Дебела иглолистна дървесина. Курсова работа: Структура, основни свойства и използване на дървесината

Въведение

1 основни характеристикидърво

1.1 Дървовидна структура

1.3 микроскопична структура на дървото

2 Основни свойства на дървото

2.1 Химични свойства на дървесината

2.2 Физични свойства на дървесината

2.3 Механични свойства на дървото

3 Материали, получени от дърво

3.1 Кръгла дървесина

3.2 Нарязана дървесина (резонирани продукти)

3.3 Рендосана, обелена, цепена дървесина, нарязана дървесина

3.4 Дървесни композити и модифицирана дървесина

Списък на използваните източници

ВЪВЕДЕНИЕ

Огромни площи на нашата планета са покрити с гори, те заемат около една трета от земята. Основният продукт на гората е дървеният материал. Според вида на горската растителност се разграничават иглолистни гори с топъл умерен климат, екваториални дъждовни гори, тропически влажни широколистни гори и гори от сухи райони.

Дървесината се използва от много дълго време за строителството на жилища, производството на предмети за бита, за превозни средства и различни продукти. С течение на времето, заедно с дърво, метал, цимент, плочки, стъкло и пластмаса започват да се използват в строителството.

Въпреки това обемът на обработката на дървесина непрекъснато нараства, производството и преработката на нарязан дървен материал се увеличава. Потреблението на нарязани продукти ще се увеличи в жилищното строителство, за промишлени и битови нужди, в строителството на конструкции с различна сложности размери, при ремонтни и поддържащи работи, при производство на мебели, контейнери и опаковки.

Разнообразното използване на дървесината се обяснява с рядката комбинация от много ценни свойства в нея. Дървото е издръжлив и в същото време лек материал с добри топлоизолационни свойства, способност да абсорбира работа при ударни натоварвания и да гаси вибрациите без разрушаване. Лесно се обработва с режещи инструменти, залепва се, държи метални и други крепежни елементи. Дървесината се използва след обработка под формата на дървен материал, целулоза, шперплат, хартия, картон, плочи от дървесни влакна и плочи от дървесни частици. Дървото е отличен конструктивен материал и се използва в машиностроенето. Дървото се използва за направата на траверси, мебели и кибрит, музикални инструменти, контейнери и спортно оборудване. Това е суровината за получаване чрез химическа обработка на влакна от корда за индустрията за гуми, вискозни влакна, фуражни дрожди, лекарства и др.

Дървото обаче има и редица недостатъци: променливост на свойствата в посоката по оста на багажника и напречно; има хигроскопичност, което води до увеличаване на масата му и намаляване на якостта, а при сушене дървесината намалява по размер (настъпва свиване); напуква се и се деформира; засегнати от гъбички, което води до гниене; дървото може да гори. Тези недостатъци до голяма степен се елиминират чрез химическа и химико-механична обработка на дървесината в листови и картонени материали - хартия, картон, ПДЧ и ПДЧ, шперплат и др.

Да подобря външен види за защита на продуктите от влиянието на околната среда се използват всички видове повърхностна обработка. Тези видове обработка включват дърворезба и изгаряне, инкрустация, позлата, лепене с довършителни филми, покритие с бои и лакове и др.

Развитието на техниките за обработка на дърво има дълга история. Дървото е един от първите материали, които хората започват да използват за производството на ловни и работни инструменти. Желанието за украса и защита на тези инструменти от унищожение трябва да се е зародило в човечеството в най-ранните етапи от развитието на културата.

Независимо от това, техниката на довършване на дърво до 20-ти век се развива много бавно, а довършителните материали (филмообразуващи, пигменти, багрила) са почти изключително от естествен произход.

Техниката на нанасяне и обработка на бояджийски и лакови покрития остава ръчна много по-дълго от, например, рязане на дърво. Едва от началото на 20-ти век има опити за използване на механизми за шлайфане на бояджийски и лакови покрития и нанасяне на лак. По-съществени промени настъпват след Първата световна война, когато нитроцелулозните лакове и емайли и първите лакове на базата на синтетични фенолформалдехидни, а след това и глиптови смоли започват да се използват във все по-големи количества за довършителни работи на дърво.

Едновременно с нитроцелулозните лакове и бои се разпространи пневматичното пръскане вместо доминиращото досега ръчно покритие с тампон и четка.

В мебелната индустрия за първи път нитроцелулозните лакове и тяхното нанасяне чрез пръскане са въведени през 1929 г. в мебелната фабрика Халтурин в Ленинград.

В същия период започват да се появяват машини и механизирани апарати за шлайфане и полиране на покрития с пасти, полиращи машини, ролкови и четкови машини.

Още по-значителни промени в техниката на довършителни работи на дърво настъпват след Великия Отечествена война. Напредъкът в полимерната химия доведе до появата през този период на цяла серия от нови бои и лакове на базата на синтетични смоли: алкидно-карбамид-формалдехид; полиестер, епоксид, полиуретан и др.

Характерна особеност на повечето нови лакове е, че те образуват покрития не в резултат на просто изпаряване на разтворители, както например при шеллак и нитроцелулозни лакове, а в резултат на химични трансформации, които настъпват след нанасяне на лак върху дървената повърхност. Получените покрития по отношение на тяхната устойчивост на действието на много реагенти значително превъзхождат покритията от известни по-рано филмообразуватели. Ето защо, още през петдесетте и шейсетте години, полиестерните лакове и емайли са широко използвани в производството на мебели, а алкидно-карбамидно-формалдехидните лакове и емайли в производството на спортно оборудване и строителни части.

По това време, наред с течните бои и лакове за довършителни работи на дърво, филмовите материали започват да се използват под формата на хартия, импрегнирана с термореактивни смоли с отпечатана върху нея текстура на дърво.

Развитието на производството на плочи от дървесина (чипс и влакна) и използването им в корпусни мебели и други изделия от дърво допринасят за опростяването на дизайна на последните и механизирането на процесите на довършване на прости плоски повърхности. Ето защо, още от средата на 50-те години на миналия век започва преход от довършване на сглобени продукти към довършване на техните възли и части преди сглобяване. Конструктивната простота на такива възли и части създава предпоставки за широкото използване на нови механизирани методи за нанасяне на бои и лакове и филмови материали и обработка на нанесени покрития.

В средата на 50-те години на миналия век се появяват така наречените машини за нанасяне на покритие, които буквално революционизират техниката на нанасяне на бои и лакове върху плоски повърхности на продукти. В сравнение с широко разпространеното пневматично пръскане, тези машини не само са увеличили производителността няколко пъти, но и значително са намалили загубата на бои и лакови материали.

През 60-те години на миналия век машините за нанасяне на покритие се превръщат в основно оборудване за нанасяне на бои и лакове при производството на корпусни мебели. По това време широко се използват и валцоващи машини, пръскане и нанасяне на бои и лакове върху продукти във високоволтово електрическо поле, лентови шлайфани и барабанни полиращи машини за рафиниране на покрития.

За довършване на мебели и строителни части се използват автоматични и полуавтоматични линии, разработват се методи за бързо втвърдяване на покрития с помощта на различни видове лъчение (инфрачервено, ултравиолетово, ускорени електрони).

Като цяло техниката на довършване на дърво с бои и лакове и филмови материали вече е достигнала доста високо ниво и е в процес на по-нататъшно развитие и усъвършенстване.

Въвеждането на антисептици, забавители на огъня, смоли в дървото, както и пластифициране и пресоване, позволяват подобряване на свойствата на естественото дърво и получаване на био- и огнеустойчиви материали с повишена якост, износоустойчивост и стабилност на размерите, анти- триене и други необходими технологични и експлоатационни свойства.

Значителна роля в оценката на дървото като материал на бъдещето играят неговите уникални естетически свойства. Дори отпадъчната дървесина има предимство пред другите материали, тъй като е лесно биоразградима и не замърсява околната среда.

Тази курсова работа предоставя информация за особеностите на макроскопската структура на дървесината, нейните химични, физични и механични свойства, както и материалите, които се получават от дърво.

1. ОБЩИ ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ДЪРВОТО

1.1 Дървовидна структура

Дървото се състои от елементарни клетки, различни по размер и форма. Те са силно свързани. Клетъчните кухини могат да бъдат запълнени със смоли, гуми, керемиди и вода. От клетките се образуват съдове, ядрени лъчи, създава се дървесна маса.

Възрастно дърво има ствол, корона и корени (Фигура 1.1)

Багажника. Стволът свързва кореновата система с короната на дървото. Провежда вода с разтворени минерали нагоре (възходящ ток) и с органични вещества надолу към корените (нисходящ поток); съхранява резервни хранителни вещества; служи за настаняване и поддържане на короната. Стволът дава основната част от дървесината (от 50 до 90% от обема на цялото дърво) и е от голямо индустриално значение. Горната тънка част на багажника се нарича връх, долната дебела част се нарича дупе.

Фигура 1.1 - Части от растящо дърво

Камбийът е жива образователна тъкан, която функционира в дървесните растения от десетки, стотици и дори хиляди години. В умерения климатичен пояс е най-активен през пролетта и лятото. През зимата камбият е неактивен. Това причинява слоеста структура на ствола на дървото. Багажникът също така служи за настаняване и поддържане на короната. Стволът дава голяма маса дървесина (от 50 до 90% от обема на дървото) и е от голямо индустриално значение.

Стволът се изследва на три основни сечения: напречен и два надлъжни - радиален и тангенциален (фигура 1.2). Равнината на напречното или крайното сечение е перпендикулярна на оста на багажника. Равнината на един от надлъжните разрези минава през сърцевината на ствола по радиуса на края - радиален разрез, равнината на другия разрез - тангенциална - е насочена тангенциално към кръговете, образувани от слоевете на годишен растеж. На напречно сечение можете да посочите радиални и тангенциални посоки, а на надлъжни сечения - посоки по протежение на влакната и радиални или тангенциални.

Основните анатомични части на багажника са лесни за откриване на напречното му сечение. Външната част - кората рязко се различава на външен вид от вътрешната част - дърво, което заема най-голям обем на ствола. Дървото обгражда малка централна зона - ядрото. Слоят от камбий, разположен между дървесината и кората, е невидим за невъоръжено око.

Фигура 1.2 - Основните части на багажника и основните секции: P - напречно, R - радиално, T - тангенциално

Ядрото е сравнително рядко разположено в геометричния център на секцията на багажника, обикновено е повече или по-малко изместено настрани. Сърцевината на напречния разрез има формата на тъмно петно ​​с диаметър 2-5 мм (при бъза достига 1 см). При някои видове има овална или закръглена форма, при други е триъгълна (елша), четири- и петоъгълна (ясен и топола) и звездовидна (дъб). Ядрото е сравнително рядко разположено в геометричния център на секцията на багажника, обикновено е повече или по-малко изместено настрани. В надлъжен радиален разрез ядрото изглежда като тясна кафява права линия при иглолистни дърветаили лента за навиване при твърда дървесина.

Дървесината заема най-голямата част от обема на багажника. Диаметърът на багажника варира в широки граници, от около 6-8 до 100 см. Форма напречно сечениебагажника и следователно дървото най-често е близо до кръг, но понякога секцията приема формата на елипса. Диаметърът намалява с височината на ствола. В горната част на ствола дървото е пронизано от възли, които са остатъци от клони.

Кората покрива външната страна на камбия и дървото. На напречната част на багажника той има формата на пръстен, обикновено боядисан много по-тъмен от дървото (Фигура 1.2). В дебелата кора на възрастни дървета се разграничават два слоя с постепенен или рязък преход от един към друг: външният е кората (целта му е да предпазва живите тъкани на ствола от внезапни температурни колебания, изпаряване на влага, проникване на гъбички, бактерии и механични повреди) и вътрешният слой е ликът, непосредствено съседен на камбия. Целта на лика е да провежда органични хранителни вещества, образувани в листата надолу по ствола. При младите дървета кората е гладка, понякога покрита с тънки падащи люспи; при удебеляване на ствола се появяват пукнатини в кората, които се задълбочават с възрастта на дървото. По естеството на повърхността кората може да бъде гладка (ела), набраздена (дъб), люспеста (бор), влакнеста (хвойна) и брадавица (еуонимус). Цветът на кората отвън варира в широки граници: от бял (бреза), светлосив (ела), зеленикаво сив (трепетлика) до сив (пепел), тъмно сив (дъб) или тъмнокафяв (смърч). Всяка година дебелината на кората се увеличава. Въпреки това, поради малкия годишен прираст и постепенното изчезване на външните слоеве под формата на люспи, кората никога не достига такава дебелина като дървесината. Относителният обем на кората в ствола (без клони) за основните видове е даден в таблица 1.1.

Таблица 1.1 - Относителен обем на кората в ствола

Както се вижда от данните в таблица 1.1, обемът, зает от кората, варира от 6 до 25% от обема на ствола, в зависимост от вида, както и възрастта на дървото и условията на отглеждане. С възрастта на дървото относителният обем на кората намалява, а с влошаване на условията на отглеждане, напротив, се увеличава. Делът на кората в обема на ствола намалява с увеличаване на диаметъра на ствола.

Корона и корени. Значителна част от биомасата на едно дърво пада върху короната и корените на растящото дърво.

Корените са представени от цяла система, която включва малки корени, които абсорбират вода с минерали, разтворени в нея, и дебели корени, които държат дървото в вертикално положение, отвеждат водата до багажника и съхраняват запасите от хранителни вещества. В индустрията корените се използват като второкласно гориво и за производство на технологичен чипс. Големите корени (пънове) от иглолистни дървета, оставени в сечищата за 10-15 години, се обогатяват със смола и служат като суровина за получаване на терпентин и колофон.

Короната е съвкупност от клони, покрити с листа. В зелените листа от въглерода, погълнат от въздуха под формата на въглероден диоксид, и водата от почвата се образуват сложни органични вещества, които са необходими за живота на дървото.

Промишлената употреба на короната е малка. От листа (игли) се получават витаминно брашно, лекарства, масло от ела; от отрасли - технологичен чипс за производство на плочи за опаковки, ПДЧ и ПДЧ.

Таблица 1.2 предоставя данни за относителния обем на дървесните части. Тези таблици са само ориентировъчни, тъй като могат да се променят с възрастта на дървото и в зависимост от външните условия.

Таблица 1.2 - Относителен обем на части от дърво

Въз основа на данните в таблица 1.2 виждаме, че брезата има най-голям обем на ствола и най-малък обем на корените; пепелта има най-малък обем на багажника и най-голям обем клони; букът също има малък обем на багажника, но в същото време най-голям обем корени.

1.2 Макроскопска структура на дървото

Беловина, сърцевина, зряла дървесина. Дървесината на нашите горски видове обикновено е боядисана в светъл цвят. В същото време при някои видове цялата дървесна маса е боядисана в един цвят (елша, бреза, габър), при други централната част има по-тъмен цвят (дъб, лиственица, бор). Тъмно оцветената част на ствола се нарича сърцевина, а светлата периферна част се нарича беловина.

В случай, че централната част на ствола е с по-ниско водно съдържание, тоест е по-суха, се нарича зряло дърво, а скалите се наричат ​​зряло дърво. Скалите с ядро ​​се наричат ​​звук. Останалите скали, които нямат разлика между централната и периферната част на ствола, нито по цвят, нито по водно съдържание, се наричат ​​беловина (без ядро).

