Тема 16. Деревина та деревинні матеріали.

Деревина широко використовується як будівельний матеріал, як сировина для виробництва целюлози, паперу, етилового спирту, синтетичного каучуку, різних лаків, фарб, кормових дріжджів, хвойної муки тощо.

Будова дерева.

Дерево можна умовно поділити на три частини: коріння, стовбур, крона.

Коріння дерева утворюють складну, широко розгалужену, багатофункціональну систему. Дрібне коріння всмоктує з почви воду з розчиненими в ній солями та вуглекислотою і переносять її через грубе коріння та стовбур до крони. Грубе коріння втримує дерево в вертикальному положенні та зберігає живлячі речовини.

Стовбур – це основна частина дерева, яка дає товарну деревину. Його умовно поділяють на верхню тонку та нижню товсту частину.

Крона являє собою сукупність вершини  стовбура, гілок та листя (чи хвої). Значення крони для життя дерева дуже велике: в листях під дією променевої енергії сонця утворюються живлючи речовини, які необхідні для росту дерева (фотосинтезу).

Головні розрізи стовбура.

Розрізи стовбура, які найбільш повно розкривають природу капілярно-пористої будови деревини, називають головним. Розрізняють три головних розрізи (рис.00):

 

Рис. 00 - Розрізи стовбура

поперечний (торцевий) – розріз площиною, яка перпендикулярна до осі стовбура;

радіальний – розріз площиною, яка проходить вздовж стовбура через його серцевину;

тангенціальний – розріз площиною, що проходить вздовж стовбура на деякій відстані від його серцевини.

Основні частини стовбура.

На поперечному та радіальному розрізах дуже добре видно основні анатомічні структури дерева: серцевину, центральну частину, луб та кору.

Серцевина знаходиться по центру стовбура. Для більшості порід – це темна пляма діаметром 2...5 мм (у бузини » 10 мм).

Центральна частина – це основна (за масою) частина стовбура, вона може мати різне забарвлення. Залежно від кольору центральної частини породи поділяють на ядрові та буядрові. В ядрових породах центральна частина забарвлена темніше і називається ядром, периферійна частина світліша і називається заболонь. У без`ядрових (заболонних) порід центральна частина нічим не відрізняється від периферійної.

Ядрові породи поділяють на хвойні (сосна, ялина, кедр, тис, модрина) та листяні ( дуб, ясень, волоський горіх, тополь, іва, горобина, яблуня).

Деякі породи дерев (ялина, піхта, осика, липа) мають забарвлення деревини по всьому перерізу однакове. Їх називають спілодеревинними. Деревина таких порід називається спілою.

Камбій – тонкий, невидимий неозброєним оком шар, що знаходиться на границі заболоні з лубом. Складається з живих клітин, які забезпечують приріст деревини і кори.

Кора – зовнішній шар стовбура дерева, який захищає його від різких коливань температури, випаровування вологи та механічних пошкоджень.

Луб знаходиться між камбієм та корою. Він проводить живильні речовини від крони вниз стовбура.

На головних розрізах стовбура можна бачити різні шари.

На поперечному розрізі вони мають вид концентричних кілець навколо серцевини; на тангенціальному – це ділянки обмежені параболічними кривими. Річні шари являють собою щорічний приріст деревини і збільшуються від центру до периферії. Кожний річний шар складається з двох зон, які містять ранню та пізню деревину. Рання деревина утворюється навесні, під час інтенсивного росту дерева. Вона світліша та більш рихла ніж пізня, має невисоку механічну міцність і знаходиться на зовнішній стороні річного шару. Ширина річних шарів залежить від породи дерева, умов його росту та місця в стовбурі:

Вузькі річні шари утворюються у порід, що ростуть повільно (дуб, самшит), а широкі – у порід, що ростуть швидко (тополь, іва).

Властивості деревини.

Деревина є конструкційним матеріалом з певним комплексом фізико-механічних властивостей.

Колір деревини жовтий з різними відтінками.

Породи, що ростуть в широтах з теплим кліматом (горіх, тис, фісташка) мають більш темне забарвлення, ніж породи північних широт (осина, береза, ялина, сосна).

Блиск – здатність поверхні спрямовано відбивати світловий потік. Найбільш блискучими є гладеньки відполіровані поверхні, а найменш блискучі поверхні, які мають нерівності і тому більш розсіюють відбитий світловий потік.

Блиск деревини залежить від породи, розрізу, характеру освітленості поверхні.

Блиск покращується, якщо деревину полірувати, чи покрити лаком або воском.

Текстура – це малюнок, що утворюється на поверхні деревини при перерізанні її анатомічних елементів. Текстура залежить від породи дерева та напрямку розрізу.

Листяні породи мають більш складну та гарну текстуру ніж хвойні.

Вологість – відношення кількості видаленої вологи до маси зразка абсолютно сухої деревини, яку одержали висушуванням в шафі.

Розрізняють зв’язану, чи гігроскопічну та вільну, чи капілярну вологу.

