свойства древесины

10 записей

Механические свойства древесины.

изделия из массива на заказ

общие сведения о механических свойствах древесины

При использовании древесины в качестве конструкционного и поделочного материала, а также в технологических процессах обработки проявляются ее механические свойства, характеризующие способность древесины сопротивляться механическим усилиям. Показатели этих свойств древесины определяют путем специальных экспериментов — механических испытаний, при которых создают различные напряженные и деформированные состояния образцов древесины. Задачи механических испытаний сводятся к установлению двух видов показателей: во-первых, показателей, характеризующих прочностные свойства древесины; во-вторых, показателей, характеризующих способность древесины деформироваться.

Прочностные свойства оцениваются величиной усилий (напряжений) или работы, которую может выдержать материал при нагружении до разрушения или заданного значения деформации. Следовательно, в эту группу свойств можно включить собственно прочность, т. е. способность древесины сопротивляться разрушению от приложенных механических усилий, а также, с известной условностью, твердость — способность сопротивляться внедрению в древесину другого твердого тела (ограниченное разрушение) и ударную вязкость — способность поглощать работу без разрушения при практически мгновенном приложении нагрузки. В качестве показателя прочности определяют максимальные напряжения, достигнутые к моменту разрушения образца — предел прочности. Этот показатель обычно устанавливают при испытаниях на сжатие, растяжение, статический изгиб, сдвиг и очень редко при кручении.

Показателем твердости служит величина усилия, необходимого для внедрения в образец древесины пуансона на заданную глубину (статическая твердость), или величина работы, приходящейся на единицу площади отпечатка, остающегося на образце древесины после падения металлического шарика (ударная твердость). Мерой ударной вязкости является удельная величина работы, потребной для разрушения образца при ударном изгибе. В связи с тем, что древесина относится к анизотропным материалам, определение показателей механических свойств проводится по разным структурным направлениям — вдоль и поперек волокон (по радиальному и тангенциальному направлениям).

При установлении параметров технологических процессов механической и гидротермической обработки древесины, при расчете элементов деревянных конструкций и в других случаях необходимо аналитическое определение напряженного и деформированного состояния древесины. Многие конкретные задачи могут быть решены методами теории упругости и теории сопротивления материалов. Обе указанные теории основаны на допущении, что материал, воспринимающий усилия, наделен свойствами идеального упругого тела. Иными словами для такого материала должна быть характерна способность практически мгновенно (со скоростью звука) деформироваться при приложении нагрузки и столь же быстро и полностью восстанавливать свою форму после снятия нагрузки. Зависимость между напряжениями и деформациями идеально упругого тела — линейная и выражается законом Гука. Более общие и строгие решения получают на основе теории упругости; частные и в значительной мере приближенные, но, как правило, достаточные для большинства инженерных расчетов — на основе теории сопротивления материалов.

Основная зависимость теории упругости называется обобщенным законом Гука и выражается системой уравнений, в которые входят составляющие деформаций и напряжений, действующих на трех взаимно перпендикулярных площадках (компоненты тензоров деформаций и напряжений). Связь между тензорами напряжений и деформаций осуществляется через упругие постоянные.

У древесины близкая к линейной зависимость между напряжениями и деформациями наблюдается при кратковременных нагрузках до величины, соответствующей пределу пропорциональности. При этом можно с приближением считать, что древесина подчиняется закону Гука и упругие постоянные являются показателями деформативности ее как упругого тела. Однако нельзя забывать структурные особенности древесины, которые определяют явно выраженные различия упругих свойств по разным направлениям, т. е. упругую анизотропию. Следовательно, применительно к древесине должна быть использована теория упругости анизотропного тела.

Малым объемам древесины, в которых пренебрегают кривизной годичных слоев, можно с достаточным основанием приписать свойства ортогональной анизотропии, т. е. считать древесину ортотропным телом. Ортотропное тело имеет три взаимно перпендикулярные плоскости упругой симметрии. Любые два направления, симметричные относительно каждой такой плоскости, эквивалентны в отношении упругих свойств. Направления, нормальные к плоскости упругой симметрии, называются главными направлениями упругости.