От дървесните видове ядрото е: иглолистни – бор, лиственица, кедър; широколистни - дъб, ясен, бряст, топола. Зрелите дървесни видове са от иглолистни смърч и ела, от широколистни бук и трепетлика. Беловината включва твърда дървесина: бреза, клен, габър, чемшир.

Въпреки това, при някои неосновни видове (бреза, бук, трепетлика) се наблюдава потъмняване на централната част на багажника. В този случай тъмната централна зона се нарича фалшиво ядро. Младите дървета от всички видове нямат сърцевина и се състоят от беловина. Само с течение на времето сърцевината се образува поради преминаването на беловина в здрава дървесина.

Ядрото се образува поради смъртта на живи клетки на дървото, запушване на водни пътища, отлагане на танини, багрила, смола, калциев карбонат. В резултат на това цветът на дървото, неговата маса и механични свойства се променят. Ширината на беловината варира в зависимост от породата, условията на отглеждане. При някои видове сърцевината се образува на третата година (тис, бял скакалец), при други - на 30-35-та година (бор). Следователно беловината на тиса е тясна, докато тази на бора е широка.

Преходът от беловина към сърцевината може да бъде рязък (лиственица, тис) или плавен (орех, кедър). При растящо дърво беловината служи за провеждане на вода с минерали от корените към листата, а сърцевината изпълнява механична функция. Дървесината от беловина лесно пропуска вода, е по-малко устойчива на гниене, следователно при производството на контейнери за течни стоки, беловината трябва да се използва в ограничена степен.

Годишни слоеве, ранна и късна дървесина. Напречното сечение показва концентрични слоеве, разположени около сърцевината. Тези образувания представляват годишния прираст на дървесината. Те се наричат ​​годишни слоеве. На радиалния участък годишните слоеве изглеждат като надлъжни ивици, на тангенциалния участък - криволичещи линии (Фигура 1.3). годишните слоеве растат ежегодно от центъра към периферията и най-младият слой е външният. Възрастта на дървото може да се определи по броя на годишните слоеве на крайната част на дупето.

Фигура 1.3 - Изглед на годишни слоеве на основните секции: P - напречен, R - радиален, T - тангенциален

Ширината на годишните слоеве зависи от породата, условията на растеж, положението в багажника. При някои видове (бързорастящи) годишните слоеве са широки (топола, върба), при други са тесни (чемшир, тис). Най-тесните годишни слоеве са разположени в долната част на ствола; нагоре по ствола ширината на слоевете се увеличава, тъй като дървото расте както на дебелина, така и на височина, което приближава формата на ствола до цилиндъра.

При една и съща порода ширината на годишните слоеве може да бъде различна. При неблагоприятни условия на растеж (суша, замръзване, липса на хранителни вещества, преовлажнени почви) се образуват тесни годишни слоеве.

Понякога от две противоположни страни на багажника годишните слоеве имат неравна ширина. Например, при дървета, растящи на ръба на гора, от страната, обърната към светлината, годишните пръстени са широки. В резултат на това сърцевината на такива дървета се измества настрани и стволът има ексцентрична структура.

Някои породи се характеризират с неправилна форма на годишните слоеве. И така, върху напречното сечение на габър, тис, хвойна се наблюдава вълнообразността на годишните слоеве.

Всеки годишен пръстен се състои от две части - ранна и късна дървесина: ранна дървесина (вътрешна) обърната към сърцевината, лека и мека; късна дървесина (външна), обърната към кората, тъмна и твърда. Разликата между ранна и късна дървесина е ясна при иглолистните и някои твърди дървесини. Ранната дървесина се образува в началото на лятото и служи за пренасяне на вода нагоре по ствола; късната дървесина се отлага към края на лятото и има предимно механична функция. Плътността и механичните му свойства зависят от количеството на късната дървесина.

Основни лъчи, основни повторения. Върху напречния разрез на някои скали с невъоръжено око се виждат ясно светли, често лъскави линии, насочени от сърцевината към кората - сърцевини. Основните лъчи присъстват във всички породи, но само няколко са видими.

По ширина сърцевините лъчи могат да бъдат много тесни, да не се виждат с невъоръжено око (при чемшир, бреза, трепетлика, круша и всички иглолистни дървета); тесен, трудно различим (при клен, бряст, бряст, липа); широк, ясно видим с просто око на напречен разрез. Широките греди са истински широки (за дъб, бук) и фалшиви широки - гроздове от тесни тесни греди (за габър, елша, леска).

На радиален разрез основните лъчи се виждат под формата на леки лъскави ивици или панделки, разположени напречно на влакната. Ядрените лъчи могат да бъдат по-светли или по-тъмни на цвят от околната дървесина.

На тангенциален разрез те се виждат като тъмни щрихи със заострени краища или като лещовидни ивици, разположени по протежение на влакната. Ширината на лъча варира от 0,015 до 0,6 мм.

Сърцевините в изсечената дървесина създават красив модел (на радиален разрез), което е важно при избора на дърво като декоративен материал.

В растящото дърво медуларните лъчи служат за провеждане на водата в хоризонтална посока и за съхраняване на резервни хранителни вещества.

Броят на сърцевините лъчи зависи от вида: твърдите дървета имат около 2-3 пъти повече сърцевини от иглолистните дървета.

В крайната част на дървесината на някои видове могат да се видят разпръснати тъмни петна с кафяв, кафяв цвят, разположени по-близо до границата на годишния слой. Тези формации се наричат ​​основни повторения. Повторенията на сърцевината се образуват поради увреждане на камбия от насекоми или замръзване и наподобяват цвета на сърцевината.

плавателни съдове. Върху напречния (краен) участък от твърда дървесина се виждат дупки, представляващи участъци от съдове - тръби, канали с различни размери, предназначени за отвеждане на вода. По размер съдовете са разделени на големи, ясно видими с невъоръжено око, и малки, които не се виждат с невъоръжено око. Големите съдове най-често се намират в ранната дървесина на едногодишните слоеве и образуват непрекъснат пръстен от съдове в напречен разрез. Такива твърди дървесини се наричат ​​пръстеновидни. При пръстеновидните видове, в късната дървесина, малките съдове са събрани на групи, ясно видими поради светлия си цвят. Ако малките и големите съдове са равномерно разпределени по цялата ширина на годишния слой, тогава такива видове се наричат ​​разпръснати съдови твърди дървесини.

При пръстеновидните твърди дървесини годишните пръстени са ясно видими поради рязката разлика между ранна и късна дървесина. При широколистните разпръснати съдови видове такава разлика между ранна и късна дървесина не се наблюдава и поради това годишните пръстени са слабо видими.

При широколистните пръстеновидни видове малките съдове в късната дървесина образуват следните видове групировки: радиални - под формата на светли радиални ивици (фигура 14, а.) дъб, кестен; тангенциални - малки съдове образуват леки вълнообразни линии, разположени успоредно на границата на годишния слой (фигура 1.4, б) - бряст, бряст, бряст; разпръснати - малки съдове в късна дървесина се събират на светли точки или тирета (фигура 1.4, в). На радиални и тангенциални участъци големите съдове изглеждат като надлъжни канали. Диаметърът на големите съдове варира от 0,2 до 0,4 mm, малките - от 0,015 до 0,1 mm. Дължината на съдовете често е не повече от 10 см, но при дъба достига няколко метра. Обемът на съдовете, в зависимост от породата, варира от 7 до 43%.

Съдовете намаляват здравината на дървото, тъй като са слаби елементи. Те улесняват пропускливостта на дървесината от течности и газове в надлъжна посока.

Фигура 1.4 - Видове групировки на малки съдове в твърда дървесина: а - радиални (дъб), б - тангенциални (бряст), в - разпръснати (ясен), г - подреждане на съдове в твърда дървесина разпръснати съдови видове.

Пасажи от смола. Характерна особеност на структурата на иглолистната дървесина са проходите от смола. Има вертикални и хоризонтални канали за смола. Хоризонталните преминават по сърцевините лъчи. Вертикалните канали за смола са тънки тесни канали, пълни със смола. На напречния разрез се виждат вертикални смолни канали като светли точки, разположени в късната дървесина на годишния слой; на надлъжни разрези се виждат смолни канали под формата на тъмни щрихи, насочени по оста на багажника. Броят и размерът на каналите за смола зависят от вида на дървесината. В боровата дървесина смолистите проходи са големи и многобройни, в дървесината от лиственица - малки и малко.

Смолените канали заемат малък обем от дървесината на багажника (0,2-0,7%) и следователно нямат съществен ефект върху свойствата на дървесината. Те са важни при потупване, когато се получава смола (смола) от растящи дървета.

По брой смолни пасажи на първо място е борът, следван от кедър, след това лиственица и смърч. В последните два каналите за смола заемат не повече от 0,2% от общия обем на дървесината. Въпреки това, дори при видове с големи и многобройни канали от смола, те заемат по-малко от 1% от общия обем на дървесината.

1.3 Микроскопична структура на дървото

Микроскопична структура на дървото. Изследване на дърво под микроскоп показва, че то се състои от най-малките частици - клетки, предимно (до 98%) мъртви. Растителната клетка има най-тънката прозрачна обвивка, вътре в която се намира протопластът, състоящ се от цитоплазма и ядро.

Клетъчната стена в младите растителни клетки е прозрачен, еластичен и много тънък (до 0,001 mm) филм. Състои се от органична материя - фибри, или целулоза.

С развитието, в зависимост от функциите, които дадена клетка е призвана да изпълнява, размерът, съставът и структурата на нейната обвивка се променят значително. Най-често срещаният вид промяна на клетъчната стена е тяхното вдървеняване и запушване.

Лигнификацията на клетъчната мембрана настъпва по време на живота на клетките в резултат на образуването в тях на специално органично вещество - лигнин. Вдървесените клетки или напълно спират да растат, или се увеличават в много по-малка степен от клетките с целулозни мембрани.

Целулозата в клетъчната мембрана е представена под формата на влакна, които се наричат ​​микрофибрили. Пролуките между микрофибрилите са запълнени основно с лигнин, хемицелулози и свързана влага.

В процеса на растеж клетъчните стени се уплътняват, оставяйки неудебелени места, наречени пори. Порите служат за пренасяне на вода и разтворени хранителни вещества от една клетка в друга.

Видове дървени клетки. Клетките, които изграждат дървото, са различни по форма и размер. Има два основни типа клетки: клетки с дължина на влакното 0,5-3 mm, диаметър 0,01-0,05 mm, със заострени краища - прозенхимни и по-малки клетки, които изглеждат като полиедрична призма с приблизително еднакви страничен размер (0, 01-0,1 mm), - паренхимни.

Паренхимните клетки служат за отлагане на резервни хранителни вещества. Органичните хранителни вещества под формата на нишесте, мазнини и други вещества се натрупват и съхраняват в тези клетки до пролетта, а през пролетта се изпращат в короната на дървото, за да образуват листа. Редове от паренхимни клетки са разположени близо до дървото по радиуса и са част от медуларните лъчи. Техният брой в общия обем дървесина е незначителен: при иглолистните видове 1-2%, при твърдата дървесина - 2-15%.

Основната част от дървесината на всички видове се състои от прозенхимни клетки, които в зависимост от жизнените функции, които изпълняват, се делят на проводими и поддържащи или механични. Проводящите клетки в растящото дърво служат за провеждане на вода с разтвори на минерални вещества от почвата към короната, докато поддържащите клетки създават механичната здравина на дървото.

Дървени тъкани. Клетки със същата структура, изпълняващи същите функции, образуват дървесни тъкани.

В съответствие с предназначението и вида на клетките, които изграждат тъканите, се различават: съхраняващи, проводими, механични (поддържащи) и покривни тъкани.

Тъканите за съхранение се състоят от къси клетки за съхранение и служат за натрупване и съхранение на хранителни вещества. Тъкани за съхранение се намират в ствола и корените.

Проводящите тъкани се състоят от удължени тънкостенни клетки (съдове, тръби), през които влагата, абсорбирана от корените, преминава към листата.

Дължината на съдовете е средно около 100 mm; при някои видове, като дъб, съдовете достигат 2-3 m дължина. Диаметърът на съдовете варира от стотни от милиметъра (при дребносъдовите породи) до 0,5 mm (при едросъдовите породи).

Механичните тъкани (подпори) се намират в багажника. Тези тъкани придават стабилност на растящото дърво. Колкото повече тази тъкан, дървото е по-плътно, по-твърдо, по-здраво. Механичните тъкани се наричат ​​либриформни.

Покривните тъкани са разположени в кората и играят защитна роля.

Структурата на иглолистната дървесина. Иглолистната дървесина се характеризира със сравнителна простота и правилна структура. Основната му маса (90-95%) се състои от удължени клетки, подредени в радиални редове с наклонени краища, наречени трахеиди. Стените на трахеидите имат пори, през които те комуникират със съседните клетки. В рамките на годишния слой се разграничават ранни и късни трахеиди. Ранните трахеиди се образуват през пролетта и началото на лятото, имат тънки черупки с пори, широки кухини и служат за пренасяне на вода с разтворени минерали. При ранните трахеиди размерът в радиална посока е по-голям, отколкото в тангенциална посока. Краищата на ранните трахеиди са заоблени.

Късните трахеиди се образуват в края на лятото, имат тесни кухини и дебели клетъчни мембрани, поради което изпълняват механична функция, придавайки здравина на дървесината. Размерът в радиална посока е по-малък, отколкото в тангенциална посока.

Броят на порите по стените на ранните трахеиди е приблизително 3 пъти по-голям, отколкото по стените на късните трахеиди. Трахеидите са мъртви клетки. В ствола на растящо дърво само новообразуваният годишен слой съдържа живи трахеиди.

Ядрените лъчи на иглолистните дървета са тесни, слабо видими или изобщо не се виждат с просто око. Те се състоят главно от паренхимни клетки.

Дървесният паренхим при иглолистните дървета не се среща много и се състои от единични паренхимни клетки или клетки, удължени по дължината на ствола, свързани в дълги редове по оста на ствола. При тиса и бора няма дървесен паренхим.

Структурата на твърдата дървесина. В сравнение с иглолистните дървета, твърдите дървета имат по-сложна структура. По-голямата част от твърдата дървесина се състои от съдове и съдови трахеиди, либриформни влакна и паренхимни клетки.

2. ОСНОВНИ СВОЙСТВА НА ДЪРВОТО

2.1 Химични свойства на дървесината

Химичен състав на дървесината и кората. Дървесината се състои главно от органична материя. Елементарно химичен съставдървесината от всички видове е почти еднаква. Органичната част на абсолютно суха дървесина (изсушена при 103°C) съдържа средно 49-50% въглерод, 43-44% кислород, около 6% водород и 0,1-0,3% азот.

Неорганичната част може да бъде изолирана като пепел чрез изгаряне на дърва. Количеството пепел в дървесината е около 0,2-1%. Съставът на пепелта включва калций, калий, натрий, магнезий, в по-малки количества фосфор, сяра и други елементи. Те образуват минерали, повечето от които са неразтворими във вода. Сред разтворимите първо място заемат алкалните - поташ и сода, а от неразтворимите - калциеви соли.

Кората се различава малко от дървесината по елементен състав, но съдържа повече минерали. Химичният състав на кората на някои скали е даден в таблица 2.1.

Таблица 2.1 - Химичен състав на кората,%

* Включително хексани

От данните в таблица 2.1 се вижда, че съотношението между основните органични вещества в кората е различно, отколкото в дървесината, има много по-малко целулоза. Освен това външната част на кората съдържа суберин, който не се среща в дървесината.