Зв’язана волога знаходиться в товщі клітинних стінок, а вільна – в клітинах та міжклітинному просторі. Саме вільна волога досить легко видаляється з деревини і менш суттєво впливає на зміну її властивостей, ніж зв’язана . При температурі 15...200С вологість деревини в середньому для всіх порід дорівнює 30%. Якщо вологість деревини нижча за 30%, то вона містить лише зв’язану вологу, якщо вища – в деревині є і вільна волога.

За стандартну вологість деревини прийнято вологість, що дорівнює 12%.

Усушка – зменшення лінійних розмірів та об’єму зразків деревини при видаленні з неї зв’язаної вологи. Усушка залежить від напрямку волокон. Найбільша лінійна усушка в тангенціальному напрямку складає 6...10%, в радіальному – 3...5%. Вздовж волокон усушка дуже мала, тому не враховується.

Волого поглинання – здатність деревини поглинати вологу з оточуючого повітря. Така волога знаходиться лише в клітинних стінках, утворюючи гігроскопічну вологу.

Розбухання – збільшення лінійних розмірів та об’єму деревини при збільшенні вмісту зв’язаної вологи. Розбухання – це явище протилежне усушці.

Водопоглинання – здатність деревини поглинати крапельно-рідку вологу в процесі контакту з нею. Цей показник залежить від породи дерева, початкової вологості, температури рідини та розмірів зразка. Його враховують, якщо просочують деревину антисептиками, антипіренами тощо.

Густина деревини – відношення маси зразка до його об’єму. Розрізняють густину деревинної речовини, абсолютно сухої деревини, густину вологої деревини, стандартну густину.

Густина вологої деревини суттєво залежить від степеня зволоження та породи дерев.

Механічні властивості деревини.

Середнє значення межі міцності при випробуванні на розтяг поздовж волокон не залежать від породи деревини і складає 130 Мпа, а поперек волокон – 6,5 Мпа.

Межа міцності при випробовуванні на стиск для всіх порід складає 50 Мпа.

Всі породи дерев поділяють на дуже тверді (акація біла, граб, самшит), тверді (береза, бук, в’яз, ясен), м’які (сосна, ялина, піхта, липа, осина). Значення твердості дуже твердих порід складають більше 82,5 Мпа, твердих – 38,6...82,5 Мпа і м’яких – менше 38,5 Мпа.

Вади деревини.

Вадами деревини називають порушення нормальної будови деревини, які погіршують її якість та обмежують використання.

Розрізняють первинні пороки деревини на деревах, що ростуть та вторинні, які утворюються на деревині що заготовлена. Згідно ГОСТу 2140-81 всі вади деревини поділяють на дев’ять  груп: сучки, грибкові ураження, вади форми стовбура, вади будови деревини, хімічні забарвлення, тріщини, ушкодження комахами, інші включення, деформації.

Сучки – найбільш поширена вада. Сучки мають різну форму та бувають двох видів: відкриті та зарослі. Відкритий сучок виходить на бокову поверхню круглого лісоматеріалу, а зарослий – не виходить і виявляється за слідами заростання (на здутті, бровці, рановій плямі).

Грибкові ураження проявляються в зміні її забарвлення та порушенні цілісності клітинних стінок.

Гниль в деревині утворюється в наслідок руйнування стінок клітин грибками.

Тріщини – це розриви деревини вздовж волокон. Тріщини можуть утворюватись в деревині ще в процесі росту дерева, а також під час сушки. Тріщини знижують механічні властивості та сорт дерева.

Види деревинних матеріалів.

Пиломатеріали – одержують при поздовжньому розпилюванні деревини. Їх поділяють на дошки (ширина більша за подвійну товщину); бруси (ширина дорівнює чи менша за подвійну товщину) та бруски (ширина чи товщина більші за 100 мм).

Дошки мають товщину – 13, 16, 19, 22, 25, 32, 40, 45 мм; товщина брусів – 50, 60, 70, 75, 100 мм; товщина брусків – 130, 150, 180, 200, 220, 250 мм.

Пиломатеріали товщиною до 32 мм називають тонкими, з більшою товстими. Довжина пиломатеріалів – від 1 до 6,5 м, а ширина – 80...250 мм.

Столярні плити – це щити, які складаються з трьох шарів. Зовнішні шари – шпон, а між ними заповнення (рейки з деревинно волокнистих плит, паперу та інших матеріалів).

Розміри плит 2500 Х 1525, 2500 Х 1220, 1800 Х 1220; товщина 16, 19, 22, 25, 30 мм.

Фанера – це трьох чи багатошарові листи, які виготовленні шляхом гарячого склеювання шпону – широкої рівної стружки, яку одержують при лущені деревини. Фанеру виготовляють з берези, ясеня, дуба, кльону, ольхи,  хвойних порід.

Деревинно-стружкові плити. Ці деревинні листові матеріали виготовляють гарячим пресуванням деревинної стружки з в’яжучою речовиною (епоксидною чи фенолформальдегідною смолами). Такі плити широко використовують для виготовлення меблів, на будівництві, радіотехнічний промисловості, машинобудуванні.

ЕКЗАМЕН