При ортогональной схеме упругой анизотропии древесины плоскостями упругой симметрии являются две продольные — радиальная и тангенциальная (по отношению к годичным слоям) — и одна перпендикулярная направлению волокон. Нормали этих плоскостей совпадают с направлением координатных осей, обозначения которых следующие: а — вдоль волокон; r — радиальное направление поперек волокон; t — тангенциальное направление поперек волокон. Здесь упругие постоянные выражены через применяемые в технике показатели: модули упругости и сдвига Е и G, а также коэффициент поперечной деформации μ. При этом первый индекс у μ указывает направление поперечной деформации, второй — направление вызвавшего ее осевого усилия. Двойные индексы у G соответствуют направлениям, между которыми происходит изменение прямого угла. Таким образом, для установления связей между тензорами напряжений и деформаций необходимо 12 упругих постоянных, из которых 9 постоянных независимы.

Для крупных образцов (сортиментов) древесины, у которых нельзя пренебречь кривизной годичных слоев, есть основание применять схему трансверсальной изотропии. В этом случае предполагается, что в плоскости, перпендикулярной волокнам, упругие свойства одинаковы. Следовательно, учитываются различия только между свойствами вдоль и поперек волокон. Для такого трансверсально изотропного (транстропного) тела связь между тензорами напряжений и деформаций устанавливается при помощи пяти упругих постоянных. Между анизотропией упругих и прочностных свойств древесины существует тесная связь. Различают следующие режимы нагружения: статический, динамический, вибрационный и длительный. Последние два режима связаны с продолжительным приложением нагрузок. В этих условиях заметно проявляется зависимость деформаций древесины от времени.

Древесина, или точнее материал клеточных оболочек, представляет собой комплекс природных полимеров. Аморфные полимеры состоят из длинных гибких цепных молекул. Такая особенность строения полимеров определяет особый характер их поведения под нагрузкой. При приложении усилий к полимеру могут возникнуть следующие три вида деформаций: упругие деформации вследствие обратимого изменения средних междучастичных расстояний; высокоэластические деформации, связанные с обратимой перегруппировкой частиц (звеньев цепных молекул); при этом объем тела не изменяется; вязко-текучие деформации, обусловленные необратимым смещением молекулярных цепей; объем тела при этом также не изменяется.

Аморфные полимеры могут находиться в трех физических состояниях: стеклообразном, высокоэластическом и вязко-текучем. Каждое из этих состояний характеризуется комплексом физических свойств и в том числе преобладающим типом деформаций. Для первого состояния характерны обратимые упругие деформации, для второго — обратимые высокоэластические, для третьего — необратимые вязко-текучие. Переход полимеров из одного состояния в другое обычно происходит при изменении температуры, критические значения которой называются температурой стеклования tС и температурой текучести tT. Способность к увеличению деформации достигается не только путем повышения температуры, но и введением пластификатора.

Теоретическое исследование деформационных процессов полимеров проводится при помощи новой науки — реологии. Реология —наука, устанавливающая наиболее общие законы развития во времени деформаций и течения любых веществ. Различают феноменологическую и молекулярную реологию. Первая из них характеризует внешние проявления механических свойств материала под действием нагрузки во времени, вторая изучает молекулярный механизм деформаций.

Гуково тело символически изображено пружиной с модулем упругости Е2, Кельвиново тело — в виде параллельно соединенных пружин (модуль упругости Е1) и демпфера с жидкостью, имеющей коэффициент вязкости η). Зависимость, связывающая напряжения σ и деформации ε такой комбинированной модели.

При приложении нагрузки мгновенно появляется деформация σ/Н. Далее при постоянном напряжении σ = const возрастают эластические деформации по криволинейному закону, и при длительной выдержке деформация стремится к величине σ/Е. После разгрузки немедленно возвращается упругая деформация, а затем с течением времени полностью исчезает эластическая деформация. Таким образом, указанная модель отражает поведение тела, деформации которого вполне обратимы.

Из формулы видно, что поведение моделей и, следовательно, реальных тел можно описать при помощи соотношении, содержащих в общем случае напряжения, деформации и их производные по времени. Такие соотношения называются реологическими уравнениями; параметры, характеризующие модель (материал) называются реологическими коэффициентами, а напряжения и деформации — реологическими переменными.