Целулозата е линеен полимер - полизахарид. Формула на целулоза (C 6 H 10 O 5) n, където n е степента на полимеризация. В клетъчната стена целулозата е в комбинация с други вещества. Целулозата е бяло вещество, плътност 1,54-1,58 g / cm 3. Иглолистната дървесина съдържа повече целулоза (41-58%) от твърдата дървесина (39-47%).

Целулозата е много стабилно вещество, неразтворимо във вода, алкохол, етер, ацетон. На това свойство се основават промишлените методи за производство на целулоза от дърво.

Лигнинът е високомолекулно съединение с ароматна природа, плътност 1,25-1,45 g/cm 3 . В сравнение с целулозата, лигнинът съдържа повече въглерод (целулоза 44%, лигнин 60-65%) и по-малко кислород. Лигнинът е по-малко стабилно вещество; при нагряване се разтваря в алкали и киселини; използва се под формата на прахообразно гориво, при производството на леярски земни свързващи вещества, пластмаси, ванилин, активен въглен и др.

Хемицелулозите комбинират група от полизахариди, които изграждат клетъчната стена, но се различават от целулозата по химичен и физични свойства. Групата на хемицелулозата включва пентозани и хексозани. В сравнение с целулозата, хемицелулозите имат ниска степен на полимеризация, което обяснява тяхната повишена разтворимост в разредени основи и лесна хидролиза.

Таблица 2.2 - Съдържанието на органични вещества в дървесината от иглолистни и широколистни видове

От данните в таблица 2.2 се вижда, че иглолистните видове съдържат най-голямо количество целулоза, лигнин и хексозани, а твърдата дървесина съдържа хемицелулози и пентозани.

Екстракционните вещества се получават чрез екстракция с вода и органични разтворители. Водата извлича танини, смоли и багрила от дърво. Активната част на танините са таниди. Намират се в сърцевината на дъб (6-11%) и кестен (6-13%), както и в кората на върба, лиственица, дъб, смърч, ела (от 5 до 16%). Танините са разтворими във вода и алкохол, лесно се окисляват в присъствието на алкали. Танините се използват в кожарската промишленост за обработка на кожа от сурови животински кожи. Това придава на кожата устойчивост на гниене, еластичност и способността да не се подува.

Венците са водоразтворими смоли. Оцветяващи вещества от жълто, кафяво, червено и синьо се съдържат в кухините на дървесните клетки (повече в сърцевината) и кората.

Суберин. Това е смес от вещества, включително органични киселини и техните метилови естери. Суберин се намира само в кората и причинява запушване на клетъчните стени на кората.

Химичният състав на дървесината от основните видове е даден в таблица 2.3.

Таблица 2.3 - Химичен състав на дървесината от основните видове,%

Таблица 2.3 показва, че иглолистната дървесина има малко по-високо съдържание на целулоза, а твърдата дървесина има високо съдържание на пентозани.

Производство и използване на целулозни материали. Целулозата е в основата на редица широко използвани материали. Може да се получи чрез отстраняване на всички други вещества от клетъчните стени на дървото. В процесите на готвене чрез въздействие върху дървесината с различни агенти се разтварят придружаващите вещества, които са по-малко химически устойчиви.

В промишлеността се използват киселинни, алкални и неутрални методи за производство на целулоза.

киселинни методи. Тази група включва сулфитни и бисулфитни методи. При сулфитния метод като суровина се използва дървесина от нискосмолисти иглолистни видове (смърч, ела) и редица твърди дървесини.

Късите обелени трупи (пулпова дървесина) се преработват на стърготини на дробилки. Дървесният чипс се зарежда във вертикални реактори с вместимост до 400 m 3 . Към котела се подава сулфитна готварска киселина, която представлява разтвор на сярна киселина, съдържащ определено количество калциев бисулфит Ca (HSO 3) 2 . Калциевата основа (CaO) може да бъде заменена с магнезий, натрий или амоний. Готвенето се извършва при 130-150 о С и налягане 0,5-1 MPa за 5-12 часа. В резултат на готвене се получава целулоза и органични вещества, преминали в разтвор - сулфитна течност. Целулозата се измива, почиства се от клони, дървени стърготини, пясък; избелени с хлор. На специални машини пулпата се дехидратира и се превръща в плътна лента, която след това се нарязва на листове и се опакова на снопове. В тази форма техническата целулоза се доставя на фабрики за хартия и други предприятия.

Сулфитният ликьор се използва за получаване на протеинови фуражни дрожди, етилов алкохол и други продукти чрез биохимична обработка. Химическата обработка на лугата може да доведе до ванилин, феноли и ароматни киселини.

Бисулфитният метод прави възможно използването на дървесина от почти всички видове за производството на целулоза. Чипсът се приготвя във воден разтвор на натриев, магнезиев или амониев бисулфат. Оборудването и технологията в много отношения са подобни на използваните при сулфитния метод. Въпреки това, температурата на процеса на готвене е по-висока (155-165 o C).

Алкални методи. Тази група включва сулфатни и содови методи. За получаване на целулоза по сулфатния метод може да се използва дървесина от всякакъв вид, включително силно смолиста (бор и др.) нарязана дървесина на чипс се приготвя в разтвор, съдържащ натриев хидроксид NaOH и 3 пъти по-малко натриев сулфид Na 2 S. Готвенето е извършва се в котли с капацитет 75-160 m 3 при 170-180 около C и налягане 0,8-1 MPa за 3-5 часа. В края на процеса разтворът за готвене става черен и се нарича черен ликьор. Черният ликьор се кипва, за да се компенсира загубата на Na 2 S, смесва се с натриев сулфат Na 2 SO 4 и се калцинира. В този случай органичната част на ликьора се изгаря (използва се като гориво), а минералната част се използва за приготвяне на разтвора за готвене (бял ликьор). Останалите операции са същите като при производството на сулфитна целулоза. Готвенето може да се извършва не само в котли, но и в високопроизводителни непрекъснати устройства. За да се получи висококачествена целулоза за химическа обработка, дървесината се подлага на предварителна хидролиза (парене, кипене на вода при 170 ° C или по друг начин), за да се отстранят по-голямата част от хемицелулозите. Добивът на целулоза по сулфатния метод е 40-50%.

Сулфатният метод дава възможност да се получат по-здрави влакна, необходими за производството на шнур и други цели. Предимствата на този метод включват и предвидената технология за регенериране на ликьор. Това прави възможно извършването на процеса в затворена верига, като се сведе до минимум замърсяването на водните обекти.

Като странични продукти при сулфатното производство на целулоза, терпентинът се улавя и сулфатният сапун се отстранява от повърхността на охладената течност, чието разлагане с минерална киселина дава талово масло. Този продукт се използва при производството на сапун за пране, приготвянето на изсушаващо масло, смазочни масла. От талово масло се получават колофон, фитостерол, използван за лечение на атеросклероза, кожни и други заболявания, както и редица продукти, използвани в производството на пестициди, детергенти, емулгатори и др. Част от алкалния лигнин може да се използва като пълнител за синтетичен каучук без увреждане на основното производство, за заместване на фенола в производството на пластмаси, в гуми, керамика и други индустрии. Хранителните дрожди могат да се получат от прехидролизата. Вторият алкален метод за производство на целулоза е содата. Въз основа на използването на сода каустик като реагент; алкалните загуби се компенсират чрез добавяне на сода.

Неутрален начин. Този метод се използва за получаване на целулоза от твърда дървесина с много високо съдържание на сродни вещества. Разтворът за готвене, съдържащ натриев сулфит Na 2 SO 3 или амониев сулфат (NH 4) 2 SO 3, има реакция близка до неутрална, поради което методът се нарича моносулфит или неутрален сулфит. Готвенето се извършва в периодични или непрекъснати котли при крайна температура 160-180 ° C, налягане 0,65-1,25 MPa и продължава 0,2-6 часа. Основният недостатък е невъзможността да се използва иглолистна дървесина.

За всички използвани в индустрията методи за производство на целулоза е характерно образуването на отпадъци, до известна степен замърсяващи околната среда със серни съединения. Ето защо разработването на технология за целулоза без сяра е особено важно.

хидролиза на дървесина. Когато водните разтвори на киселини взаимодействат с дървесината, настъпва хидролиза на нейната полизахаридна част. Целулозите и хемицелулозите се хидролизират до прости захари. Получените захари се използват за биохимична обработка. Тези захари (например глюкоза, ксилоза и др.) могат да бъдат подложени на химическа обработка, като се получават продукти като ксилитол, сорбитол и др. Суровините за хидролизната индустрия са предимно отпадъци от дъскорезство и дървообработване, нискокачествена дървесина. Хидролизата на дървесината може да се извърши с разредени минерални киселини (сярна, солна) при висока температура или същите, но концентрирани киселинипри нормална температура.

В промишлеността се използва методът на хидролиза на разредена до 0,5-0,6% сярна киселина. Суровината под формата на смес от дървени стърготини и дървесни стърготини влиза в хидролизатора с капацитет 18-160 m 3 . Тук се доставя и горещ разтвор на сярна киселина. При 140-160 о С има озахаряване (хидролиза) на хемицелулози. След това при 180-190 о С започва хидролизата на целулозата. Едновременно с подаването на сярна киселина се взема хидролизат - кисел воден разтвор на прости захари. В края на процеса към апарата за хидролиза се подава гореща вода за отстраняване на захарите и сярната киселина, които импрегнират неразтворимата утайка - лигнин. Този страничен продукт може да се използва за производство на смоли, пластмаси, антисептици, стимуланти за растеж на растенията, торове, активен въглен, горива и др.

При охлаждане на хидролизата се образуват пари, от чийто кондензат се получава фурфурол, който е безцветна мазна течност с мирис на изпечен хляб. Използва се в производството на пластмаси, синтетични влакна (найлон), смоли, за пречистване на смазочни масла, производството на лекарства (фурацилин и др.), багрила, средства за борба с плевелите, гъбички и насекоми, както и за други цели. Фурфурол може да се получи като основен продукт от хидролизата на твърда дървесина, богата на пентозани (бреза, трепетлика) и селскостопански растителни отпадъци.

Хидролизатът (пивната мъст), неутрализиран с варно мляко, влиза във ферментационния отдел. Там, под действието на ензими за дестилерийни дрожди, съдържащите се в пивната мъст хексози (глюкоза и захари от хексозана) се ферментират и образуват етилов алкохол, както и въглероден диоксид, който се улавя и използва за получаване на течен въглероден диоксид и сух лед.

Термично разлагане на дървесината. Разлагането на дървесината се случва, когато се нагрява без достъп на въздух. Този процес се нарича суха дестилация. При температура 120-250 o C водата се отстранява и хемицелулозите частично се разлагат (при температура 150-270 o C). След това при 275-450 o C веществата, които съставляват дървесината, се разлагат. В този случай се получава бързо отделяне на топлина. Последният етап протича при температура 450-550 о С допълнително подаване на топлина отвън. В резултат на суха дестилация се образуват твърди (въглища), течни (течни) и газообразни продукти.

Въгленът съдържа 80-97% въглерод. Не съдържа вредни примеси (сяра и фосфор). Дървените въглища имат висока сорбционна способност. Използва се в металургията при топенето на цветни метали и феросплави; под формата на парно обработени прахообразни въглища за почистване на промишлени разтвори и отпадни води, обезцветяване на сокове и рафинирани маси в захарната индустрия и др. той служи за производството на въглероден дисулфид, необходим за производството на вискозни влакна, и целофан. Полупроводниковата индустрия използва високо чист силиций, който изисква въглен за производство. Използва се и в производството на електроди, карбуризиране (втвърдяване на стоманени части), лекарства, гориво, фуражи за животни, пластмаси и други приложения.

Zizka е течен дестилат - разтвор на продукти от разлагането на дървесината. При утаяване на течността се образуват два слоя: горният е воден, а долният е смолист. От утайката и разтворена в суровата утайка се получават антиоксидантът на бензина, антисептиците (креозот), феноли за производството на пластмаси, фиксатори за леярски пръстени, редуктори на вискозитета за сондажни течности и други продукти. От водния слой се изолират оцетна киселина, метилов алкохол, разтворители (ацетон, метилацетат и др.). Газовете, получени от сухата дестилация на дървесина, се използват като гориво за отопление на реторти (апарати за суха дестилация).

Горящи дърва. Окисляването на дървесината по време на горенето настъпва при нейната енергийно-химическа обработка и когато се използва като гориво. Качеството на горивото се оценява от калоричността (калоричността).

Масовата топлина на изгаряне на дървесина е количеството топлина, отделено при пълното изгаряне на единица маса - 1 кг дървесина. Теоретично масовата топлина на изгаряне може да се определи от химичния състав. Възможно е точно да се определи топлината на горене в лабораторни условия в нагреватели.

Елементният химичен състав на дървото е практически същият. Следователно калоричността на единица маса дървесина е почти независима от природата и в абсолютно сухо състояние варира от 19,6-21,4 MJ / kg.

Обикновено дървата за огрев се оценяват не по маса, а по обем и е необходимо да се знае калоричността на единица обем (1 m 3) дървесина. Умножавайки топлината на изгаряне на единица маса по плътността на дървесината, се получава топлината на изгаряне на единица обем. Обемната топлина на горене зависи от скалата, т.е. колкото по-висока е плътността на дървесината, толкова по-висока е нейната калоричност. Например, за дъбова дървесина обемната калоричност е 13 * 10 3 MJ / m 3, за трепетлика - 7,4 * 10 m 3 MJ / m 3. калоричността зависи и от съдържанието на влага в дървесината, с увеличението тя намалява.

2.1 Физични свойства на дървесината

Физичните свойства на дървесината са тези, които се определят без нарушаване на целостта на изпитваната проба и промяна на нейния химичен състав, т.е. откриват се чрез проверка, претегляне, измерване, сушене.

Физическите свойства на дървесината включват: външен вид и мирис, плътност, влажност и свързаните с тях промени - свиване, подуване, напукване и изкривяване. Физичните свойства на дървесината включват и нейната електрическа, звукова и топлопроводимост, макроструктурни показатели.

Външният вид на дървото се определя от неговия цвят, блясък, текстура и макроструктура.

Цвят. Цветът на дървесината се придава от намиращите се в нея танини, смолисти и оцветяващи вещества, които се намират в кухините на клетките.

Дървесината от видове, растящи в различни климатични условия, има различен цвят: от бял (трепетлика, смърч, липа) до черен (абанос). Дървесината на видовете, растящи в горещи и южни райони, има по-ярък цвят в сравнение с дървесината на видовете от умерения пояс. В рамките на климатичната зона всеки дървесен вид има свой специален цвят, който може да служи като допълнителен знак за неговото разпознаване. И така, дървото на габър има светлосив цвят, дъбът и ясенът - кафяв, орехът - кафяв. Под въздействието на светлина и въздух дървесината на много видове губи своята яркост, придобивайки сивкав цвят на открито.

Дървесината от елша, която при прясно отсечена има светлорозов цвят, потъмнява скоро след сечта и придобива жълтеникавочервен цвят. Дъбовата дървесина, която е лежала дълго време във вода, придобива тъмнокафяв и дори черен цвят (блатен дъб). Цветът на дървото също се променя в резултат на увреждането му от различни видове гъби. Възрастта на дървото също влияе върху цвета на дървото. Младите дървета обикновено имат по-лека дървесина от по-старите дървета. Дървесината от дъб, круша и бяла акация, чемшир, кестен има стабилен цвят.

