Temperatura – uticaj na vreme i kvalitet sušenja drveta

Iako je temperatura samo jedan od faktora koji čine režime veštačkog sušenja (preostali su relativna vlažnost i brzina cirkulacije vazduha), u pitanju je svakako najpoznatiji i korisnicima najjasniji parametar. S obzirom da je deo svakodnevnog života i jednostavno se meri, česta greška koja se pravi u praksi je da se pri izmenama režima razmatra samo taj parametar vazduha. Drugim rečima, kada se govori o „pooštravanju” ili „ublažavanju” režima sušenja – korisnici često pažnju usmeravaju samo na temperaturu.
Ovo nije sasvim pogrešno – temperatura zaista jeste najznačajniji parametar režima sušenja. Samo sušenje drveta se odvija kroz dva simultana procesa: kretanje vode iz unutrašnjih ka spoljašnjim slojevima i isparavanje vode sa površine drveta. Za oba procesa temperatura je u svim fazama sušenja vrlo bitna. Viša temperatura ubrzava i jedan i drugi proces: kretanje vode iz unutrašnjih ka spoljašnjim slojevima je ubrzano, jer se brže kreću i slobodna i vezana voda (koeficijenti difuzije su viši pri višim temperaturama), isparavanje vode sa površine je takođe intenzivnije pri višim temperaturama. Vrlo često viša temperatura u sušari znači i ravnomernije sušenje (posmatrano po zapremini sušare), ali i tamniju boju drveta.
Iz prethodnog pasusa je jasno da viša temperatura pozitivno utiče na brzinu sušenja (skraćuje vreme), ali je uticaj na kvalitet ono što je često problem. Jedan od razloga je što viša temperatura u sušari, pored bržeg sušenja, znači i lošija mehanička svojstva drveta čime se povećava rizik od pukotina, kolapsa, deformacija. Naročito je, zbog niže čvrstoće pri višoj vlažnosti drveta i višoj temperaturi (slika 1), bitan rizik od nastajanja pukotina. Sa slike se vidi da je pri vlažnosti drveta 20%  njegova čvrstoća znatno manja u odnosu na suvlje drvo (12 i 8% vlažnosti). Ovo važi pri temperaturama iznad 20°C i razlika se povećava ako se drvo izlaže višim temperaturama. Poznato je da je smanjenje čvrstoće (u odnosu na situacije prikazane na slici 1) još veće kod sirovog drveta i to je jedan od razloga zbog čega su na početku sušenja temperature niske.

Slika 1. Uticaj temperature i vlažnosti drveta na modul elastičnosti (prosek za 6 vrsta drveta, prema Dinwooodie)

