Jak měřit vlhkost dřeva?

Dřevo je organický materiál, který má schopnost absorbovat vlhkost z okolí, tzn. hygroskopičnost. Díky své porézní struktuře obsahuje i dobře vysušené dřevo vždy určité množství vlhkosti. Před použitím dřeva pro stavební práce, dokončovací práce nebo výrobu nábytku je bezpodmínečně nutné určit stupeň jeho vlhkosti. Pokud tuto fázi zanedbáte, můžete se následně setkat s takovými neblahými následky, jako je deformace hotových výrobků, nebo jejich znehodnocení.

Vlhkost distribuovaná ve dřevě se dělí do dvou hlavních kategorií:

• Volný (kapilární) vlhkost se nachází v dutinách dřevěných buněk. Tato vlhkost má se dřevem pouze mechanické spojení. Jeho množství závisí na objemu dutin, který se u různých druhů dřeva liší a je určen měřením objemové hmotnosti. Čím nižší je tento indikátor, tím více dutin je ve dřevě – tím více volné vlhkosti takové dřevo pojme.

• Vázaný (hygroskopický) vlhkost je v tloušťce buněčných stěn. Jeho množství je téměř stejné pro všechny druhy dřeva a při pokojové teplotě je asi 30 %. Veškerá vlhkost nad tuto hodnotu je již klasifikována jako volná.

Když mokré dřevo prochází procesem sušení, prvním krokem je odstranění volné vlhkosti z materiálu. A po dosažení vlhkosti dřeva 30 % (spodní hranice nasycení buněčných membrán) dochází k odpařování navázané vlhkosti.

Metody měření vlhkosti

Jak jsme již psali v jednom z předchozích článků, vlhkost je jednou z kvalitativních charakteristik při určování jakosti řeziva. Protože právě tento parametr výrazně ovlivňuje fyzikální a mechanické vlastnosti a pevnost hotového řeziva. Při měření obsahu vlhkosti však může být obtížné získat přesné výsledky, protože fyzikální veličina, která může poskytnout informaci o úrovni vlhkosti, závisí na mnoha dalších parametrech dřeva. Jako je například hustota dřeva ve zcela suchém stavu, teplota, orientace vláken, struktura.

Stávající metody měření vlhkosti lze rozdělit do dvou hlavních skupin:

• přímý metody – vlhkost se měří pomocí přímá separace vzorku materiálu na sušinu a vlhkost. Příkladem takové techniky je metoda gravimetrického měření nebo metoda sušení.
• nepřímý metod – stanovení stupně vlhkosti nastává v důsledku měření dalších parametrů funkčně souvisejících s vlhkostí materiálu(například elektrické metody měření – dielektrické, konduktometrické)

Hmotnostní metoda (metoda sušení)

Tradičně běžné v dřevozpracujícím průmyslu, protože umožňuje získat nejpřesnější výsledky. Podstata metody je následující: vzorek materiálu se zváží před a po sušení, rozdíl v hodnotách udává množství vlhkosti odstraněné ze dřeva. Podle GOST 16483.7-71 se experimentální sušení provádí v sušárně při teplotě asi 100 °C.

Vlhkost dřeva se vyjadřuje v procentech a vypočítá se pomocí vzorce:

Kde mw je hmotnost vody obsažené ve vzorku, m0 je hmotnost v absolutně suchém stavu.

Pomocí této metody je skutečně možné získat vysoce přesné výsledky, ale ve výrobě není vždy možné vytvořit potřebné podmínky pro měření. Mezi nevýhody metody patří také poměrně dlouhá doba trvání procesu měření. Měření vlhkosti materiálu sušeného v pecích nelze provádět kontinuálně. Mimochodem, po měření se prototypy stávají prakticky nevhodnými pro zamýšlené použití.

Nepřímé metody stanovení se používají k rychlému a kontinuálnímu měření obsahu vlhkosti materiálu. Nejrozšířenější jsou elektrické metody měření pomocí konduktometrických a dielektrických vlhkoměrů.

Konduktometrická metoda

Použití vlhkoměru výrazně zjednodušuje měření vlhkosti dřeva ve výrobním prostředí. V elektrickém konduktometrickém vlhkoměru je měření založeno na závislost odolnosti dřeva na jeho vlhkosti. Taková zařízení mají poměrně jednoduchý design, jsou mobilní a spolehlivá v provozu.

Dřevo v suchém stavu je dielektrikum. S rostoucí vlhkostí se zvyšuje jeho elektrická vodivost. Do hygroskopické meze dochází k tomuto nárůstu dosti prudce při dosažení hygroskopické meze elektrická vodivost roste pomalu a při 80-100% vlhkosti se zastavuje na konstantní hodnotě.

Je důležité vzít v úvahu, že při měření vlhkosti dřeva konduktometrickým vlhkoměrem (například EV-2K) je výsledek ovlivněn teplotou dřeva a polohou jehel čidla. Při zjišťování vlhkosti vzorku, který je v procesu sušení, je proto před měřením nutné vyjmout obrobek z komory a provést měření až po ochlazení kontrolního vzorku na pokojovou teplotu. Vlhkoměry nové generace však automaticky korigují teplotu dřeva.