Цветът на дървото е важен при производството на мебели, музикални инструменти, дърводелство и изкуство. Цветът, наситен с богатство от нюанси, придава на изделията от дърво красив външен вид. Цветът на някои дървесни видове се подобрява, като се подлагат на различни обработки - пропаряване (бук), мариноване (дъб, кестен) или оцветяване с различни химикали. Цветът на дървото и неговите нюанси обикновено се характеризират с определения - червено, бяло, розово, светло розово и само ако е необходимо, според атласа или цветовата скала.

Блясъкът на дървото зависи от неговата плътност, количество, размер и местоположение на сърцевините лъчи. Основните лъчи имат способността насочено да отразяват светлинните лъчи и да създават блясък върху радиалния разрез.

Блясъкът е способността да отразява светлинния поток по насочен начин. Най-голям блясък имат огледално гладките повърхности, които отразяват светлинния поток в строго насочена посока. Блясъкът на дървото зависи от неговата плътност, количество, размер и местоположение на сърцевините лъчи. Основните лъчи имат способността насочено да отразяват светлинните лъчи и да създават блясък върху радиалния разрез.

Дървесината от бук, клен, бряст, чинар,

Радиалните повърхности, където площта, заета от сърцевините лъчи, е най-голяма, също създават блясък (особено при клен, бряст, бук, дъб, бял скакалец, явор, махагон, сатенено дърво, айлантус). Дървесината на кадифеното дърво (трепетлика, липа, топола) има копринен блясък.

Блясъкът придава на дървото красив вид и може да бъде подобрен чрез полиране, лакиране, восък или залепване с фолио от синтетична смола.

Текстура - модел, който се получава върху разфасовки от дърво при рязане на неговите влакна, годишни слоеве и сърцевини. Зависи от неговата порода и структура. Колкото по-сложна е структурата на дървото и колкото по-разнообразна е комбинацията от отделни елементи, толкова по-богата е текстурата му. Иглолистните дървета имат сравнително проста структура и тяхната текстура е доста еднаква; при твърдата дървесина текстурата е много по-богата.

Текстурата се определя от ширината на годишните слоеве, разликата в цвета на ранната и късната дървесина, наличието на сърцевини, големи съдове и неправилното подреждане на влакната (вълнообразни или объркани).

Иглолистните дървета придават красива текстура на тангенциален участък поради рязката разлика в цвета на ранната и късната дървесина. При твърдата дървесина красив модел върху радиален разрез се създава от сърцевини (бук, бряст, клен, чинар, бряст, дъб); на тангенциален разрез - орех, ясен, кадифе, дъб, бряст, кестен. Изключително красив модел се наблюдава в дървесината от израстъци (бурли) с вълнообразно разположение на влакната.

Текстурата определя декоративната стойност на дървото и е важна при производството на мебели, различни занаяти и декорация на музикални инструменти. Когато използвате прозрачни лакове, текстурата на дървото може да бъде подобрена и по-ярка.

За да се получи красива текстура, се използват и различни методи за обработка на дърво; белене на трупи с нож с вълнообразно острие или под ъгъл спрямо посоката на влакната, неравномерно притискане и др.

Миризмата на дърво зависи от смолите, етеричните масла, танините и други вещества в него. Иглолистните видове - бор, смърч - имат характерна миризма на терпентин. Дъбът има мирис на танини, бекаут и палисандрово дърво - ванилия. Хвойната ухае приятно, затова клоните й се използват при варене на бъчви. От голямо значение е миризмата на дърво при производството на контейнери. Когато е прясно нарязан, дървесината има по-силна миризма, отколкото когато е изсушена. Ядрото мирише по-силно от беловина. По миризмата на дърво могат да се разпознаят отделни видове.

Макроструктура. За да се характеризира качеството на дървесината, понякога е достатъчно да се определят следните показатели на макроструктурата: ширината на годишните слоеве и съдържанието на късна дървесина в годишните слоеве.

Ширината на годишните слоеве се определя от броя на слоевете на 1 cm от сегмента, измерен в радиална посока на напречното сечение. Пробите с напречно сечение 20 × 20 mm трябва да имат гладко почистени краища. В края се начертава линия, перпендикулярна на годишните слоеве и се брои броят на целите слоеве N. Дължината l на участъка се измерва в сантиметри. Броят на годишните слоеве в 1 см се изчислява с точност до 0,5 слоя по формулата:

Ширината на годишните слоеве влияе върху свойствата на дървесината. За иглолистна дървесина се отбелязва подобрение на свойствата, ако има най-малко 3 и не повече от 25 слоя в 1 cm. При широколистните пръстеновидни видове (дъб, ясен) се наблюдава увеличаване на ширината на годишните слоеве поради късната зона и следователно се увеличава здравината, плътността и твърдостта.

За дървесина от широколистни разпръснати съдови видове (бреза, бук) няма толкова ясна зависимост на свойствата от ширината на годишните пръстени.

На проби от иглолистни и пръстеновидни твърди дървесини се определя съдържанието на късна дървесина m (в проценти). Върху същите проби с измервателна лупа с грешка 0,1 mm се измерва ширината на късната зона δ във всеки годишен слой; получените стойности се обобщават и процентът на късната дървесина се изчислява с грешка от 1% по формулата:

m = ∑δ/l*100, (2.2)

където ∑δ е общата ширина на късните зони, cm;

l е общата дължина на онези годишни слоеве, в които е измерена ширината на късната зона, виж фиг.

Процентът на късната дървесина е доста надежден показател за качеството на дървесината. Колкото по-високо е съдържанието на късната дървесина, толкова по-голяма е нейната плътност и следователно по-високи са нейните механични свойства.

При обработката на дърво с режещи инструменти се изрязват кухи анатомични елементи (съдове) и се образуват неравности по повърхността на дървото. При такива видове като дъб, ясен, орех, размерът на структурните неравности е значителен. Тъй като дървесината от тези видове се използва за довършителни продукти, е необходимо да се намали големината на тези неравности преди полиране. За да направите това, се извършва специална операция, която се нарича запълване на порите.

съдържание на влага в дървесината. При растящо дърво водата е необходима за живота и растежа му, в отсечената дървесина наличието на вода е нежелателно, тъй като води до редица негативни явления.

Влажността (абсолютната) дървесина е съотношението на масата на водата към масата на абсолютно суха дървесина, изразено като процент

Дървесината се разделя на свързана (хигроскопична) и свободна (капилярна) вода. Свободната вода запълва клетъчните кухини и пространствата между клетките, докато свързаната вода се намира в дебелината на клетъчните стени. Свободната вода се задържа чрез механични връзки и лесно се отстранява; свързаната вода се задържа чрез физико-механични връзки и отстраняването на тази вода изисква допълнителна енергия. Свързаната вода оказва значително влияние върху свойствата на дървесината.

Общото количество вода в дървесината е сумата от свободна и свързана. Максималното количество свързана вода е приблизително 30% при температура 15-20 ° C. Ограничителното количество свободна вода зависи от плътността, т.е. колко голям е обемът на празнините в дървото, които могат да бъдат запълнени с вода.

Състоянието на дървесината, в което няма свободна вода и клетъчните стени съдържат максимално количество свързана вода, се нарича хигроскопичност или граница на насищане на клетъчната стена. Границата на хигроскопичност съответства на максималното съдържание на влага в клетъчните стени, когато дървото се навлажнява във въздух, наситен с вода. Границата на насищане на клетъчната стена е максималното съдържание на влага в клетъчните стени на прясно отсечена дървесина или когато се съхранява дълго време във вода. В същото време в клетъчните кухини се съдържа и известно количество свободна вода. По този начин влажността на границата на насищане на клетъчната стена е 30% за умерените скали.

Границата на влажност на хигроскопичност при температура 15-20 ° C е 30% и малко зависи от вида на дървесината.

Границата на влажност на хигроскопичност намалява с повишаване на температурата и при 100 ° C е 19-20%

Разграничават се следните нива на влажност на дървесината: мокра - след дълго време във вода, нейното съдържание на влага е над 100%; прясно нарязан - влажност 50-100%; въздушно-сух - съхранява се на въздух за дълго време, влажност 15-20%; сухо помещение - влажност 8-12%; абсолютно сухо - съдържанието на влага в дървесината е около 0%.

Таблица 2.4 показва средното съдържание на влага в прясно отсечената дървесина.

Таблица 2.4 - Средно съдържание на влага в прясно отсечена дървесина

От данните в Таблица 2.4 се вижда, че най-високо влагосъдържание на прясно отсечената дървесина е в ела, а най-ниско е в обикновената пепел.

Сушене на дървесина. При продължително съхранение на отсечена дървесина във въздуха или на закрито, водата се изпарява. В този случай първо се отстранява свободната вода, която се намира в клетъчните кухини, и след това се свързва. Когато дървесината изсъхне, водата се изпарява от повърхността на асортимента и водата от по-влажните вътрешни слоеве се придвижва към външните. По този начин има неравномерно разпределение на водата по дебелината на материала. Колкото по-голяма е дебелината на материала, толкова по-голямо е неравномерното разпределение на водата.

Скоростта на сушене зависи от метеорологичните условия, методите на полагане и вида на асортимента. Топлото и сухо време ускорява сушенето. Къс и тънък дървен материал изсъхва по-бързо от дългия и дебел дървен материал. В индустрията са най-разпространени два метода на сушене: атмосферен и камерен.

Камерното сушене се извършва в специални помещения, наречени сушилни камери. Въздухът, нагрят в нагревателите, се използва като изсушаващ агент. В сушилните камери се контролира състоянието на въздуха и съдържанието на влага в дървесината. Продължителността на камерното сушене е много по-малка от тази при атмосферно сушене.

При атмосферно сушене атмосферният въздух се използва като агент без изкуствено нагряване. Климатика не е регулиран.

Преди атмосферно сушене дървеният материал трябва да се третира с антисептици, за да се избегне увреждане от гъбички, оцветяващи дървото. За по-добра циркулация на въздуха се използва рядко подреждане на дървен материал. Атмосферното сушене се счита за завършено, когато се достигне 20-22% влажност. Продължителността на сушене на дървен материал с различна дебелина в различни климатични зони варира от 2-3 месеца до един или два сезона.

При атмосферно или камерно сушене дървесината придобива стабилно съдържание на влага. Това състояние се установява, ако еластичността на водната пара в околния въздух е равна на еластичността на водната пара на повърхността на дървото. Състоянието на въздуха се характеризира с определена температура и относително парно налягане. Всяка комбинация от температура и относително парно налягане съответства на определено стабилно съдържание на влага в дървесината. Тази влажност не зависи от скалата, а зависи от посоката на процеса. Когато водата се абсорбира (сорбция) от въздуха, стабилното съдържание на влага в дървесината е по-малко, отколкото при изсъхване (десорбция). Разликата между стойностите на стабилна влага по време на сорбция и десорбция се нарича сорбционен хистерезис. В този случай трябва да се има предвид, че само съдържанието на свързана вода се променя по време на сорбция и десорбция. Нарязаната дървесина (стърготини, дървени стърготини) има голяма специфична повърхност и незначителен хистерезис (0,2%), а стабилното му съдържание на влага се нарича равновесно. За дървен материал с дебелина над 15 mm и ширина над 100 mm хистерезисът е 2,5%.

Свиване. Свиването е намаляване на линейните размери и обема на дървесината по време на сушене. Започва след пълното отстраняване на свободната влага от дървото и от началото на отстраняването на свързаната влага, т.е. когато влажността му намалява отвъд границата на насищане на клетъчните стени.

Свързаната вода се намира в клетъчните стени между микрофибрилите. Микрофибрилите в стените са насочени основно по оста на клетката, а при отстраняване на свързаната вода от дървото се променят повече напречните размери на клетките и дървесината като цяло. Надлъжното свиване поради лек наклон на микрофибрилите е незначително. Свиването в тангенциална посока е 1,5-2 пъти по-голямо, отколкото в радиална посока.

Свиването, което се получава при отстраняване на цялата свързана вода (от 30 до 50%), се нарича пълно. Пълното линейно свиване в тангенциална посока е средно 6-10%, в радиална посока 3-5%, по протежение на влакната 0,1-0,3%, обемно свиване 12-15%.

При рязане на необработени трупи в дъски се предвиждат допускания за свиване, така че след изсушаване дървеният материал и заготовките да имат посочените размери. Свиването зависи от плътността на дървесината: колкото по-голяма е плътността, толкова по-голямо е нейното свиване. Късната дървесина на едногодишните слоеве изсъхва повече от ранната.

Вътрешно напрежение в дървото, напукване и изкривяване. Напреженията, които възникват без участието на външни сили, се наричат ​​вътрешни. Първата причина за образуването на напрежения по време на сушенето на дървесината е неравномерното разпределение на водата. Първо, водата се изпарява от повърхностните слоеве на дървото. Ако в повърхностни слоевевлажността ще намалее отвъд границата на насищане на клетъчните стени, тогава трябва да настъпи тяхното свиване. Въпреки това, поради устойчивостта на по-влажните вътрешни слоеве, повърхностните слоеве няма да изсъхнат напълно. В резултат на това ще се появят напрежения, които са опън в повърхностните зони и натиск във вътрешната зона.

Ако напреженията на опън достигнат якостта на опън на дървото през влакната, тогава могат да се появят пукнатини (Фигура 2.1): в началото на изсъхването на повърхността на асортимента и в края - отвътре (т.нар. фистули).

Фигура 2.1 - Напукване на дървени и силови секции: а - външни пукнатини в трупа; б - външни пукнатини в прътите; в – вътрешни пукнатини; d - силови секции.

Вътрешните напрежения също се съхраняват в изсушения материал и предизвикват промени в размера и формата на частите по време на механичната обработка на дървесината.

Остатъчните напрежения, останали след сушене, могат да бъдат премахнати чрез допълнителна обработкадървен материал (намокряне на повърхността с пара или вода).

Когато дървото изсъхне или навлажни, формата на напречното сечение на дъската се променя. Тази промяна във формата се нарича изкривяване. Изкривяването може да бъде напречно и надлъжно. Напречното изкривяване (фигура 2.2, a, b, c) се изразява в промяна във формата на сечението на пръти и дъски. Причината за напречното изкривяване е разликата в свиването в радиална и тангенциална посока. Основната дъска (фигура 2.2, б) намалява размера си към краищата; дъска, чиято външна част е по-близо до тангенциалната посока, изсъхва повече от вътрешната, която има радиална посока. Колкото по-близо е дъската до ядрото, толкова по-голямо е нейното изкривяване.

Фигура 2.2 - Видове деформации: а, в - промяна във формата на напречното сечение на пръти с различно разположение на слоевете в края; b - промяна във формата на напречното сечение на дъските (ядро и странична); d - надлъжно изкривяване; г - крилатост

По дължината на дъската те могат да се огъват, придобивайки дъговидна форма (Фигура 2.2, г) или да приемат формата на спираловидна повърхност - крила (Фигура 2.2, д). Първият вид надлъжно изкривяване се среща при плочи, съдържащи сърцевина и беловина (свиването на сърцевината и беловината се различава до известна степен по дължината на влакната), както и при дърво с пета, чието надлъжно свиване е по-голямо от това на здрава дървесина. Криленето се наблюдава при дървен материал с тангенциален наклон на влакната. Правилното свиване, сушене и съхранение на дървения материал могат да предотвратят изкривяването.