Koliko je temperatura pri sušenju „visoka”, odnosno „niska” zavisi od vrste drveta, ali i dela sveta gde se sušenje obavlja. U ovom delu Evrope se ne koristi visokotemperaturno sušenje (iznad 90°C) što je npr. karakteristika sušenja četinarskih vrsta drveta u Skandinaviji. Ipak, i na ovom prostoru se kod četinara primenjuju znatno više temperature (ipak retko preko 75°C) nego kod lišćara gde je gornja granica obično 60°C. Čvrstoća drveta se ne smanjuje značajno pri kratkotrajnom izlaganju temperaturama koje su ispod 100°C, ali to može biti slučaj pri dužem izlaganju, odnosno pri sušenju na temperaturama iznad 55-65°C. Za koliko će se čvrstoća smanjiti pri ovim temperaturama zavisi presudno od vlažnosti drveta, ali i od vrste drveta, dimenzija...
Šta se događa u praksi? U principu, pri sušenju tvrdih lišćara, koriste se relativno niske temperature na početku sušenja (27 - 37°C). Uglavnom je ovaj opseg temperatura „bezbedan”, a neretko bi se sušenje moglo započinjati i sa višim temperaturama (naravno, praćenih visokim relativnim vlažnostima). Ono što se često može videti u praksi je da se u završnim fazama aktivnog sušenja (npr. pri vlažnosti drveta ispod 15-20% pa sve do kraja) takođe primenjuju relativno niske temperature (45-53°C). One su niže od onih koje se nalaze u preporučenim režimima proizvođača sušara. Korisnici su svesni da će to produžiti sušenje, ali ih snize kako bi kvalitet sušenja bio bolji. Ideja im je da se tako spreči eventualni negativni uticaj temperature na kvalitet – pojavu pukotina, tamniju boju, veći stepen deformacija. Potrebno je razmatrati situaciju od slučaja do slučaja, ali je ova ideja u principu pogrešna. Pri kraju sušenja se bez rizika mogu koristiti više temperature pod uslovom da je sušenje do tada vođeno kako treba. I ne samo da se mogu, već ih i treba koristiti. Naime, mehanička svojstva drveta sa snižavanjem vlažnosti postaju bolja. Ako se uporedi čvrstoća na zatezanje upravno na vlakanca, koja je i najkritičnija za pojavu pukotina, ona je pri 12% vlažnosti viša za oko 20% u odnosu na čvrstoću pri 20% vlažnosti (pri istoj temperaturi). Sa druge strane, istraživanja pokazuju da se pri porastu temperature sa 20°C na 50°C kod relativno suvog drveta (pri kraju sušenja), čvrstoća na zatezanje upravno na vlakanca smanjuje za oko 10% (neka istraživanja čak pokazuju da nema razlike u mehaničkim svojstvima drveta sušenog prirodno ili veštački pri temperaturama ispod 60°C).  S obzirom da je tokom sušenja tvrdih lišćara taj porast temperature sa npr. 40°C (pri vlažnosti od 30%) na 55-60°C (pri vlažnosti od 10%), jasno je da ako se posmatra integralno delovanje porasta temperature i snižavanja vlažnosti krajni rezultat takav da drvo ima i višu čvrstoću na zatezanje upravno na vlakanca u poslednjim danima sušenja u odnosu na prethodni period. Drugim rečima, rizik od pukotina nije povećan. U ovoj fazi sušenja taj rizik od pojave pukotina je u unutrašnjosti drveta, jer su ti slojevi drveta izloženi naponima na zatezanje upravno na vlakanca. Unutrašnje pukotine se zbog toga mogu pojaviti u ovom periodu sušenja, ali je najčešće njihov uzrok u lošem vođenju sušenja u prethodnom periodu.

Slika 2. Uticaj temperature i vlažnosti drveta na koeficijent difuzije vezane vode

Što se tiče brzine sušenja, korišćenje viših temperatura je u fazi ispod 20% vlažnosti čak poželjno, jer je uticaj temperature višestruko veći u odnosu na uticaj ravnotežne vlažnosti i brzine cirkulacije vazduha. U ovoj fazi u drvetu nema slobodne vode, pa je za brzinu sušenja merodavna praktično samo difuzija vezane vode. Na slici 2 je prikazan uticaj temperature i vlažnosti drveta na koeficijent difuzije vezane vode. On se značajno smanjuje sa snižavanjem vlažnosti drveta što znači da je kretanje vezane vode ka površini drveta sve sporije. Jedini način da se to kretanje ubrza je podizanje temperature. Sa slike 2 se može videti da je koeficijent difuzije vezane vode (time i brzina sušenja) pri temperaturi 40°C i vlažnosti drveta 15% sličan onom pri temperaturi 60°C i vlažnosti 8%. Iz ovoga je jasno da se za vlažnosti drveta ispod 12-15%, kada je sušenje vrlo, vrlo sporo, moraju primeniti visoke temperature kako bi se pospešilo kretanje vezane vode iz unutrašnjosti drveta.
Primena nižih temperatura od 50°C u ovom periodu sušenja ne samo da usporava proces, već može dovesti do paradoksalne situacije da gradijent vlažnosti na kraju bude veći (time i kvalitet sušenja lošiji) nego da su primenjene više temperature. Ne treba zaboraviti da samo temperature iznad 56°C i to dostignute u centru drveta (temperatura vazduha mora biti nešto viša) garantuju sterilizaciju drveta što je za neke vrste drveta vrlo bitno.
U tekstu je dat kratak osvrt na uticaj temperature na kvalitet i brzinu sušenja u području niskih vlažnosti drveta i analizirana situacija u praksi gde se za tvrde lišćare primenjuju niže temperature od preporučenih. Potrebno je naglasiti da je uticaj temperature na sušenje drveta mnogo kompleksniji nego što je ovde prikazano, a naročito da se ona ne može razmatrati izolovano od preostala dva uticajna faktora – ravnotežne vlažnosti i brzine cirkulacije vazduha. Pri svakoj izmeni režima se sva tri faktora moraju uzimati u obzir. Ipak, pravilno određivanje i zadavanje visine temperature tokom sušenja presudno utiče i na brzinu i na kvalitet sušenja.

Tekst je objavljen u časopisu DRVOtehnika, april 2019.