Konduktometrické vlhkoměry se používají především pro ruční měření konečné vlhkosti řeziva, které je již zcela vysušené. Jsou také vhodné pro výběr sortimentů se stejným obsahem vlhkosti. Kromě toho tato metoda pomáhá řídit proces sušení v peci. Konduktometrická metoda se poměrně často používá v sušících komorách ke sledování a řízení procesu sušení.

Dielkometrická metoda

Princip fungování dielektrického vlhkoměru je založen na korelační závislost dvou parametrů – dielektrické konstanty dřeva a množství vlhkosti v něm obsažené při kladných teplotách. Příkladem zařízení tohoto typu je vlhkoměr MG4D. Ve svém nastavení má patnáct kalibračních závislostí pro různé druhy dřeva (modřín, cedr, borovice, smrk, bříza, osika, dub, jasan, lípa, topol, buk atd.)

Tento model je rozšířený mezi dřevozpracujícími a jeho použití je jednoduché a intuitivní. Hlavní výhoda oproti vlhkoměru konduktometrické spočívá v tom, že zařízení nenarušuje strukturu dřeva (v tomto provedení nejsou jehly). Dielkometrické zařízení je optimální pro jednotlivá měření vlhkosti, ale dobře si poradí i se sérií měření (například pokud potřebujete detekovat oblasti s vysokým obsahem vlhkosti).

V současné době se široce používají dvě hlavní metody měření vlhkosti dřeva: přímá a nepřímá. Přímé – podle metody GOST 17231-78 (GOST 16483.7-71), nepřímé – pomocí elektrických vlhkoměrů. První metoda je přesná, druhá metoda je rychlá.

1. Stanovení obsahu vlhkosti dřeva podle GOST 17231-78 (GOST 16483.7-71)
2. Stanovení vlhkosti dřeva pomocí vlhkoměru
3. Chyby měření při stanovení vlhkosti dřeva
4. Jednotky pro měření vlhkosti dřeva
5. Volná a vázaná vlhkost ve dřevě
6. Volná vlhkost ve dřevě
7. Vázaná vlhkost ve dřevě

Stanovení obsahu vlhkosti dřeva podle GOST 17231-78 (GOST 16483.7-71)

První metoda je přímá (standardní, staromódní, časem prověřená)

V současné době jsou v Rusku v platnosti dvě normy, které upravují stejnou metodu stanovení vlhkosti dřeva:

1. GOST 17231-78 Štípané a kulatiny.
   Metody stanovení vlhkosti
   Stáhnout GOST-17231-78.pdf [260.68 Kb] (stažení: 1480)
2. GOST 16483.7-71 Dřevo.
   Metody stanovení vlhkosti
   Stáhnout GOST-16483.7-71.pdf [318.5 Kb] (stažení: 1113)

Analogy těchto norem lze snadno nalézt v metrologii jakékoli postsovětské země. Oba dokumenty (GOST 17231-78 a GOST 16483.7-71) upravují postup odběru vzorků, testování a analytické metody pro objektivní stanovení vlhkosti dřeva, řeziva a palivového dřeva (vše, z čeho lze vyřezat nebo odřezat vzorek pro výzkum ). Metoda stanovení vlhkosti podle GOST 17231-78 a GOST 16483.7-71 je extrémně jednoduchá a spočívá v systematickém výběru a následném sušení vzorků zkušebního materiálu. V tomto případě se zkoumaný vzorek uchovává v sušicí skříni, dokud není úplně suchý. Poté se zváží hmotnost studovaného dřeva a porovná se před sušením a po něm.

Poznámka: Podle GOST 17231-78 a GOST 16483.7-71 je vzorek považován za suchý, pokud se jeho hmotnost nezměnila o více než 1 % po uchovávání v sušicí skříni po dobu 24 hodin při teplotě 101-103 °C.

Metody GOST pro stanovení vlhkosti dřeva jsou velmi objektivní, ale mají jednu velkou nevýhodu – jsou těžkopádné a pomalé. Analýza vlhkosti dřeva může trvat až 3 dny, dokud vzorky schnou. Navíc je pro analýzu vlhkosti nutné vyříznout vzorek z hmoty testovaného materiálu, což je pro stanovení vlhkosti dřeva hotových výrobků naprosto nepřijatelné.

Stanovení vlhkosti dřeva pomocí vlhkoměru

Druhá metoda je nepřímá (rychlá a moderní)

Abyste se neobtěžovali zdlouhavým výběrem a sušením vzorků, je mnohem jednodušší a pohodlnější dřevo „pošťouchnout“ vlhkoměrem. vlhkoměr – Jedná se o speciální elektrické zařízení pro zjišťování vlhkosti dřeva. Činnost vlhkoměru je založena na principu změny elektrického odporu dřeva v závislosti na jeho vlhkosti. Vlhkoměr má speciální jehlové elektrody, které je třeba uvést do kontaktu s testovaným dřevem a jednoduše stisknout tlačítko. Výsledek měření se okamžitě objeví na obrazovce (nebo bude indikován vychýlením šipky o požadovanou hodnotu, pokud má přístroj pákovou stupnici).

