Medienos sugeriamumas, drėgmės įgeriamumas ir poringumas: savybės, matavimo metodai bei poveikis naudojimams

Kai šlapia mediena dedama į sausą aplinką, dėl to, kad dalinis vandens garų slėgis medienos viduje yra didesnis už atmosferos vandens garų dalinį slėgį, vanduo iš medienos vidaus išsiskirs į atmosferą ir pirmiausia išgaruoja laisvas vanduo. Kai laisvas vanduo medienos viduje visiškai išgaruoja, o sugertas vanduo vis dar yra prisotintas, medienos drėgmės būklė vadinama pluošto prisotinimo tašku, kuris yra medienos savybių pokyčių lūžio taškas.

Kai medienos drėgnis kinta virš pluošto prisotinimo taško, drėgmės pokytis turi įtakos tik laisvo vandens kiekio didėjimui arba mažėjimui, o laisvo vandens kiekio padidėjimas ar sumažėjimas turi mažai įtakos medienos savybėms, turi įtakos tik jo svoriui, degimo vertei, šilumos laidumui ir laidumui. Atvirkščiai, medienos drėgnumui pakitus žemiau pluošto prisotinimo taško, medienos viduje nėra laisvo vandens, o sugerto vandens kiekio pokytis daro didelę įtaką medienos savybėms. Pavyzdžiui, medienos mechaninės savybės, sausas susitraukimas, drėgmės plėtimasis, šilumos laidumas ir laidumas kinta didėjant arba mažėjant sugertu vandeniu.

Be to, kai yra tinkama aplinka, tokia kaip oras, maistinės medžiagos, temperatūra ir drėgmė, medienos puvinio grybų sporos gali užkrėsti medieną ir jai pakenkti. Optimali temperatūra daugumos medienos puvinio grybų augimui yra 25-30 laipsnių, drėgmės kiekis 35-50 proc. Sumažinus medienos drėgmę iki 2 proc., medienos puvinio grybų veikla slopinama.

Kasdieniame gyvenime mes giliai patiriame medienos sauso susitraukimo ir drėgno plėtimosi charakteristikas, kurios yra svarbi medienos savybė. Po to, kai naujai nupjauti medžiai bus supjaustyti į kvadratinę medieną, jie pradės išskirti vandenį, kai bus patalpinti į gana sausą aplinką. Pirma, laisvas vanduo iš medienos pradeda bėgti, o medienos dydis nesikeičia. Kai laisvas vanduo medienoje visiškai išgaruoja, sugertas vanduo išleidžiamas iš medienos, todėl medienos dydis mažėja.

Tai vyksta dėl to, kad dėl vandens absorbcijos ir išskyrimo sumažėja tarpas tarp mikrofibrilių ir didelių gijų ląstelės sienelėje, dėl to plonėja ląstelės sienelė ir džiovinant mediena susitraukia. Mediena yra gamtinis produktas ir atsinaujinantis žaliavos šaltinis. Ji yra lengvai apdirbama. Kiekviena medienos rūšis yra skirtingo kietumo, spalvos ir tankio.

Medienos rūšys, kietumas ir taikymo sritys

Medienos rūšys skirstomos į spygliuočių, kietųjų ir minkštųjų lapuočių grupes. Spygliuočiai (pušis, eglė, maumedis) pasižymi mažesniu tankiu, greitesniu augimu ir palankia kaina. Minkštieji lapuočiai (beržas, alksnis, liepa) užima atskirą nišą. Pušis, eglė ir maumedis sudaro didžiąją dalį Lietuvoje parduodamos statybinės medienos. Natūrali pušies mediena nėra itin atspari drėgmei, bet impregnuota pušis puikiai tinka lauko darbams. Eglės medienos tankis siekia apie 430-470 kg/m³, todėl ji lengvesnė už pušį ir pasižymi geresnėmis šilumos izoliacijos savybėmis. Ąžuolo medienos tankis siekia 670-760 kg/m³, o Jankos kietumas apie 6000 N, todėl tai viena kiečiausių Europos medienos rūšių. Maumedis pasižymi tankiu 590-680 kg/m³ ir Jankos kietumu apie 5200 N. Tai kiečiausias Europos spygliuotis, dominuojantis terasų ir fasadų segmentuose. Beržas turi tankį apie 620-670 kg/m³, o uosis - apie 650-700 kg/m³. Juodalksnis pasižymi mažesniu tankiu apie 490-530 kg/m³, rausva spalva ir lengvu apdirbimu. Liepa yra švelnesnė, dažnai naudojama drožybai. Lietuvoje daugiausia naudojama kalibrinė C24 mediena, atitinkanti EN 14081 reikalavimus.

Istorinis ir praktinis dėmesys skiriamas Jankos kietumo testui (ASTM D1037): tai matuoja jėgą niutonais, reikalingą įspaudimui į medienos paviršių iki pusės skersmens. Kietumas ir tvirtumas priklauso nuo drėgmės ir kamieno vietos. Mediena skirstoma į trijų pagrindinių klasių: Select, Natural, Rustical pagal defektus ir spalvų variacijas.

Ar pasirinkti rievių pločius ir vietos augimą?

Medienos savybės priklauso nuo rievių pločio ir jų augimo sąlygų: siauresni rievių plotai ir šaltas klimatas dažnai palankesni tam tikroms konstrukcijoms. Rievių plotis matuojamas jų skaičiumi viename centimetre. Šakos yra dažna yda, kuri gali būti lemiama kokybei; jų leidžiama dalis reglamentuojama priklausomai nuo galutinės išvaizdos ir paskirties. Plyšiai, atsirandantys dėl išaugusių įtampos viduje, gali būti spinduliniai, žiediniai ar šalčio plyšiai. Medienos pluoštas ir jo išsidėstymas lemia lankstumą, tvirtumą ir gebėjimą laikyti tvirtinimus.