Абсорбция на влага. Поглъщането на влага на дървото е способността му да абсорбира вода от околния въздух, като същевременно увеличава съдържанието на свързана вода в дървесината. Абсорбцията на влага зависи от температурата и относителната еластичност на въздушните пари. Абсорбцията на вода от въздуха става постепенно, като се забавя до границата на хигроскопичност. Поглъщането на влага не зависи от вида на дървесината.

Поглъщането на влага на дървото се отнася до неговите отрицателни свойства. За да се намали абсорбцията на влага, дървото се покрива с лакове, бои, термична обработка, импрегниране с изкуствени смоли и др.

Подуване. Подуването е свойство на дървото, което е обратното на свиването и се подчинява на същите закони. Подуването е увеличаване на линейните размери и обема на дървесината с увеличаване на съдържанието на свързана вода.

Подуване се наблюдава при повишаване на влажността до границата на хигроскопичност, увеличаването на свободната вода (запълване на клетъчни кухини) не причинява подуване. Най-голямото подуване се получава в тангенциална посока и най-малко - по протежение на влакната.

Подобно на свиването, подуването е отрицателно свойство на дървото. Въпреки това, в някои случаи той играе положителна роля: осигурява плътни връзки в бъчви, лодки, дървени тръби и кораби.

Водна абсорбция. Водопоглъщане - способността на дървото да абсорбира капкова течна вода. Водопоглъщането настъпва, когато дървото влезе в директен контакт с вода. В същото време се увеличава съдържанието както на свързана, така и на свободна влага в дървесината. Общото количество свободна вода зависи от обема на кухините в дървесината. Водопоглъщането зависи от вида на дървесината, от нейната плътност; колкото по-голяма е плътността на дървесината, толкова по-малък е обемът на кухините, които могат да бъдат запълнени със свободна вода, и следователно водопоглъщането ще бъде по-малко. Водопоглъщането на сърцевината е по-малко от това на беловината. Степента на водопоглъщане е по-висока за образци с големи размери на крайната повърхност. С повишаване на температурата процесът на поглъщане на вода също се ускорява. Максималното съдържание на влага в дървесината по време на водопоглъщане е дадено в таблица 2.5.

Таблица 2.5 - Максимално съдържание на влага на дървесината при водопоглъщане

От данните в Таблица 2.5 се вижда, че елата има най-висока влажност, а габърът – най-ниска.

Плътност на дървесината. Плътността на материала се характеризира с съотношението на неговата маса към обем. Плътността се измерва в килограми на кубичен метър или грамове на кубичен сантиметър.

Плътността на дървесното вещество е съотношението на масата към обема на клетъчните стени. Тъй като елементарният химичен състав на дървото е почти същият за различни породи, то плътността на дървесното вещество е приблизително еднаква за всички видове. Средно е 1,53 g/cm 3 .

Плътността на дървесината зависи от съдържанието на влага и за сравнение, стойностите на плътността винаги водят до еднократно съдържание на влага, което е 12%.

Съществува тясна връзка между плътността и здравината на дървото. Колкото по-голяма е дебелината на клетъчните стени, толкова по-голяма е плътността и следователно здравината на дървото.

Порьозността на дървесината се определя от обема на вътрешните кухини (клетъчни кухини, междуклетъчни пространства) и се изразява като процент от обема на дървесината в абсолютно сухо състояние. Порьозността зависи от плътността на дървесината: колкото по-висока е плътността, толкова по-ниска е порьозността на дървото. Стойността на порьозността варира от 40 до 77%.

Таблица 2.6 показва средните стойности на плътността за различни породи.

Таблица 2.6 - Средни стойности на плътността

От данните в таблица 2.6 се вижда, че плътността на дървесината варира в много широк диапазон. Освен това габърът има най-висока плътност, а сибирската ела е с най-ниска.

Плътността на дървесината е от голямо практическо значение. Дървесината с висока плътност (чемшир, габър, бук, клен, круша) е особено ценена в производството заради здравината и добрата си обработваемост.

Дървесината от широколистни пръстеновидни съдови видове е с неравномерна плътност, ранната част на годишния слой е пореста, по-късната е по-плътна. Такова дърво е по-трудно за лакиране и полиране, но има други характеристики. ценни имоти, например, се огъва добре. Дървесината от иглолистна дървесина има ниска плътност, а дифузната твърда дървесина има висока плътност, така че е чисто обработена, добре лакирана и полирана.

Топлинни свойства на дървото.

Топлинният капацитет е способността на дървесината да абсорбира топлина при нагряване. Специфичният топлинен капацитет е количеството топлина, необходимо за нагряване на 1 kg дървесина с 1 o C. Топлинният капацитет се измерва в джаули на килограм ∙ градус по Целзий.

Специфичният топлинен капацитет на абсолютно суха дървесина при температура 0 o е 1,55 kJ / kg ∙ o C, с повишаване на температурата и влажността топлинният капацитет се увеличава. При влажност 60% и температура на въздуха от 20 ° C, специфичният топлинен капацитет на дървесината ще бъде 1,78 kJ / kg ∙ ° C. Стойността на топлинния капацитет е важна при сушене, пара, парене на дървесина.

Топлопроводимостта е способността на дървото да провежда топлина. За характеризиране на топлопроводимостта се използва коефициентът на топлопроводимост.

Топлопроводимостта зависи от влажността, плътността, температурата и посоката на топлинния поток. С увеличаване на всички тези показатели топлопроводимостта се увеличава.

Дървото има ниска топлопроводимост в сравнение с други материали, което е предопределило широкото му използване в жилищното строителство. Да, дебелината дървени стенипо-малко от дебелината на тухла.

Топлинната дифузия е способността на дървесината да изравнява температурата при нагряване или охлаждане. Характеризира се с коефициент на топлопроводимост. Това до голяма степен зависи от съдържанието на влага в дървесината: колкото по-суха е дървесината, толкова по-висока е нейната топлопроводимост. Това се дължи на факта, че клетъчните кухини са пълни с въздух, чиято термична дифузия е по-голяма от тази на водата. Топлинната дифузия е по-висока по протежение на влакната, отколкото през влакната. Важно е при сушене, импрегниране, парене, тъй като ви позволява да определите времето, необходимо за затопляне на дървесината.

Разширяване на дърво. Разширяването на дървесината по време на нагряване се характеризира с коефициента на линейно разширение, т.е. промяна в единицата за дължина при нагряване с 1 o C. Коефициентът на линейно разширение на дървесината зависи от посоката: напречно на влакната, разширението е 7-10 пъти по-голямо, отколкото по дължината на влакната.

Електрически свойства на дървото.

Електрическата проводимост е способността на дървото да провежда проводимост електричество. Характеристика на електрическата проводимост е електрическото съпротивление. Електрическата проводимост на дървесината зависи от вида, посоката на влакната и съдържанието на влага.

Електрическата проводимост на дървото е важна, ако се използва за стълбове на електропроводи, комуникационни линии, дръжки на електрически инструменти.

Електрическа якост - способността на дървото да издържа на разрушаване, т.е. способността на дървото да намалява съпротивлението, когато върху дървото се приложи ток с високо напрежение.

Електрическата якост на дървото е ниска и зависи от вида, влажността, температурата и посоката на влакната. С повишаване на температурата и влажността електрическата якост намалява. Таблица 2.7 показва диелектричната якост на дървесината на някои видове.

Таблица 2.7 - Електрическа якост на дървесината на някои видове

От данните в Таблица 2.7 се вижда, че при съдържание на влага 0%, брезата в радиална и тангенциална посока има най-висока електрическа якост, а най-ниска по протежение на влакната. При съдържание на влага 33% в радиална посока борът има най-висока електрическа якост, а брезата - най-ниска.

За да се увеличи електрическата якост на дървото и да се намали електрическата проводимост, когато се използва като изолатор, дървото се импрегнира с трансформаторно масло, парафин и изкуствени смоли. Дървесината в сухо състояние не провежда електричество, т.е. това е диелектрик.

Звукови свойства на дървото.

Звукопроводимостта на дървото се характеризира със скоростта на разпространение на звука. Скоростта на звука се увеличава, когато плътността на дървото намалява и твърдостта на дървото се увеличава.

Звукоизолационните свойства на дървесината включват предаване на звук и звукопоглъщане. Когато звукът преминава през въздуха, се генерира звуково налягане. Предаването на звука се оценява по разликата в звуковото налягане пред и зад дървена преграда. Относителното намаляване на силата на звука се нарича коефициент на предаване на звука.

Когато звукът преминава през дърво, част от звуковата енергия се поглъща от него поради вътрешно триене. Това явление се характеризира с коефициента на поглъщане на звука, който зависи от свойствата на материала. Коефициентът на поглъщане на звука е съотношението на звуковата енергия, загубена в материала, към звуковата енергия, падаща върху материала.

Колкото по-ниска е звукопроводимостта, толкова по-голямо е звукопоглъщането. При използване на дърво в жилищното строителство като звукоизолационен материал се вземат предвид показателите за неговите звукови свойства.

Резонансни свойства на дървото. Дървото се използва широко за направата на таблата на музикални инструменти. Такова дърво се нарича резонансно. Резонансните свойства на дървото се характеризират със способността му да усилва звука, без да нарушава тона.

За резонансно дърво са представени следните изисквания: трябва да е многопластово, ширината на годишните пръстени трябва да бъде 1-4 мм, процентът на късната дървесина трябва да бъде в рамките на 20-30%; не се допускат възли, пета и наклон на влакната.

2.3 Механични свойства на дървото

Механичните свойства характеризират способността на дървото да устои на действието на силите. ДА СЕ механични свойствадървесината включва здравина и деформируемост, както и някои експлоатационни и технологични свойства.

Якост - способността на дървото да устои на разрушаване под действието на механични сили; неговата характеристика е якостта на опън - максималното напрежение, което дървото може да издържи, без да се счупи. Индикаторите за якост се задават при изпитване на дървесина за натиск, опън, огъване, срязване и рядко усукване.

Деформируемостта е промяна във формата и размера на дървото под въздействието на външни сили.

Якост на опън на дървото. Върху образци се извършва изпитване на опън по протежение на влакната сложна форма(Фигура 2.3).

Фигура 2.3 - Изпитване на опън на дървесината по влакната: а - проба; б - схема за фиксиране на пробата в дръжките на тестовата машина

Разрушаването настъпва под формата на разкъсване на влакната. Моделът на разкъсване на влакната може да бъде дългозърнест или прищипан за дървесина с висока якост и гладък или конхоидален за дървесина с ниска якост.

Средната якост на опън по протежение на влакната за всички скали е 130 MPa. Якостта на опън по дължината на влакната е силно повлияна от структурата на дървото. Дори леко отклонение от правилното подреждане на влакната причинява намаляване на здравината.

Якостта на опън на дървесината през влакната е много ниска и средно е 1/20 от якостта на опън по дължината на влакната, т.е. 6,5 МРа. Следователно дървото почти никога не се използва в части, които работят в напрежение през влакната. Силата на дървесината през влакната е важна при разработването на режими на рязане и режими на сушене на дървесина. Таблица 2.8 показва якостта на опън на дървото по протежение на влакната.

Таблица 2.8 - Якост на опън на дървесината по влакната

От данните в таблица 2.8 се вижда, че при съдържание на влага 12% бялата акация има най-висока якост на опън, а сибирската ела – най-ниска. При съдържание на влага от 30% или повече, брезата има най-висока якост на опън, а сибирската ела - най-ниската.

Якост на натиск на дърво. Тестът за компресия на дървесни зърна е най-често срещаният. Това се дължи на лекотата на прилагане на товара, както и на факта, че дървото има висока устойчивост на компресия на влакната.

За изпитване на компресия се използва проба под формата на правоъгълна призма с основа 20 × 20 mm и височина (по протежение на влакната) 30 mm (фигура 2.4).

Фигура 2.4 - Проба за изпитване на компресия по протежение на влакната

Средната якост на опън за всички скали е 50 MPa (при съдържание на влага 12%). Якостта на натиск на дървесината през влакната е около 10 пъти по-ниска, отколкото по дължината на влакната. Таблица 2.9 показва якостта на натиск на дървесината по протежение на влакната.

Таблица 2.9 - Якост на натиск на дървесината по влакната

От данните в Таблица 2.8 се вижда, че най-високата якост на натиск по влакната при съдържание на влага 12% е бялата акация, а най-малката е тополата и сибирската ела. При съдържание на влага от 30% или повече, бялата акация има най-голяма здравина, а сибирската ела - най-малко.

Здравината на дървото при статично огъване. Изпитванията се провеждат върху образци с правоъгълно напречно сечение 20×20×300 mm. Пробата се поставя върху подпори и се зарежда с два ножа за натиск (Фигура 2.5)

Счупването може да бъде остро, което показва висококачествена дървесина, и гладко с малки тъпи издатини при нискокачествена дървесина. Средно за всички скали якостта на огъване е 100 MPa, т.е. 2 пъти якостта на натиск по дължината на влакната.

В допълнение към обичайното напречно огъване, когато дървесните влакна са насочени по оста на пръта, има случаи на огъване на дърво, когато влакната му са насочени напречно на оста на пръчката.

Фигура 2.5 - Схема за изпитване на дърво за статично огъване

Крайната якост на огъване в последния случай е 4-5% от максималната якост при нормално огъване. Таблица 2.10 представя данни за якостта на дървото при статично огъване.

Таблица 2.10 - Якост на дървото при статично огъване

От данните в Таблица 2.10 се вижда, че при съдържание на влага 12,30% или повече, бялата акация има най-висока якост при статично огъване, а сибирската ела и топола имат най-ниска.

Якост на срязване на дървото. При изпитванията на срязване към образеца се прилагат две равни и противоположни сили, разрушителенв равнина, успоредна на тях. Има три случая на срязване (Фигура 2.6): нарязване по протежение на и напречно на влакната и рязане.

Фигура 2.6 - Случаи на срязване на дървесина: а - стържене по влакната; b - нарязване на влакната; в - разрязване напречно на влакната

Разцепването по дължината на влакната е едно от най-важните механични свойства на дървото. За изпитването на срязване по протежение на влакната се използва образец за изпитване, чиято форма и размери са показани на фигура 2.7. В пробата се измерват ширината b и дължината l на зоната на стържене, след което тя се монтира в специално устройство и се довежда до унищожаване.

Якостта на срязване по протежение на влакната е 1/5 от якостта на натиск по дължината на влакната. При твърда дървесина с широки сърцевини (бук, дъб, габър) стърженето по тангенциалната равнина е с 10-30% по-високо от стърженето по радиалната равнина.

Фигура 2.7 - Образец за изпитване на дървесина за раздробяване по дължината на влакната

Якостта на опън при срязване напречно на влакната е около 2 пъти по-малка от якостта на опън при срязване по протежение на влакната. Здравината на дървото при рязане напречно на влакната е 4 пъти по-висока от здравината при срязване по дължината на влакната. Таблица 2.11 представя данни за здравината на дървесината при срязване по дължината на влакната.