Stanovení vlhkosti dřeva vlhkoměrem je neuvěřitelně rychlé a pohodlné, jde o nedestruktivní zkušební metodu a je tedy ideální pro hotové výrobky. Bohužel, elektrický vlhkoměry dát velkou chybu

Chyby měření při stanovení vlhkosti dřeva

Chyba při měření vlhkosti dřeva je

1. Podle metody GOST 17231-78 (GOST 16483.7-71) ne více než 1%
2. Při použití elektrického vlhkoměru do 2 %

Proč je při použití vlhkoměrů tak velká chyba:

Jehlové elektrody pronikají lokálně, pouze do hloubky 5 mm. Výsledkem je povrchní a místní studie dřevěného materiálu. Výsledkem je velké procento chyb ve srovnání se standardními metodami GOST, kde dochází k sušení vzorků v celém objemu.

Tabulka elektrického odporu dřeva v závislosti na druhu dřeva (vizuální pomůcka vysvětlující, proč jsou při použití elektrických vlhkoměrů potřebné tabulky k přepočtu vlhkosti v závislosti na druhu dřeva)

Jednotky pro měření vlhkosti dřeva

Bez ohledu na způsob měření vlhkosti dřeva je jeho hodnota vždy vyjádřena v procentech z celkové hmotnosti. Vlhkost dřeva je kvantitativní ukazatel procentuálního obsahu vlhkosti v něm. Je samozřejmé, že vlhkost dřeva nezávisí na druhu dřeva.

Volná a vázaná vlhkost ve dřevě

Hlavní část vlhkosti (voda) je obsažena ve dřevě v intracelulárních a pericelulárních dutinách a dutinách, kanálech, trhlinách atd. Ale kromě toho jsou molekuly vody obsaženy v chemicky vázaném stavu přímo v tloušťce dřevní hmoty.

Podle umístění vlhkosti v buničině se tato (vlhkost) dělí na dva druhy – vlhkost volná a vlhkost vázaná

Volná vlhkost

Volná vlhkost je vlhkost, která se nachází v intracelulárním a mezibuněčném prostoru, stejně jako v dutinách a dutinách dřeva. Volná vlhkost se také nazývá „kapiláry“. Volná vlhkost se díky jednoduchým mechanickým vazbám zadržuje v tloušťce dřeva a při běžném vysychání se z něj snadno odstraňuje. Volná vlhkost je voda, kterou dřevo může absorbovat a poté uvolnit při sušení.

V běžném životě při zjišťování vlhkosti dřeva mluvíme konkrétně o stanovení procent volný, uvolnit vlhkost

Související vlhkost

Vázaná vlhkost je specifický pojem. Vázaná vlhkost je vlhkost, která se nachází v materiálu dřevěné buněčné stěny, přímo v samotné dřevní hmotě. Vázaná vlhkost se také nazývá „hygroskopická“. Vázaná vlhkost je zadržována na úrovni fyzikálních a chemických vazeb. Odstranění tohoto typu vlhkosti ze dřeva je velmi obtížné, vyžaduje hodně energie a má velký vliv na mechanické vlastnosti dřeva samotného. V přirozených podmínkách lze vázanou vlhkost odstraňovat při spalování nebo přirozeném stárnutí (hnilobě) dřeva, kdy dochází k destrukci materiálu stěn dřevěných buněk a fyzikálně-chemických vazeb v jejich hmotě.

S vázanou vlhkostí se zpravidla počítá při výpočtech chemických procesů, které ničí stěny dřevěných buněk (dřevní hmotu). Například při chemickém zpracování (pyrolýze nebo hydrolýze) dřeva. Zároveň se pro stanovení celkové pracovní vlhkosti bere v úvahu celkový objem volné a vázané vlhkosti celé dřevní hmoty.

Při použití dřeva k domácím, topenářským nebo stavebním účelům se nepočítá s vázanou vlhkostí, protože v takových případech není dřevo nikdy vysušeno až k destrukci jeho dřevěných buněčných stěn.

1. Stanovení obsahu vlhkosti dřeva podle GOST 17231-78 (GOST 16483.7-71)
2. Stanovení vlhkosti dřeva pomocí vlhkoměru
3. Chyby měření při stanovení vlhkosti dřeva
4. Jednotky pro měření vlhkosti dřeva
5. Volná a vázaná vlhkost ve dřevě
6. Volná vlhkost ve dřevě
7. Vázaná vlhkost ve dřevě

• Palivové dřevo a dřevo
• Vlhkost dřeva
• Rozdíl mezi „kilowattem“ a „kilowatthodinou“
• Výhřevnost palivového dřeva
• Objem palivového dřeva a dřeva
• Výhřevnost dřevěné štěpky a pilin
• Výhřevnost dřeva
• Tabulka hustoty (měrné hmotnosti) dřeva