fi comandată fără tensiuni de uscare.2 Ținta aceasta o dă umiditatea de echilibru a unei încăperi încălzite. Aerul exterior din Europa Centrală și de Est ține lemnul la un nivel mult mai ridicat, așa că o scândură care a stat un an sub un acoperiș în curte este „uscată la aer”, nu „uscată pentru mobilă”.
Uscarea naturală: energia e gratuită, plătiți în timp
Uscarea naturală înseamnă stivuirea scândurilor pe șipci, în aer liber sau sub acoperiș, și lăsarea vremii să facă treaba. Aproape că nu consumă energie, motiv pentru care multe gatere de foioase încă usucă natural înainte de uscător. Prețul este timpul și riscul: ritmul îl dictează curtea, nu operatorul.
Cât durează, de fapt, uscarea naturală?
Cele mai detaliate date publice vin de la Forest Products Laboratory (FPL) din SUA, al cărui manual Drying Hardwood Lumber dă duratele de uscare naturală pe specii, grosimi și regiuni. Pentru cherestea verde de 25 mm uscată la circa 20% umiditate, într-un climat temperat comparabil cu o mare parte din Europa Centrală, FPL indică 45–80 de zile pentru frasin și fag și 50–90 de zile pentru stejar. Într-un climat mai rece, nordic, stejarul alb poate avea nevoie de până la 200 de zile ca să ajungă la 25%. Dublați grosimea și duratele explodează: frasinul, fagul și cireșul de 50 mm au nevoie de 180–230 de zile, stejarul de 190–250 de zile, și tot ajung doar la 23–27% umiditate.1
Vezi datele
| Uscare naturală la ~20% | Uscător, din verde | Uscător, după uscare naturală | |
|---|---|---|---|
| Fag | 62 zile | 12 zile | 5 zile |
| Frasin | 62 zile | 10 zile | 4 zile |
| Cireș | 62 zile | 10 zile | 5 zile |
| Tei american | 58 zile | 8 zile | 4 zile |
| Stejar roșu | 70 zile | 21 zile | 5 zile |
| Stejar alb | 70 zile | 23 zile | 5 zile |
Intervale la uscarea naturală: fag, frasin, cireș 45–80 de zile; tei american 40–75; stejari 50–90. Teiul american: 6–9 zile în uscător, după culoarea dorită. Sursa: Denig, Wengert & Simpson (2000), Drying Hardwood Lumber, USDA FPL-GTR-118, tables 4.2 and 7.25. American species.
Două precizări despre grafic. Datele FPL sunt pentru specii americane: „fag” înseamnă fag american, iar „stejar alb” înseamnă Quercus alba. Stejarul european (Quercus robur și Q. petraea) și fagul european (Fagus sylvatica) sunt la fel de „greu de uscat”, adică crapă ușor, așa că ordinul de mărime rămâne valabil. Iar duratele de uscare naturală se opresc la circa 20%: orice scândură are nevoie apoi de uscător ca să ajungă la 6–8%.
Regula „un an pentru fiecare țol” și de ce induce în eroare
Orice tâmplar a auzit că lemnul are nevoie de un an de uscare naturală pentru fiecare țol (25 mm) de grosime. E o regulă empirică, nu un standard. Datele FPL arată că stejarul de 25 mm poate ajunge la circa 20% în două până la șapte luni, în funcție de climă și de anotimpul în care a fost stivuit, în timp ce stejarul de 50 mm durează mult mai mult decât dublul, pentru că umiditatea are de parcurs un drum de două ori mai lung.1 Regula ascunde și limita reală: oricât ar sta afară, lemnul nu coboară sub umiditatea aerului exterior.2
Ce poate merge prost în curte
Uscarea naturală înseamnă expunere. Soarele și vântul uscat deschid crăpături de suprafață și crăpături la capete în stejar; săptămânile calde, fără vânt și umede favorizează petele și colorațiile produse de ciuperci la lemnul deschis la culoare, ca fagul, frasinul sau paltinul, unde culoarea face parte din valoare. FPL a pus și o cifră: pierderile de calitate la uscarea naturală clasică pot depăși 75 de dolari pe mia de board feet (circa 2,36 m³), față de doar 10 dolari când aceeași cherestea e preuscată într-o hală sau un depozit ventilat.1 Sunt dolari de la sfârșitul anilor ’90, dar contează raportul.