Таблица 2.11 - Якостта на дървесината при раздробяване по дължината на влакната

От данните в таблица 2.11 се вижда, че габърът има най-висока якост на опън в радиалната равнина при съдържание на влага 12%, при 30%

Твърдост. Твърдостта е свойството на дървото да устоява на въвеждането на тяло с определена форма. Твърдостта на крайната повърхност е по-висока от твърдостта на страничната повърхност (тангенциална и радиална) с 30% за твърда дървесина и с 40% за иглолистни дървета. Според степента на твърдост всички дървесни видове могат да бъдат разделени на три групи:

мека - крайна твърдост 40 MPa или по-малко (бор, смърч, кедър, ела, хвойна, топола, липа, трепетлика, елша, кестен);

твърдост на края 40,1 - 80 MPa (лиственица, сибирска бреза, бук, дъб, бряст, бряст, бряст, чинар, планинска пепел, клен, леска, орех, райска ябълка, ябълка, ясен);

много твърда - крайна твърдост над 80 MPa (бял скакалец, желязна бреза, габър, дрян, чемшир, шам-фъстък, тис).

Твърдостта на дървото е от съществено значение при обработката му с режещи инструменти: фрезоване, рязане, белене, а също и в случаите, когато е подложено на абразия при изграждане на подове, стълби, парапети.

сила на удар. Ударната якост характеризира способността на дървото да поема работа при удар, без да се счупи. Определя се по време на тестове за огъване. Колкото повече работа е необходима за унищожаване на пробата, толкова по-висок е вискозитетът.

По естеството на счупването може да се прецени качеството на дървото. Плътната дървесина дава остра фрактура, крехката дървесина дава гладка (конхоидална) фрактура. Твърдата дървесина има по-висок вискозитет (около 1,5-2 пъти) в сравнение с иглолистната.

Устойчивостта на износване на дървото е способността на повърхностните слоеве да устояват на износване, т.е. счупване по време на триене.

Устойчивостта на износване зависи от плътността и твърдостта, посоката по отношение на влакната, а също и от влажността. С увеличаване на плътността, износването и твърдостта от повърхността на дървото намаляват. Съдържанието на влага в дървото го прави по-лесен за носене. Износването на дървото от страничната повърхност е по-голямо, отколкото от края.

Способността на дървото да държи метални крепежни елементи. При забиване на пирон в дървото, влакната му се отрязват частично, огъват се, разрушават се и се появяват еластични деформации отстрани. Върху повърхността на нокътя тези деформации упражняват натиск, който причинява триене, за да задържи нокътя в дървото.

Размерът на съпротивлението на издърпване зависи от посоката на пирона или винта по отношение на зърното, вида на дървесината и плътността. За да се издърпа пирон, забит по протежение на влакната, е необходима по-малко сила (с 10-50%) в сравнение със силата, необходима за изваждане на същия пирон, забит през влакната. Колкото по-голяма е плътността на дървото, толкова по-висока е устойчивостта на издърпване на пирон или винт.

Увеличаването на съдържанието на влага в дървото улеснява забиването на пирон в него. Когато дървото изсъхне, способността му да задържа ноктите намалява, тъй като еластичните деформации се израждат в остатъчни и триенето, задържащо нокътя, намалява.

Способността на дървото да се огъва. Способността на дървото да се огъва му позволява да се огъва. По-висока способност за огъване се отличава с дървесината на пръстеновидните видове - дъб, ясен и др., и от разпръснато-съдовите видове - бук. Иглолистните дървета имат по-малка способност да се огъват. Дървесината се подлага на огъване, което е в нагорещено и мокро състояние. Това увеличава гъвкавостта на дървото и позволява, поради регенериране при последващо охлаждане и сушене под натоварване, да се фиксира нова форма на детайла.

Способността на дървесината да се цепи. Тази дървесина е от практическо значение, тъй като някои асортименти от нея се добиват чрез цепене (нитване, ръб, игли за плетене, херпес зостер и др.).

Разделянето може да стане по радиалната и тангенциалната равнина. Устойчивостта на разцепване в радиалната равнина на твърдата дървесина е по-малка, отколкото в тангенциалната равнина. Това се дължи на влиянието на сърцевинните лъчи (при дъб, бук, габър). При иглолистните дървета, напротив, разделянето по тангенциалната равнина е по-малко, отколкото по радиалната. При тангенциално разцепване в иглолистните дървета разрушаването настъпва в ранната дървесина, чиято здравина е много по-малка от здравината на късната дървесина.

Промени в свойствата на дървесината. Дървото е жив материал и поради това неговите свойства варират в зависимост от различни фактори. Тези свойства не са еднакви за различните дървесни видове, но са различни в рамките на един и същи вид. Свойствата на дървесината варират в зависимост от възрастта, условията на отглеждане, времето, сечта и др. Условията на отглеждане включват качеството и състоянието на почвата, климатичните особености, вида на гората, надморската височина.

Показателите за физико-механичните свойства на дървесината до известна степен са свързани с нейната плътност. И така, по височината на багажника, плътността на дървесината намалява в посока от дупето към върха. По радиуса на багажника свойствата също се променят. Плътността на дървесината се влияе от формата на ствола и естеството на развитието на короната.

3. МАТЕРИАЛИ, ПРОИЗВЕДЕНИ ОТ ДЪРВО

3.1 Кръгла дървесина

Стъблото на паднало (отсечено) дърво, в което са разделени корените, върха и клоните, се нарича камшик. Камшичните удари се разделят на три групи в зависимост от добива на търговска дървесина (таблица 3.1).

Таблица 3.1 - Норми за излизане на търговска дървесина от камшици

Съгласно таблица 3.1, може да се види, че иглолистните дървета имат най-висок добив на търговска дървесина от камшик, а меките твърди дървесини могат да имат най-малък.

Камшиците се доставят без корени. Те позволяват изкривяване на повече от 5% от дължината на камшика, гниене на сърцето, което заема повече от 65% от площта на долния край, и външно гниене. Камшиците се вземат предвид в кубични метри; обемът се определя от дължината и дебелината на камшика на разстояние 1,3 m от долния край с помощта на съответните таблици индивидуално, както и по групови методи.

При рязане на камшиците се получават кръгли асортименти под формата на трупи, трупи и баланси. Дървените трупи се наричат ​​сортименти, предназначени за използване в кръгла форма или като суровина за производството на нарязан дървен материал с общо предназначение. Хребетите се наричат ​​асортименти, които се използват за производство на специални видове горски продукти (авиационен дървен материал, траверси, белен или рендосан фурнир, кибрит и др.). Асортиментите, съответстващи по дължина на работните размери на дървообработващото оборудване, се наричат ​​чураци. Балансите са кръгли (или разделени) асортименти, предназначени за преработка в целулоза и дървесна маса. Географска дължина е участък от камшика, чиято дължина е кратна на дължината на получения асортимент и включва надбавка за рязане. В строителството и селското стопанство се използват малки по размер асортименти (6-13 см в диаметър) - стълбове.

Кръглата дървесина по дебелина (диаметър, измерен в горния край) се разделя на малки - с дебелина от 6 до 13 см; среден - от 14 до 24 см; голям - от 26 см и повече.

Дължината на дървения материал зависи от предназначението им и варира от 0,5 (за производството на хижи) до 17 m (корабни мачти).

Кръглата дървесина включва и технологични суровини за различни индустрии, добити от нискокачествена дървесина. Предназначен е за производство на плочи на дървесна основа, дървен материал за контейнери и продукти от хидролиза.

3.2 Нарязана дървесина (резонирани продукти)

Има три вида нарязани продукти, които според нарастващата степен на готовност за по-нататъшна употреба в продукти и конструкции се подреждат в следния ред: нарязани материали (дървесина), нарязани заготовки и нарязани части.

Дървесината се получава чрез рязане на трупи; заготовките са направени от дървен материал; части - от заготовки или директно от кръгъл дървен материал. Изрязаните заготовки се различават от дървения материал по това, че отговарят по размер и качество на бъдещи специфични детайли с допускания за свиване и механична обработка. Нарязаните части, за разлика от заготовките, не изискват допълнителна обработка.

Нарязани материали. Дървесината се разделя на дървен материал с общо предназначение и специален дървен материал (авиационен, резонансен)

Според формата и размерите на напречното сечение дървеният материал с общо предназначение се разделя на дъски - ако ширината е два пъти по-голяма от дебелината (Фигура 3.1, d, e, f, g), пръти - ако ширината е по-малка от удвоете дебелината (Фигура 3.1, h) и пръти (за иглолистна дървесина) - ако ширината и дебелината са повече от 100 mm. Според броя на изрязаните страни прътите (фигура 3.1, a, b, c) могат да бъдат двустранни, триръбни и четириръбни.

Обапол е последната част от трупа, която остава при рязане на дъски, нарязани по дължина и предназначени за закрепване на минни изработки. Обаполът може да бъде от два вида: плоча с непропиленова външна повърхност (Фигура 3.1, i) и дъска (Фигура 3.1, j) с външна повърхност, изрязана повече от половината от дължината. Obapol е направен от иглолистна дървесина; той трябва да бъде окорен, изрязан от краищата и отрязан наравно с външната повърхност.

Изрязани заготовки. Заготовките за общо и специално предназначение се произвеждат под формата на продаваеми продукти.

Заготовките с общо предназначение са изработени от иглолистна и твърда дървесина. Предназначени са за производство на части, използвани в строителството, автомобилни, автомобилни, корабни, вагонни и селскостопански машини, мебели, паркет. Според вида на обработка заготовките се разделят на нарязани, получени чрез рязане, и калибрирани, рендосани (фрезовани) след рязане, за да се получат точни размери по дебелина и ширина. Освен това се произвеждат залепени заготовки, направени от няколко по-малки заготовки чрез залепването им по дължина, ширина или дебелина. Такива заготовки са по същество композитни материали.

Фигура 3.1 - Видове нарязан дървен материал: пръти: а - двуострие; b - три остриета; в - четириръбести; дъски: g - необработени; d - чисто кантирани; e - кантирани с тъп избледняване; g - с остър ръб; h - бар; и - плоча горка; до - крайбрежна алея; l - траен без ръб; m - траверс с ръбове

Според размерите на напречното сечение заготовките са тънки (дебелина до 32 mm включително) и дебели. Освен това се разграничават дъски - с ширина повече от двойно по-голяма от дебелината и пръчка - с ширина, по-малка от удвоена дебелина.

Дължината на заготовката е зададена от 0,3 m (за иглолистни дървета - от 0,5 m) до 1 m с градация 50 mm и повече от 1 m с градация от 100 mm.

Заготовките със специално предназначение се разделят на: авиационни заготовки от иглолистна и твърда дървесина; Заготовки за ски; Заготовки за ски; Дървени резонансни заготовки за музикални инструменти; Заготовки за гребла, дървени части от колела на конска каруца; пръти за тъкане на совалки; макари и макари; обувки на токчета; сектори за дръжки за обувки.

Резонансните заготовки са предназначени за производство на декове от клавиатурни, щипкови и лъкови инструменти. Заготовките се произвеждат от дървесина от смърч и кавказка ела, сибирски кедър.

Изрязани детайли. Изрязаните части включват траверси и предавки на железници, ленти за снегозадържащи щитове и др.

Траверсите за широколицевни железопътни линии могат да бъдат три вида: 1 - за главни коловози, 2 - за гарови и странични коловози, 3 - за странични коловози с нисък трафик на промишлени предприятия. Траверсите също се подразделят на необрезни (фигура 3.1, l), изрязани само от две противоположни страни, и кантирани (фигура 3.1, m), изрязани от четирите страни.

Траверсите за теснолинейките са по-малки от широколинейките. Произвеждат се три вида: 1, 2, 3 и могат да бъдат кантирани или необработени.

Гредите за стрелки на тесно- и широколинейни железници са подобни по форма и напречни размери на траверсите. Изработени са от дърво от същия вид като траверсите.

Траверсите за метрото са изработени от борова или брезова дървесина. Те са импрегнирани с маслени антисептици.

3.3 Рендосана, обелена, цепена дървесина, нарязана дървесина

Чрез рендосване се произвеждат фурнир, гипсови стърготини, опаковъчни стърготини и други цели. Нарязаният фурнир е тънки листове дърво с красива текстура и цвят. Този облицовъчен материал е изработен от твърда дървесина: дъб, ясен, бук и редица други, както и от екзотични видове: махагон, лимоново дърво и др. Нарязан фурнир се получава от дърво и някои иглолистни видове - лиственица, тис.

В зависимост от равнината на рендосване се разграничават четири вида фурнир: радиален, полурадиален, тангенциален и тангенциален край. Полурадиален фурнир се нарича, при който на поне 3/4 от листната площ се виждат прави успоредни линии от годишни слоеве. В тангенциалния край нарязан фурнир, получен от израстъци, растежните слоеве имат формата на затворени извити линии, а лъчите на сърцевината имат формата на извити линии или щрихи.

Гипсовите керемиди се получават от отпадъчна дървесина от иглолистни и меки твърди дървесини не само чрез рендосване, но и чрез цепене или рязане. Гипсовата керемида се използва при строителството на жилищни сгради.

Опаковъчните стърготини също се получават чрез рендосване, но поради малкия си размер се класифицират като натрошено дърво.

Чрез пилинг се получава фурнир под формата на непрекъсната ивица от дърво. Получената лента от фурнир се нарязва на нарязани листове преди и след изсушаване. Беленият фурнир е предназначен за производство на ламинирана лепена дървесина и повърхностни облицовки на изделия от дърво. Фурнирът, използван за облицовка, се различава от резания фурнир с по-слаб декоративен ефект, но има по-големи листове.

Чрез разделяне се получават разделени салда. Премахването на сърдечно гниене от нискокачествена дървесина при цепене на трупи ви позволява да получите пълноценна суровина за производство на целулоза и дървесна маса. Сред разделените асортименти могат да се отбележат дръжки за бъчви, джанти на колела, пътеки за шейни и др.

Натрошената дървесина включва: чипс, натрошено дърво, стърготини, дървени стърготини, дървесно брашно и прах. Някои от тях, като натрошено дърво и дървесен прах, се използват само като полуфабрикати при производството на композитни материали.

Чипс. Този вид продукт се получава чрез смилане на дървесни суровини с дробилки или съответните работни единици като част от технологични линии. Има технологичен чипс, зелен чипс (с примес на кора, игли, листа) и горивен чипс.

Дървесина от всички иглолистни и твърди дървесни видове се използва в производството на дървесен чипс за производство на сулфатна целулоза и полуцелулоза, дрожди, алкохол, плочи и ПДЧ. Съставът на скалата на стърготини за други цели се диференцира, като се вземе предвид химични свойстваи дървена конструкция. Например, за производството на глюкоза се използват чипс от иглолистна дървесина, за ксилитол - от бреза, за фурфурол - от твърда дървесина.

Технологични дървени стърготини. Стърготините се получават чрез рязане на дървен материал. Този вид настъргана дървесина се използва за производство на целулоза, продукти от дървохимическата и хидролизната промишленост и производството на плочи на дървесна основа. За хидролизни инсталации от алкохолен и дрожден профил могат да се използват дървени стърготини от някои иглолистни или широколистни видове; позволено е да се използва смес от стърготини от иглолистни и твърда дървесина (но за производството на алкохол трябва да има най-малко 80% иглолистни дървета). За растенията с фурфурален профил се допускат само дървени стърготини от твърда дървесина. Стърготините не трябва да съдържат повече от 8% кора, 5% гниене и 0,5% минерални примеси.

