Древесина

Древесина - ценнейшее промышленное сырье. Большая потребность в древесине во многих областях техники объясняется ее свойствами, которые характеризуют древесину как важный конструкционный материал для строительства, горнодобывающей промышленности, железнодорожного транспорта, энергетики и т. д. Благодаря таким технологическим свойствам, как легкость обработки резанием и окончательной доводки поверхности изделия, а также натуральным декоративным достоинствам древесина - незаменимый материал, особенно в мебельной промышленности и столярном деле. Химический состав древесины делает ее необходимым химическим сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности и производства древесных пластиков.

Главный элемент структуры древесины - клетки. Длина клеток составляет обычно 2-4 мм, а размер в поперечнике 20-40 мкм. Стенки клеток являются композитом со сложной структурой. Микроволокна композита, характеризующиеся высокой прочностью, построены из кристаллической целлюлозы и составляют -45% от массы стенок клетки. Целлюлоза является полимером (С₆Н₁₀О₅) со степенью полимеризации ~ 10⁴.

Одним из важнейших свойств древесины является ее усадка. Линейные размеры древесины уменьшаются в процессе сушки, а противоположный процесс - так называемое растрескивание - идет при поглощении влаги из воздуха.

Механические свойства древесины зависят от направления действия силы по отношению к волокнам. Различают прочность древесины вдоль и поперек волокон. Наиболее существенными являются прочность при сжатии, изгибе и растяжении. Разница в прочности отдельных пород древесины является следствием их различной плотности. Несмотря на то, что прочность при растяжении древесины значительна, близка к прочности некоторых цветных металлов, например некоторых бронз и латуней, в практике избегают применять деревянные элементы, работающие на растяжение, учитывая малую прочность древесины, вызванную напряжениями среза и сжатия в месте закрепления. Прочность древесины при сжатии вдоль волокон в 3 раза меньше, чем при растяжении.

 

Одной из важных характеристик, определяющих пригодность древесины для использования в промышленности, является ее твердость. Твердость древесины растет по мере роста ее плотности. На основе определения твердости по методу Бринелля древесина разделена на пять классов твердости (табл. 5).

Таблица5. Классификация древесины по твердости

Древесина, независимо от породы, имеет в основном высокую долговечность (интервал времени, в течение которого она сохраняет свои физические и механические свойства), если находится в сухом, проветриваемом помещении с незначительным перепадом температуры и влажности воздуха. На долговечность древесины оказывают большое влияние условия, в которых она находится (табл. 6), а также следующие внешние факторы:

- биологические факторы (паразитирующие грибки, насекомые и микроорганизмы);

- физические факторы (перепады температуры, влажность воздуха, удары);

- химические факторы (концентрированные растворы кислот или спиртов).

Высокую долговечность имеет древесина, изготовленная из ядра дерева со сжатым строением и большой плотностью, древесина хвайных и лиственных деревьев, содержащих дубильные вещества, смолы, эфирные масла, а также древесина, полученная из горных и северных местностей, преимущественно из зимней рубки.

По естественной долговечности древесина делится на три основные группы.

1.Очень долговечная древесина: лиственница, вяз, дуб, тис, кипарис, кедр, белая акация, каштан, орех, эбен, эвкалипт.

2.Среднедолговечная древесина: пихта, сосна, ель, бук, ясень.

3.Недолговечная древесина: береза, явор, липа, ольха, осина, тополь, верба.

Таблица 6. Долговечность древесины, годы

Долговечность древесины можно повысить путем сушки, насыщения противогнилостными веществами, насыщения сухой древесины пропитывающими растворами и нанесения покрытия (защитных пленок). Консерванты древесины можно разделить на:

- химические вещества, защищающие древесину от биологических вредителей (столярный дистиллированный ксиламит, парусный ксиламит, интокс S, антокс, импрекс В и W, солтекс R-12 и др.);

- химические огнезащитные и водостойкие вещества (пиролак W-1 и W-10, игносол DX и др.).

Химические вещества, защищающие и консервирующие древесину, токсичны, а также легкогорючи. Это требует особой осторожности при их использовании и хранении.

 

Контрольные вопросы

4.1. Дайте характеристику полимерам.

4.2. Пластмассы. Свойства пластмасс.

4.3. Резины. Характеристика материалов на основе резины.

4.4. Стекло. Виды стекла и основные свойства.

4.5. Древесные материалы. Что влияет на долговечность древесины?

 

 

Список рекомендуемой литературы

1. Бондаренко Г.Г. Материаловедение: Учебник/ Г.Г. Бондаренко – М.: Высшая школа, 2007. – 360 с.

2. Мозберг Р.К. Материаловедение: Учебник для технических вузов/ Р.К. Мозберг – М.: изд-во Высшая школа, 1991. – 660 с.

3. Фетисов Г.П. Материаловедение и технология металлов: учебник для вузов по машиностроительным специальностям / Г. П. Фетисов, М. Г. Карпман, В. М. Матюнин и др. - М., 2001. - 638 с.: ил.

 

 

Подписано к печати « » __________2015 г.

Формат 150x210, объем 6,5 п.л.

Заказ №_________Тираж 100 экземпляров.

Отпечатано в АБиП КФУ им. В.И. Вернадского

г. Симферополь