Preuscarea: calea de mijloc pentru stejar și fag
Între curtea deschisă și uscător stă preuscătorul: o clădire închisă, cu ventilatoare și căldură moderată, care lucrează de obicei la 27–38 °C și 65–85% umiditate relativă. Uscarea naturală accelerată, în hale cu ventilatoare, funcționează pe același principiu. Pentru speciile greu de uscat, ca stejarul și fagul, FPL califică preuscarea în hală sau depozit urmată de uscarea în uscător drept „excelentă”.2
Preuscarea economisește și energie la uscător. Fiecare punct procentual de umiditate eliminat înainte de uscător economisește 50–85 Btu pe board foot din energia de uscare ulterioară, adică aproximativ 6–11 kWh pe metru cub pentru fiecare punct.1 Dacă o șarjă intră în uscător la 25% în loc de verde, economia ajunge la sute de kilowați-oră pe metru cub.
Cum funcționează un uscător clasic
Un uscător clasic controlează trei lucruri: temperatura, umiditatea și viteza aerului. Bateriile de încălzire încălzesc aerul, ventilatoarele îl împing prin stiva cu șipci, clapetele evacuează aerul umed, iar pulverizarea de abur sau apă adaugă umiditate când lemnul se usucă prea repede. Operatorul nu alege pur și simplu o temperatură și așteaptă, ci urmează un regim de uscare: o succesiune de temperaturi și umidități care devine tot mai severă pe măsură ce lemnul se usucă.
Foioasele se usucă după regimuri bazate pe umiditate: condițiile se schimbă când probele de control cele mai umede ating anumite niveluri de umiditate, nu după un număr fix de ore. Un regim tipic pentru foioase începe la circa 49 °C și 80% umiditate relativă pe lemn verde și ajunge la circa 82 °C când lemnul a coborât la 15% umiditate.2 Rășinoasele, în schimb, se usucă de obicei după regimuri bazate pe timp.
Cum se citesc codurile regimurilor de uscare
Codul FPL al unui regim pare criptic, dar se citește ușor. În „T3-C2”, numărul T este regimul de temperatură, de la T1 (cel mai blând) la T14; litera este clasa de umiditate, legată de umiditatea lemnului verde din specia respectivă; iar ultima cifră este regimul diferenței psihrometrice (diferența dintre termometrul uscat și cel umed), de la 1 (cel mai blând, aer cel mai umed) la 8 (cel mai sever).1 Cheresteaua mai groasă primește un cod mai blând, iar stejarul de 38 mm se usucă după regimul pentru 50 mm.
| Specie (americană) | 25–38 mm | 50 mm |
|---|---|---|
| Stejar alb | T3-C2 | T3-C1 |
| Stejar roșu | T3-D2 | T3-D1 |
| Fag | T7-C2 | T5-C1 |
| Frasin alb | T7-C3 | T5-C2 |
| Cireș negru | T8-B4 | T5-B3 |
| Tei american | T11-E7 | T9-E6 |
Sursa: Denig, Wengert & Simpson (2000), Drying Hardwood Lumber, USDA FPL-GTR-118. 38 mm (6/4) oak is dried on the 50 mm schedule.
Stejar versus fag, treaptă cu treaptă
Regimurile pentru stejar și fag au aceleași trepte de umiditate a aerului, dar pornesc de la temperaturi diferite. Stejarul (T3) începe la circa 43 °C, cu aer aproape saturat; fagul (T7) începe cu circa 11 °C mai cald. Amândouă devin mai calde și mai uscate după ce lemnul trece de punctul de saturație a fibrei, când riscul de crăpături de suprafață scade. Regimul stejarului se încheie apoi cu o treaptă de egalizare și una de condiționare, la 77–82 °C.
Vezi datele
| Treaptă de umiditate | Fag, termometru uscat | Stejar, termometru uscat | Stejar, termometru umed |
|---|---|---|---|
| >40% | 54 °C | 43 °C | 41 °C |
| 40–35% | 54 °C | 43 °C | 41 °C |
| 35–30% | 54 °C | 43 °C | 39 °C |
| 30–25% | 60 °C | 49 °C | 41 °C |
| 25–20% | 66 °C | 54 °C | 38 °C |
| 20–15% | 71 °C | 60 °C | 35 °C |
| <15% | 71 °C | 71 °C | 46 °C |
| Egalizare | – | 77 °C | 53 °C |
| Condiționare | – | 82 °C | 77 °C |
Cu cât diferența dintre termometrul uscat și cel umed e mai mare, cu atât aerul e mai uscat. Sursa: Denig, Wengert & Simpson (2000), Drying Hardwood Lumber, USDA FPL-GTR-118, tables 7.4–7.7 and 7.13 (°F converted).
În Europa, fagul se usucă adesea mai blând și la temperaturi mai joase decât în regimul american. Un studiu despre uscătoarele de fag din Serbia descrie uscătoare clasice cu ventilare, încălzite cu apă la circa 90 °C, care lucrează între circa 35 °C și circa 60 °C și se încheie cu 20–40 de ore de condiționare.3 Temperaturile mai joase ajută fagul să-și păstreze culoarea uniformă, lucru important la piesele de mobilier vizibile; din același motiv, fagul aburit și cel neaburit se usucă diferit.