Дървени стърготини. Произвежда се от обла дървесина, буци от дъскорезство, дървообработване, шперплат и кибритено производство. Предназначена е за опаковане на хранителни и промишлени продукти, за производство на фибрилни плочи и др. В повечето случаи се използват иглолистна и мека твърда дървесина. Например тънки и тесни стърготини само от смърч, липа и трепетлика се използват за опаковане на плодове, а по-едри стърготини от смърч и ела се използват за опаковане на яйца.

Дървесно брашно. Той е продукт на сухо механично смилане на отпадъци от дъскорезници и дървообработване. Използва се като пълнител, филтърен материал, абсорбатор и се използва в производството на пластмаси, линолеум, промишлени експлозиви и други цели. В зависимост от предназначението, дървесното брашно се произвежда от иглолистна или твърда дървесина.

3.4 Дървесни композити и модифицирана дървесина

Продуктите от композитно дърво могат да бъдат разделени на две подгрупи: лепено дърво и материали на базата на натрошено дърво. Масивната дървесина с изменени свойства се разглежда отделно.

Лепено дърво.

Концепцията за лепена дървесина обхваща три вида материали – ламинирано лепено дърво, масивно лепено дърво и комбинирано лепено дърво. Ламинираната ламинирана дървесина включва продукти, получени от фурнир: шперплат, шперплат плоскости, ламинати на дървесна основа, както и извити лепени продукти. Масивната лепена дървесина включва продукти от масивна дървесина: лепени дъски, пръти, греди, дъски, използвани като полуфабрикати, заготовки, части и изделия. Композитната ламинирана дървесина включва материали, получени чрез комбиниране на масивна дървесина и фурнир - плочи.

Някои от изброените видове ламинирана дървесина не са материали, а готови продукти: други се обработват в рамките на едно и също производствено предприятие и не са търговски продукти.

Шперплат. Този най-разпространен ламиниран дървен материал се състои от три или повече листа белен фурнир, залепени заедно с взаимно перпендикулярно разположение на влакната в съседни слоеве. Шперплатът се използва в строителството, корабостроенето, вагоностроенето, машиностроенето и други индустрии. Разнообразното и широко разпространено използване на шперплат се дължи на факта, че в сравнение с дървения материал, той има по-малко анизотропия; намалена способност за набъбване, свиване, изкривяване и напукване, могат да бъдат направени под формата на големи листове с относително малка дебелина; лесно приема извита форма и има други предимства.

Шперплатни плоскости. Тези залепени материали включват най-малко седем слоя белен фурнир и имат значителна дебелина: 8-78 мм. Шперплатните плоскости се използват в автомобилостроенето, селскостопанското машиностроене, автомобилната индустрия, използват се и за производството на ски, дръжки и куки за хокейни пръчки, за изцяло залепени детски пръчки. Плочите могат да бъдат облицовани с нарязан фурнир. За вътрешните слоеве се използва фурнир от бреза, липа, бор.

Дървени ламинати. Този композитен материал е произведен в процес на топлинна обработка под високо налягане от фурнирни листове, залепени заедно със синтетични лепила. Дървените ламинати се използват в електротехниката, корабостроенето (материал за лагери на кърмовата тръба), машиностроенето като конструктивен, самосмазващ се, антифрикционен материал.

Дърводелски чинии. Тези композитни материали, които се използват в мебелната индустрия, корабостроенето, автомобилостроенето и строителството, са изработени от ламелни плоскости, залепени от двете страни с два слоя белен фурнир. За производството на щитове за плочи се използват иглолистна и мека твърда дървесина.

Композитни материали на основата на натрошено дърво.

ПДЧ (ПДЧ). Този композитен материал се получава чрез горещо пресоване на дървесни частици, смесени със свързващо вещество. Плочите от дървесни частици се използват широко в производството на мебели, строителството и други области.

Дървесните частици се получават чрез преработка на технологични суровини (нискокачествена дървесина), технологичен чипс, както и отпадъци от дървообработващата и шперплатната промишленост и отчасти дървени стърготини. Като свързващо вещество за производството на плочи от дървесни частици най-често се използват карбамид, както и фенол-формалдехидни и меламино-формалдехидни смоли. При еднослойната плоча размерите на дървесните частици и съдържанието на свързващото вещество са приблизително еднакви по цялата й дебелина. При трислойна плоча вътрешният слой се различава от външните по отношение на размера на частиците и съдържанието на свързващо вещество. Многослойната плоча има повече от три слоя, разположени симетрично спрямо средния слой.

За придаване на био-, водо- и пожароустойчивост на плочите от дървесни частици, в тях се въвеждат антисептици. Перспективни плочи с груби частици - за строителство, плочи с намален разход на материал и високо качествоповърхности - за производство на мебели и тънки еднослойни плочи с непрекъснато пресоване - за контейнери, панели.

Плочи от дървесни влакна (MDF). Това е пластов материал, направен чрез горещо пресоване или сушене на маса от дървесни влакна, оформени в килим. Клетките, техните фрагменти и групи, получени чрез чупене на дървесина (чипс), условно се наричат ​​дървесни влакна.

Плочите се използват в строителството, при производството на стандартни дървени къщи, в производството на мебели, автомобили, автомобилостроене, корабостроене и други индустрии като конструктивен, изолационен и довършителен материал.

Маси за пресоване на дървесина (MDP). Това са смеси, по-точно готови състави, получени в резултат на съвместна обработка на дървесни частици и синтетични смоли. MDP е предназначен за производство на машинни части, строителни части и потребителски стоки чрез горещо пресоване. По този начин се изработват втулки, блокове, макари, табла за прозорци. Масите за пресоване на дървесина се разделят на три вида: MDPC - от частици фурнир (трохи), MDPS - от чипс, MDPO - от дървени стърготини.

Състави от лепило за дърво. Тези смеси се състоят от натрошено дърво и свързващо вещество; предназначени за производство на формовани контейнери. За приготвяне на сместа се използват чипове с дължина 10-20 мм, ширина 1-3,5 мм и дебелина 0,1-0,4 мм от иглолистна и мека твърда дървесина, както и свързващо вещество на базата на карбамидно-формалдехидни смоли. Парафинът се използва като хидрофобна добавка.

Арболит. Това е строителен материал, принадлежащ към категорията лек бетон, понякога наричан "дървобетон". Съставът на дървения бетон включва дървесен агрегат, неорганично свързващо вещество и вода. Като дървесен пълнител се използват натрошени отпадъци от дърводобивната, дъскорезната и дървообработващата промишленост. Клоните, клоните, върховете, плочите, летвите, разфасовките първо се обработват в чипс, който от своя страна се превръща в натрошено дърво в чукови мелници.

Като свързващо вещество се използва портланд цимент. За да се неутрализира действието на водоразтворимите вещества, които забавят втвърдяването и втвърдяването на цимента, както и намаляват якостта на материала, в дървообетонната маса се въвеждат минерализатори: калциев хлорид, течно стъкло и алуминиев сулфат, заедно с вар. . Арболитът е био- и пожароустойчив, има добри звуко- и топлоизолационни свойства, държи ноктите и е устойчив на замръзване.

Плочи от дървесни влакна. Също така е строителен материал, който е смес от дървесен чипс, портланд цимент, химически добавки. За фибролит от дървесина, предимно иглолистни видове, се правят специални стърготини с дебелина от 0,25 до 0,5 mm и ширина 2-6 mm. Стружките се смесват със свързващо вещество и добавки (калциев хлорид, течно стъкло и др.), след което сместа се оформя и пресова. Плочите са лесни за обработка, био- и пожароустойчиви, задържат пирони. Използват се за изграждане на рамкови къщи.

Циментови плочи. По-правилно име: циментови плочи (TsDStP). Това е строителен материал, който се произвежда чрез пресоване на дървесни частици (същите като за ПДЧ) с портланд цимент и химически добавки. Плочите са предназначени за ограждане на конструкции на дървени къщи. Плочите са водо-, мразо-, био- и пожароустойчиви, нетоксични, добре обработени.

Ксилолит. Това е строителен материал, състоящ се от смес от дървени стърготини или дървесно брашно с магнезиево свързващо вещество. Използва се под формата на плочки за подови настилки, декорация на стени и други цели. Ксилолитът е устойчив на износване, незапалим, водоустойчив материал с висока якост.

модифицирано дърво.

Изменено се нарича солидно дървос насочено променени свойства на физичните или химичните методи. Има пет метода за модификация и съответните видове продукти.

Дървесина с термомеханична модификация. Иначе този вид продукт се нарича пресована дървесина (ДП). При пресоване (обикновено в равнина напречно на влакната) предварително запарена или нагрята дървесина, макроструктурата на дървесината се променя, плътността се увеличава и свойствата, свързани с нея, се подобряват. За получаване на ДП се използват меки и твърди твърди дървесини, както и иглолистни дървета. Пресованото дърво има няколко пъти по-голяма здравина, твърдост и здравина от естественото дърво. Той има доста добри свойства срещу триене и може да се използва за направата на лагери вместо бронз, бабит и други метали. Във вода пресованата дървесина набъбва, а забавените деформации се връщат. Въпреки това, в някои случаи набъбването и изтласкването на DP могат да бъдат полезни, например при уплътнителни устройства на хидравлични машини. Пресованото дърво може да бъде допълнително модифицирано чрез пълнене с масла, метали, полимери.

Дървесина с химико-механична модификация. С този метод на модификация дървесината се обработва предварително (или едновременно) с амоняк, карбамид или други вещества и след това се уплътнява. Лигнамонът е дървен материал, обработен с амоняк, пресован и изсушен.

Предварителната химическа обработка причинява промяна в клетъчните стени, дървото се пластифицира, лесно му се придава нова форма. Дървото, пластифицирано с амоняк, абсорбира вода, набъбва и декомпресира. Излагането на повишена температура може да намали тези недостатъци. Части от мебели, паркет, музикални инструменти са изработени от масивно пресовано дърво, пластифицирано с амоняк.

Дървесина с термохимична модификация. Това е материал, получен чрез импрегниране на дърво с мономери, олигомери или смоли и последваща термична обработка за полимеризиране или поликондензиране на импрегниращия състав. В някои случаи се наблюдава химическо присаждане на модификатора към полимерните компоненти на дървесината. Дървесината се импрегнира най-често с фенолформалдехидни смоли, например под формата на воден разтвор на фенол алкохоли, смоли от фуран и полиестерни смоли.

Модифицирането на дървесината със синтетични смоли намалява нейната хигроскопичност, водопоглъщането и водопропускливостта, намалява набъбването, увеличава здравината, коравината и твърдостта, но често намалява якостта на удар. Дървесината, модифицирана по този начин, се използва в строителни конструкции, мебели, ски индустрии.

Дървесина с радиационно-химическа модификация. В този случай полимеризацията на въведените в дървесината вещества се извършва под въздействието на йонизиращо лъчение. Дървесината е импрегнирана с метилметакрилат, стирен, винилацетат, акрилонитрил и други мономери, както и техни смеси. Този метод на модификация също така подобрява стабилността на размерите, механичните и експлоатационни свойства на дървото. Модифицираната дървесина се използва за паркет, машинни части и други цели.

Дървесина с химическа модификация. Това е дърво, обработено с амоняк, оцетен анхидрид или други вещества, които променят фината структура и химичния състав на дървесината. Обработката с амоняк се предприема, както вече беше отбелязано, за повишаване на гъвкавостта на дървото, както и за самоуплътняване по време на сушене и промяна на цвета. Обработката с оцетен анхидрид се извършва с цел ацетилиране на дървесината, т.е. въвеждане на ацетилни групи в състава на неговите химични компоненти. При ацетилираната дървесина механичните свойства се променят само леко, но абсорбцията на вода и влага, набъбването и свиването са значително намалени. Ацетилираната дървесина е препоръчително да се използва за производството на продукти с повишена стабилност на размерите.

ЗАКЛЮЧЕНИЯ

Дървото е продукт на дивата природа, което определя неговите предимства и недостатъци като материал. Има висока якост с ниско тегло; добре се обработва от режещи инструменти, държи метални крепежни елементи, лепи и завършва добре. Дървото има красиви декоративни свойства. Има ниска топлопроводимост и отлични резонансни свойства; добре абсорбира ударни и вибрационни натоварвания.

Дървото обаче има и редица недостатъци: променливост на свойствата в посоката по оста на багажника и напречно; има хигроскопичност, което води до увеличаване на масата му и намаляване на якостта, а при сушене дървесината намалява по размер (настъпва свиване); напуква се и се деформира; засегнати от гъбички, което води до гниене; дървото може да гори. Тези недостатъци до голяма степен се елиминират чрез химическа и химико-механична обработка на дървесината в листови и картонени материали - хартия, картон, ПДЧ и ПДЧ, шперплат и др. Тези материали, наред с естественото дърво, се използват в промишленото производство на стандартни къщи, в корабостроенето и автомобилостроенето, машиностроенето, мебелите, авиацията, електротехниката, хранително-вкусовата промишленост и много други сектори на националната икономика.

Дървото е жив материал и поради това неговите свойства варират в зависимост от различни фактори. Тези свойства не са еднакви за различните дървесни видове, но са различни в рамките на един и същи вид. Свойствата на дървесината варират в зависимост от възрастта, условията на отглеждане, времето, сечта и др. Условията на отглеждане включват качеството и състоянието на почвата, климатичните особености, вида на гората, надморската височина.

Дървесината се състои главно от органична материя. Елементарният химичен състав на дървесината от всички видове е почти еднакъв. Органичната част на абсолютно суха дървесина (изсушена при 103°C) съдържа средно 49-50% въглерод, 43-44% кислород, около 6% водород и 0,1-0,3% азот.

Неорганичната част може да бъде изолирана като пепел чрез изгаряне на дърва. Количеството пепел в дървесината е около 0,2-1%. Съставът на пепелта включва калций, калий, натрий, магнезий, в по-малки количества фосфор, сяра и други елементи. Те образуват минерали, повечето от които са неразтворими във вода. Разтворимите включват алкални - поташ и сода, и неразтворими - калциеви соли.

Химическите елементи образуват сложни органични съединения. Основните са целулоза, лигнин, хемицелулоза, които са част от клетъчните стени на дървото. Останалите вещества се наричат ​​екстрактивни. Това са смоли, танини и багрила.

Дървото се използва за различни дървени материали. Тези материали включват: кръгли материали, нарязани, рендосани, обелени, цепени дървени материали, нарязани дървени материали, композитни дървесни материали. Всички тези материали се използват широко в мебелната индустрия, корабостроенето, вагоностроенето, машиностроенето, електротехниката, строителството, стандартните дървени къщи, автомобили, пластмаси, линолеум, промишлени експлозиви, хранителни и промишлени опаковки, фибрилни плоскости и др., като както и в други индустрии като конструктивен, изолационен и довършителен материал.

СПИСЪК НА ИЗПОЛЗВАНИ ИЗТОЧНИЦИ

1. Уголев B.N. Дървознание с основите на горското стокознание. – М.: Дървообработваща промишленост, 1986. – 368 с.

2. Михайличенко А.Л., Сметанин И.С. Дървонаука и горско стокознание. – М.: Дървообработваща промишленост, 1990. – 224 с.

3. Бивш MD, Gorbenko A.F. др. Дървознание и горско стокознание. - Минск: Висше училище, 1989. - 279 с.

4. Лапиров-Скобло С.Я. Горски мърчандайзинг. - М.: Висше училище, 1991. - 463 с.