Medienos džiūvimo procesas turi įtakos jos formoms: išdžiūvusi mediena gali įgauti natūralių kreivių ir išlinkių. Džiūvimo metu vidiniai įtempimai gali sukelti įtrūkimus. Persimetimai gali būti ilginiai arba skersiniai, o ilginis persimetimas gali sukelti plokštumos nevienodumą, pavyzdžiui, plokščią lentą susukant į propelerio formą.

Mediena turi išskirtinų grafinių ir visumo požymių: tekstūra, šerdies spinduliai ir spalvų variacijos. Tekstūra atsiranda dėl metinių rievių ir šerdies spindulių. Medienos kvapas suteikiamas eteriniais aliejais, dervomis ir rauginėmis medžiagomis. Higroskopinis vanduo medienoje vidutiniškai sudaro apie 30 % vandens dalies, o kapiliarinis vanduo užpildo tarpląstelinę erdvę. Džiovoje mediena praranda vandenį ir sutraukia, o sugėrimo metu jos tūris didėja. Su pluošto nuokrypiu susijusios įtempiai gali sukelti plokščių deformaciją.

Biokuras, granulės ir standartu reglamentuoja kokybę

Šilumos gamybai naudojamos granuliuotos medienos ir žolių bei pašarų atliekos. Standartus keičia EN 14961-1 (medienos biomasė) ir EN 14961-2 (ne pramoninės paskirties granulės), o EN 14961-6 apima šiaudų ir žolių klimato. A1, A2 ir B klasės granulių kokybės kriterijai nurodo peleningumą ir azoto kiekį. Pirmoje vietoje svarbu šilumingumas (MJ/kg) ir peleningumas, taip pat didelei drėgmei atsparios granulių savybės. Gamybos procesai aprėpia rastąsias technologijas, prietaisus ir jų kontrolę. Dėl šių savybių reikalinga kokybės bandymų, laboratorinių deginimo bandymų ir emisijų nustatymo.

1. Šienos, šakų ir perdirbimo atliekos gali būti naudojamos kaip papildomų kuro šaltinių dalis.
2. Katilų konstrukcijos: ardynas su vibro pavara, šilumokaitis, automatinis degimo valdymas.
3. Mišinių su chemiškai apdorotomis medžiagomis naudojimas reikalauja emisijų stebėjimo.

Mažos galios katilams tinka universalesni variantai su ardynine pakura, o didelės įmonės dažnai renkasi pažangesnes sistemas. Vilniaus energijoje 60 MW katilas sunaudoja apie 500 tonų biomasės per parą ir kaupia apie 20 tonų pelenų. Biomasės šaltiniai ir jų kokybė turi būti įvertinti prieš gamybą: šilumingumas, peleningumas, pelenų lydymosi temperatūra, standartu reglamentuojamų medžiagų kiekis ir t. t. Naujieji standatai žymi žaliavų įvairovės plėtrą, įskaitant mišinius su šalutiniais produktais ir agrotechnikos priemones, kurios gali pagerinti degios savybes ar peleningumą.

Rinkoje taip pat svarstomas klausimas, ar kišti į kuro rinką atitinkančias granules šiaudų ir žolių. Šios žaliavos gali būti naudojamos kaip papildomi komponentai, tačiau jų daugiausia naudojama vietoje, kai reikia mažo galios katilų deginimo ar komunalinių įmonių užduotims. Prieš gaminant granules būtina įvertinti žaliavos savybes, atlikti bandomą partiją ir patikrinti deginimo parametrus. Tokie procesai reikalauja kruopštaus planavimo ir įrangos adaptacijos.

Apibendrinimas apie medienos savybes, poveikį ir naudojimą

Mediena skirstoma į tris pagrindines grupes: spygliuočių, kietųjų lapuočių ir minkštųjų lapuočių. Spygliuočių medienos dalis Lietuvoje yra populiari dėl prieinamumo ir apdirbimo paprastumo. Kietosios lapuočių medienos, tokios kaip ąžuolas, uosis ir bukas, pasižymi dideliu tankiu bei išraiškinga pluošto tekstūra ir dažnai naudojamos aukštesnės klasės baldų bei grindų gamyboje. Maumedis dominuoja terasose, fasadose ir lauko baldų gamyboje dėl savo atsparumo drėgmei ir natūralaus atsparumo be cheminių priemonių. Pušies mediena dažnai pasirenkama karkasiniams konstrukcijoms ir vidaus apdailai dėl jos prieinamumo, o eglė pasižymi švelnesniu tonu ir geresnėmis šilumos izoliacijos savybėmis.

Medienos ydos, įskaitant šakas, plyšius ir įtempimus, svarbios vertinant kokybę. Plyšiai gali būti spinduliniai, žiediniai ar šalčio plyšiai. Šakos dažnai sudaro ribotą dalį, ir jų leidžiama dalis priklauso nuo paskirties. Džiūvimo ir brinkimo procesai lemia medienos matmenų pokyčius, o pluošto įtempiai gali sukelti įtrūkimus ar deformacijas. Mediena yra natūralus, gyvybingas, bet neatskiriamai keičiasi dėl aplinkos veiksnių, todėl reikalingas tinkamas paruošimas ir apsaugos priemonės, norint užtikrinti ilgaamžiškumą ir tinkamą kokybę.

tags: #medienos #sugeriamumas #medienoje