De ce stejarul nu poate fi grăbit
Motivul regimului blând al stejarului se vede clar în viteza maximă sigură de uscare cât timp lemnul e umed. O scândură de stejar alb de 25 mm n-ar trebui să piardă mai mult de circa 2,5 puncte procentuale de umiditate pe zi; stejarul roșu suportă 3,8, fagul 4,5, iar frasinul alb 10,4. La 50 mm, limitele scad la mai puțin de jumătate.1 Dacă grăbiți uscarea, suprafața se usucă și se contractă peste un miez încă umed și se rupe: apar crăpături de suprafață și, în cazul cel mai rău, crăpături interne („în fagure”). Articolul despre defectele de uscare le explică pe larg.
Vezi datele
| 25 mm | 50 mm | |
|---|---|---|
| Stejar alb | 2,5% | 1,0% |
| Stejar roșu | 3,8% | 1,5% |
| Fag | 4,5% | 1,8% |
| Cireș | 5,8% | 2,3% |
| Frasin alb | 10,4% | 4,1% |
Sursa: Denig, Wengert & Simpson (2000), Drying Hardwood Lumber, USDA FPL-GTR-118, table 8.6. American species.
Egalizarea și condiționarea: cele două etape care fac lemnul uscat utilizabil
La finalul unei șarje, scândurile nu au niciodată toate aceeași umiditate: cele subțiri și cu mult alburn sunt mai uscate decât cele groase, din duramen, iar fiecare scândură e mai uscată la suprafață decât în miez. Două etape finale rezolvă asta.
- Egalizarea reduce diferențele dintre scânduri. Începe când proba de control cea mai uscată ajunge cu 2 puncte sub umiditatea țintă; uscătorul e ținut la o umiditate de echilibru cu 2 puncte sub țintă (de obicei la 77 °C pe termometrul uscat) până când ajung și probele cele mai umede.1
- Condiționarea elimină tensiunile dintre suprafață și miez, așa-numita cementare a lemnului. Uscătorul e reglat la o umiditate de echilibru cu circa 4 puncte peste țintă, ideal cu circa 6 °C mai cald decât la egalizare, astfel încât suprafața prea uscată să preia înapoi puțină umiditate. FPL o recomandă pentru orice cherestea uscată sub 11% care va fi respintecată sau tăiată longitudinal. Prelungită prea mult, condiționarea produce problema inversă, cementarea inversă.1
Verificarea practică este proba furcii: dintr-o scândură se taie o secțiune transversală, aceasta se despică în „dinți” și se lasă la uscat. Dacă dinții exteriori se strâng spre interior, scândura are încă tensiuni și se va curba sau va strânge pânza la spintecare.1 Pentru un producător de componente de mobilier asta nu e teorie: cheresteaua necondiționată este o cauză frecventă a pieselor care se mișcă după prelucrare.
Cât durează uscarea în uscător
Cu o circulație bună a aerului, FPL indică aceste durate minime aproximative într-un uscător clasic, pentru cherestea de 25 mm, de la starea verde la umiditatea finală: stejar alb 23 de zile, stejar roșu 21, fag 12, frasin 10, cireș 10 și tei american 6–9 zile. Cheresteaua din aceleași specii uscată în prealabil natural are nevoie de doar 3–5 zile. Uscătoarele slabe, cu viteze ale aerului sub 1 m/s, au nevoie de câteva zile până la o săptămână în plus pentru lemnul verde.1
Acestea sunt minime. Grosimile mai mari, șarjele mixte, un regim ales pentru culoare, plus egalizarea și condiționarea, adaugă toate timp. O șarjă realistă de stejar verde pentru componente de mobilier se măsoară în săptămâni, nu în zile.
Energia pe metru cub
Uscarea este etapa cea mai mare consumatoare de energie din producția de cherestea.1 Pentru fagul european, studiul din Serbia a calculat circa 435 kWh pe m³ pentru scânduri de 25 mm și circa 480 kWh pe m³ pentru scânduri de 50 mm, uscate de la 80% la 8% umiditate în uscătoare clasice cu ventilare; uscătoarele mai vechi sau mai mici pot consuma cu circa 20% mai mult. Aceeași lucrare citează 400–560 kWh/m³ pentru fag de 60 mm și arată că eliminarea apei de sub punctul de saturație a fibrei costă cam de două ori mai multă energie pe kilogram decât eliminarea apei libere de deasupra lui.3
De aceea uscătoarele stau lângă gatere care își produc singure combustibilul. Coaja, resturile și rumegușul de la linia de debitare alimentează centrala termică, așa că etapa cea mai energofagă merge în mare parte pe reziduurile fabricii.