5. Sadovnichy F.P. Дървонаука и горско стокознание. - М.: Висше училище, 1989. - 224 с.

6. Перелигин Л.М., Уголев Б.Н. Наука за дървото. – М.: Дървообработваща промишленост, 1987. – 286 с.

7. Ярмолински А.С., Калашников П.А., Бахтеяров В.Д. Горски мърчандайзинг. – М.: Дървообработваща промишленост, 1990. – 204 с.

8. Ванин С.И. Наука за дървото. - М. - Л.: Гослесбумиздат, 1989. - 581 с.

9. Мелехов И. С. Горска наука. – М.: Дървообработваща промишленост, 1987. – 408 с.

10. Москалева В.Е. Структурата на дървесината и нейната промяна при физични и механични въздействия. - М.: Висше училище, 1989. - 165 с.

11. Осипенко Ю.Ф., Рябчук В.П. Горски мърчандайзинг. - Л .: Висше училище, 1987. - 279 с.

12. Перелигин Л.М. Наука за дървото. – М.: Дървообработваща промишленост, 1989. – 316 с.

13. Перелигин Л.М. Структурата на дървото. – М.: Дървообработваща промишленост, 1988. – 200 с.

14. Полубояринов О.И. Плътност на дървесината. – М.: Дървообработваща промишленост, 1986. – 160 с.

15. Соболев Ю.С. Дървото като конструктивен материал. – М.: Дървообработваща промишленост, 1987. – 248 с.

16. Уголев Б.Н. Изпитване на дърво и материали на дървесна основа. – М.: Дървообработваща промишленост, 1986. – 252 с.

17. Уголев Б.Н. Деформируемост на дървото и напрежение по време на сушене. – М.: Дървообработваща промишленост, 1987. – 174 с.

18. Чудинов Б.С. Вода в дърво. Новосибирск: Наука, 1989. - 270 с.

19. Григориев М.А. материалознание на дърводелци и дърводелци. - М .: Висше училище, 1981. - 283 с.

Днес стотици милиони иглолистни дървета създават огромни горички в различни части на света и хората използват дърво през целия период на нашата цивилизация. Иглолистната дъска е отличен материал за строителство и декорация. В тази статия ще говорим за иглолистната дървесина, нейните положителни и отрицателни качества.

Дъски от иглолистна дървесина

С изключение на скъпите иглолистна дървесина, например, от arborvitae, тис, кипарис или хвойна, пет вида могат да се нарекат най-популярните в Русия:

• бор
• ела
• лиственица.

Боровият дървен материал е най-известният от своя клас. Работата е там, че този вид е много разпространен, лесен за събиране. Продуктите от бор имат добре познат на мнозина златист оттенък и красив модел. Този нюанс е високо оценен от експертите. Борът е отличен във всички видове обработка, той е екологичен и издръжлив, което освен умерена цена го прави един от най-добрите строителни материали.

Предимствата на този материал са:

• достъпна цена
• висока якост
• лекота на обработка
• отлични топлоизолационни характеристики
• красива текстура
• лекота на нанасяне на защитни и декориращи състави.

Смърчът е мощен източник на биоенергия. В резултат на голямо количество фитонциди смърчовата дървесина има способността да прави въздуха почти стерилен. Сградите от иглолистна дървесина имат най-лечебни свойства, тъй като миризмата на смола има положителен ефект върху дихателната система, а също така дава усещане за комфорт и спокойствие. Смърчовите дъски са малко по-малко обработваеми от боровите дъски, в резултат на по-голямото възли. Основни предимства:

• еднородност на текстурата
• бял цвят
• ниска смола.

Този вид дървен материал се използва в строителната индустрия за производство на блокове за прозорци и врати, подови настилки, первази, архитрави, облицовки и оформление. Изработват и мебели за дома.

Кедърът е изключително дърво по отношение на комбинацията от физически свойства. Никое друго дърво не може да се сравни с кедъра по отношение на пластичността, както и по отношение на топло- и звукоизолацията. Учените отдавна са доказали лечебните свойства на кедровия дървен материал, който в резултат на повишеното присъствие на смоли отделя биологично активни вещества, които облекчават умората. Поради тази причина баните и сауните най-често се изграждат от кедрово дърво. Тази дървесина не се засяга от бръмбари. Кедровата плоскост има пореста структура, благодарение на която идеално задържа боя и други декоративни покрития за дълъг период от време. Подът от кедрово дърво абсорбира шума, издържа на гниене и е устойчив на дървоядни насекоми. Този материал е по-мек от другите иглолистни дървета и поради това изисква задължително нанасяне на боя, лак или друго защитно покритие.

Дървесината от лиственица се характеризира с повишени физични и механични свойства: плътността и здравината на дървения материал от лиственица е почти една трета по-висока от тази на бора. Освен това дъските от лиственица са доста тежки. Дървесината от лиственица се използва, ако са необходими висока якост и устойчивост на гниене.

Обхват на дървен материал от лиственица:

• хидравлични конструкции
• комуникационни полюси
• спални
• минни стелажи.

В автомобилостроителната индустрия дървесината от лиственица често замества дъбовата дървесина. Той също е търсен сред мебелните компании, тъй като има атрактивна текстура.

Ела - има най-малкото тегло в своя клас, в резултат на уникалната структура на нейните влакна. Ниската плътност се обяснява и с малкия дял на смоли, което прави елата незаменима за използване в условия висока температура, но в същото време намалява устойчивостта на гниене. Въпреки това, необичайно красивият му червеникав оттенък го прави популярен в мебелната индустрия, където елата е прекрасна алтернатива на скъпия кедър. Основният недостатък на елата е способността й да абсорбира влагата.

иглолистни дървета

Борова дъска с кант

Иглолистната дървесина се произвежда в различни асортименти. Според вида дъските за рязане могат да бъдат:

• ядро
• централна
• екстремни
• квакал.

Почти никога няма повече от една основна платка. Има две централни дъски, те се изрязват от централната част на багажника, разрезът между тях се извършва по сърцевината. Изработени са от тънки трупи. Крайните са разположени между централната и плочите. Дебелите трупи се нарязват на греди, а останалите - на дъски и дъски или летви.

Иглолистната дъска може да бъде кантирана и некантирана. Кантиран - това е дъска, от която по време на надлъжното рязане на труп се отрязва ръб, покрит с кора. Резултатът е гладък материал, непокрит от кора. Поради тази причина той е по-популярен, отколкото необработен. Основните параметри на кантираната дъска са дължина, ширина и дебелина. Но най-важното за строителите е дебелината. Може да варира от 5 до 50 мм. Дървен бар е нарязана дъска с дебелина над 50 мм.

Такъв дървен материал се използва активно на всеки етап строителни работи. В основата на всеки дом е основата. За запълване на лента или монолитна основа се нуждаете от висококачествен кофраж, най-подходящият материал за който са дъските. Кофражът от ръбова дъска може да се нарече икономично и бързо решение за създаване на фундамент.

Дъска без ръбове се използва за създаване на покривна рамка и под.

В допълнение към строителната индустрия, дъските се използват активно в превоза на товари, за да се гарантира безопасността на товара. Дъската с ръбове и без ръбове е материал за създаване на кутии, рамки, каси.

За да може ръбовата дъска да служи дълго време, тя трябва да бъде правилно направена и изсушена. Полученият материал ще служи в продължение на десетилетия, без да губи формата и здравината си.

В допълнение към факта, че дървеният материал от иглолистна дървесина е много удобен и практичен, той е и абсолютно екологичен. Къщата, обшита с дърво, ще бъде топла, удобна, ще има положителен ефект върху здравето. Кантираната дъска за пода се характеризира с ниска топлопроводимост, в резултат на което задържа топлината в къщата.

Дебелина и ширина на нарязаната иглолистна дървесина в mm

От иглолистните дървета в строителството се използват бор, смърч, лиственица, ела, кедър. За производството на носещи конструкции, борът и лиственицата са по-подходящи, за разлика от смърч и ела, те са по-малко податливи на гниене. В европейската строителна индустрия, поради своето разпространение, борът заема първо място. Много по-рядко се използват твърда дървесина, от които най-приложими са дъб, ясен, бук, бреза и трепетлика.

Ако внимателно разгледате напречното сечение на ствола на дървото, можете да видите следните основни части - ядро, дърво, камбий и кора. Ядрото е тънка тръба в самия център на багажника, има ниска якост и лесно гние. Дървото (част от ствола от основата до ядрото) в напречно сечение представлява серия от концентрични (годишни) пръстени около сърцевината.

В процеса на растеж на дърветата стените на дървесните клетки, съседни на сърцевината, постепенно променят състава си, като се импрегнират със смола при иглолистните видове и танини при широколистните видове. Движението на соковете в тази част на ствола спира, дървесината става по-твърда и по-малко податлива на гниене. Тази част от багажника при иглолистните дървета се нарича сърцевина, а в други - зряла дървесина. Частта от по-младата дървесина, която се намира по-близо до кората (все още има живи клетки), се нарича беловина. Има висока влажност, относително лесно гние, откроява се с ниска якост, подлежи на значително свиване и е склонен към изкривяване. Видовете, при които сърцевината се различава от беловината с по-тъмен цвят и по-малко влага, се класифицират като здрави (бор, лиственица, дъб, кедър и др.), при узрели дървесни видове (смърч, ела, бук, липа и др.) стволът се различава от беловината само с по-ниско съдържание на влага. При беловина (бреза, клен, елша, трепетлика и др.) е невъзможно да се забележи значителна разлика между централната и външната част на багажника.

Така Подробно описаниеМакроструктурата на дървото ще бъде необходима в бъдеще, за да се разбере каква цел се преследва от закръглените трупи от основни видове - бор и лиственица. По своята микроструктура дървото е естествен полимер, клетките-влакна, които го образуват, имат тръбна форма и са насочени по дължината на ствола. Поради това дървото има редица предимства - висока якост, еластичност, ниска плътност и следователно ниско тегло, ниска топлопроводимост, устойчивост на химически агресивни среди, естествен декоративен ефект, лекота и лекота на обработка и монтаж. От особено значение са топлоизолационните свойства на дървото: ниската топлопроводимост е неговото несъмнено предимство. Най-важната характеристика на топлоизолационните свойства на конструкцията е стойността на топлинното съпротивление, която установява връзка между физическите свойства на материала и дебелината на неговия слой. Определя се като съотношението на дебелината на слоя материал към неговия коефициент на топлопроводимост.

Колкото по-голямо е топлинното съпротивление на материала, от който е построена къщата, толкова по-топла е тя.

Превъзходството на дървото над тухлата по отношение на топлоизолационните свойства е очевидно: тухлена стена с дебелина 510 мм (две тухли) има почти същото термично съпротивление като стена от дървени греди с дебелина 100 мм. Въпреки това, наред с предимствата, дървото има и недостатъци: анизотропия (свойствата му се различават рязко по протежение на и напречно на влакната), структурни дефекти, хигроскопичност и в резултат на това деформации от влага, гниене и запалимост.

Най-значими за експлоатационните свойства дървени конструкциивлияят на хигроскопичността, гниенето и запалимостта. За да се намали отрицателното им въздействие, на първо място, сушене, импрегниране на дървесина с антисептици или забавители на огън, както и мерки за предотвратяване на навлажняване на конструкциите по време на работа (защита от атмосферни валежи; изолация от почва, камък, бетон; добра естествена вентилация, и др.)). Понастоящем за антисептична и антипиринова обработка на дървесина се използва съставът KSD, който замени широко използваните преди това импрегниращи състави MS, PP, PPL. От век на век в Русия дървените конструкции са били умело изсичани, монтирайки дънер към труп, приклад до върха, като по този начин умело елиминирали естественото бягство дънер. С разширяването на мащаба на строителството се наложи опростяване технологичен процес. Решението дойде под формата на заоблен труп (със същия диаметър по цялата му конструктивна дължина) и рендосана трупа.

Технологиите за механизирано цилиндриране се използват в Русия и в чужбина още в началото на века. Поради намаляването на броя на монтажните операции, дървените къщи станаха по-лесни и по-бързи за изграждане, освен това използването на заоблени трупи направи възможно създаването на по-твърда конструкция по време на монтажа. Тъй като трупът е прикрепен към трупа по-плътно, топлоизолационните свойства на стените се подобряват, а самата сграда изглежда по-естетична.

За производството на закръглени трупи и профилирана дървесина, които заменят обичайните четири остриета, се използва основно бор. Когато тази класическа сърцевина е закръглена, по-свободната беловина се отрязва, оставяйки по-твърда, импрегнирана със смола сърцевина. Дневникът има полза само от това.

Рязането на беловината води до друг положителен ефект - намаляване на ширината на пукнатините по време на сушене, което от своя страна подобрява топлоизолацията на стените. С напукване на трупи те се борят целенасочено, провокирайки появата на пукнатини във вертикалната равнина. За да направите това, по дънера се прави плитък вертикален разрез.
При закръгляне, както и при производството на профилирана дървесина, се постига високо покритие на повърхността, дървото става изключително гладко, което прави възможно да не се използват допълнителни материали за вътрешна и външна декорация на сгради и следователно да се избегнат ненужни разходи .

Финландските компании се считат за законодатели на тенденции в производството на дървени трупи, профилирана дървесина и строителството на къщи от тях.

При издигане на сгради от кръгли трупи и профилирана дървесина се използват дюбели, болтове, шпилки, скоби и регулируеми котви за закрепване на конструкции (както при традиционните технологии за монтаж). Сглобената къща задължително дава тяга, но тя е много по-малка от тази на къща от обикновени трупи. Принудителното замазване на конструкцията допринася за намаляване на количеството на валежите. Тъй като къщата е изработена от добре обработен материал, тя по принцип не изисква допълнителна довършителна обработка, в нея може да се живее почти веднага след нейното изграждане.

Естествената текстура на дървото създава специален модел на стените и тъй като дървото се използва за оперативна влажност, къщата може незабавно да бъде боядисана отвън. Това допълнително предпазва дървото от проникване на влага.

Дървена къща, изработена от заоблени трупи и профилирана дървесина, се издига бързо и е екологична, съчетава сравнително ниска цена с висока производителност.

Естествената красота на дървото и въображението на архитекта ви позволяват да създавате от този материал по модерен начинудобни селски къщи и вили. Всичко това направи тези дървени къщи много популярни както в чужбина, така и у нас.

Най-важното, проявяващо се в дървообработването, е плътност, коефициент на набъбване, якост на опън, якост на удар, твърдост, модул на еластичност. Основна плътност на дървесината- съотношението на масата на абсолютно суха проба към нейния обем при съдържание на влага, равно или по-голямо от границата на насищане на клетъчните стени.

По плътност при съдържание на влага 12% дървесните видове са разделени на групи, kg / m 3:

ниска плътност - 540 и по-малко;

средна плътност - 550-740;

висока плътност - 750 и повече.

Според стойността на коефициента на обемно свиване дървесни видоверазделени на групи, %:

ниско сушене - не повече от 0,40;

средно сушене - 0,40-0,47;

силно изсушаване - 0,47 и повече.

Средно съдържание на влага на иглолистна дървесинав прясно нарязано състояние, %:

иглолистни дървета(средно (закръглено до 5%)) - 90,

лиственица - 82;

ела - 101;

Сибирски и корейски кедрови борове - 92;

Бели бор - 88.