Uscătoare cu condensare, cu vid și continue
Uscătoarele clasice cu abur sau apă caldă și ventilare sunt calul de povară al uscării foioaselor, dar nu singurul tip.1,2
- Uscătoarele cu condensare (pompă de căldură) extrag apa din aer prin condensare, în loc să-l evacueze. Lucrează la temperaturi mai joase, ceea ce le face potrivite pentru speciile greu de uscat și pentru lemnul sensibil la culoare, și sunt frecvente la atelierele mici.
- Uscătoarele cu vid coboară punctul de fierbere al apei, așa că lemnul se usucă mai repede la temperaturi moderate. Se potrivesc pentru cherestea groasă și valoroasă, în loturi mici.
- Uscătoarele continue mută încărcăturile prin zone cu condiții diferite și se potrivesc volumelor mari dintr-un singur produs.
Niciun tip de uscător nu elimină limita de bază: un lemn greu de uscat, ca stejarul, se poate usca doar atât de repede cât poate migra umiditatea din miez spre suprafață fără să-l crape.
Controlul calității: de unde știe operatorul că lemnul e uscat
Umiditatea se urmărește cu probe de control: bucăți scurte tăiate din scânduri reprezentative, cântărite și uscate în etuvă pentru a le calcula umiditatea, apoi recântărite pe parcursul uscării. Treptele regimului urmează probele cele mai umede, iar egalizarea pornește de la cele mai uscate.1
În Europa, modul de măsurare a umidității este standardizat. SR EN 13183-1 descrie metoda prin uscare în etuvă, metoda de referință, iar SR EN 13183-2 umidometrul cu rezistență electrică.5 EN 14298 descrie cum se evaluează calitatea uscării unui lot de cherestea, inclusiv dispersia umidității între scânduri.6 Un furnizor care citează aceste standarde vă spune cum a fost măsurat numărul, nu doar care este.
Uscătorul omoară și insectele din lemn. Pentru ambalajele din lemn care trec granițele, standardul internațional ISPM 15 cere tratament termic la cel puțin 56 °C timp de 30 de minute continue în toată masa lemnului, prag pe care un regim de uscare pentru foioase îl depășește lejer.4
Cum uscăm la SARAL
Cumpărați cherestea uscată în uscător? Ce să întrebați furnizorul
- Umiditatea țintă și toleranța. Simplul „uscat în uscător” spune puțin. Pentru mobilier de interior, cereți o țintă, de exemplu 8%, și un interval de toleranță.
- Cum a fost măsurată. Probe uscate în etuvă sau umidometru calibrat, și după ce standard.
- Dacă șarja a fost egalizată și condiționată. Contează mai ales dacă veți respinteca, spinteca sau prelucra scândurile.
- Specia și grosimea șarjei. Șarjele mixte se usucă după scândura cea mai lentă.
- Depozitarea după uscare. Lemnul uscat în uscător și ținut afară sau într-o magazie neîncălzită preia înapoi umiditate. Întrebați cum a fost depozitat și ambalat.
Dacă luați cherestea sau componente debitate la dimensiune, întrebările sunt aceleași: umiditatea unei piese finite se stabilește în uscător.
Întrebări frecvente
În cât timp se usucă lemnul de stejar?
Uscarea naturală a stejarului de 25 mm până la circa 20% durează aproximativ două până la șapte luni, în funcție de climă și anotimp; stejarul de 50 mm are nevoie de șase luni până la un an ca să ajungă la circa 25%.1 În uscător, stejarul verde de 25 mm ajunge la umiditatea pentru mobilă în cel puțin circa trei săptămâni; pornind de la lemn uscat natural, în 3–5 zile.1
Se poate usca stejarul în uscător direct din verde?
Da, cu un regim blând, de exemplu T3-C2 pentru 25 mm. Multe gatere preusucă sau usucă natural stejarul mai întâi, pentru că scad astfel durata în uscător, energia și riscul de crăpături.1,2
E bun lemnul uscat natural pentru mobilă?
Nu, singur, pentru interioare încălzite. Uscarea naturală se oprește în jurul umidității aerului exterior, practic pe la 20%, iar mobila trebuie să aibă 6–8%.1,2 Lemnul uscat doar natural și folosit în interior continuă să se contracte.
Slăbește uscarea în uscător lemnul?
Nu, dacă regimul e corect. Majoritatea proprietăților de rezistență chiar cresc pe măsură ce lemnul se usucă sub punctul de saturație a fibrei. Problemele vin din regimuri prea severe pentru specie și grosime, care produc crăpături de suprafață și interne.1