Реологические кеэффициенты можно получить при двух основных видах испытаний: на ползучесть и релаксацию. В первом случае ведется наблюдение за величиной деформации образца, возникающей под действием мгновенно приложенного и постоянного на протяжении испытания напряжения. График зависимости деформации от времени при постоянном напряжении называется кривой ползучести. Во втором случае образцу мгновенно сообщается начальная деформация, которая на протяжении опыта поддерживается постоянной. При этом величина начальных напряжений уменьшается. График, отражающий зависимость напряжений от времени при постоянной деформации, называется кривой релаксации напряжений. Кроме того, реологические испытания часто проводят при постоянной скорости возрастания напряжений или при постоянной скорости деформации.

Носителем механических свойств древесины является высоко ориентированный, аморфный полимер-целлюлоза. Натуральная воздушно-сухая древесина находится в состоянии естественного за стеклования, возникшего в процессе биосинтеза. При деформировании древесины в этом состоянии можно выделить две области, границей между которыми служит напряжение. Во второй области появляются увеличенные деформации, которые называются вынужденными эластическими деформациями. В связи с этим напряжение σ1-2следует называть пределом вынужденной эластичности древесины. Увеличенные деформации состоят в основном из термообратимых остаточных деформаций. Если напряжения во второй области воздействуют на набухшую древесину, она выходит из состояния естественного за стеклования и приобретает высокоэластическое состояние. Высокоэластические деформации обратимы и в десятки раз превышают мгновенные упругие деформации натуральной древесины.

 
смотрим далее
Информация / Договор-оферта / Доставка / Как заказать / Оплата / Результаты поиска / контакты / Портфолио / Продукция / Двери / Домовая резьба / Лестницы / Магазин / Антикварная мебель /Банкетки, скамьи, табуреты / Деревянные резные рамы /Диваны, кресла, стулья / Зеркала / Камины резные из дерева / Комоды и тумбы / Мебель в прихожую / Мебель для детей и мам / Мини-бары, бутылочницы / Накладной декор / Полки для кухни / Резные наличники и услуги мастера / Столики декоративные / Столы / Шкафы, гардеробы / Мебель / Обучающий марериал / Руководство / Резные наличники / Резьба по дереву / Услуги мастера / Вызов мастера / Дизайнерские услуги / Консалтинговые услуги / Онлайн-консультации / Первичный дизайн и расчет

Записи не найдены

Записи не найдены

Электромагнитные свойства древесины.

изделия из массива на заказ

Свойства древесины, проявляющиеся при воздействии электромагнитных излучений. Различные виды излучений, представляющих собой электромагнитные колебания, образуют спектр, охватывающий огромный диапазон длин волн. Наибольшую длину имеют радиоволны (от десятков километров до миллиметров). Действие на древесину этих видов излучений частично изложено при рассмотрении электрических свойств древесины. Ниже будут рассмотрены свойства древесины, проявляющиеся при действии излучений, занимающих остальную часть спектра и обладающих длиной волны от 400 мкм (микрометров) до 0,3 пм (пикометра) (1пикометр = 1 х 10-12 м).

электромагнитные свойства древесины – Инфракрасное излучение

При нагревании тел происходит преобразование тепловой энергии в лучистую энергию электромагнитных колебаний. При этом нагретые тела испускают невидимые инфракрасные лучи с длинами волн от 400 мкм до 0,76 мкм. Источником инфракрасных лучей могут быть обычные электрические лампы накаливания, специальные зеркальные лампы инфракрасного излучения, в которых рефлектором служит посеребренная изнутри верхняя часть стеклянной колбы лампы; газовые горелки, электронагревательные спирали и др. В обычных лампах накаливания большая часть излучения приходится на долю невидимых инфракрасных лучей: например, в пустотных лампах на видимое световое излучение расходуется только 7% энергии, на невидимое инфракрасное излучение — 86 % и потери энергии составляют — 7%.

Инфракрасные лучи обладают слабой проникающей способностью. Проницаемость древесины инфракрасными лучами с длиной волны от 5 до 6,5 мкм очень мала. Примерно 80% лучистой энергии отражается и сорбируется поверхностным слоем древесины толщиной 0,1 мм. Для образцов толщиной 0,3—0,5 мм из древесины дуба, березы, бука, ореха и ольхи в указанном диапазоне длин волн не было обнаружено сколько-нибудь заметных различий проницаемости. При большой толщине образцов (до 3 мм) проницаемость древесины оказалась практически одинаковой. Поглощение инфракрасных лучей сопровождается нагреванием материала. Это позволит использовать инфракрасные лучи для сушки тонких сортиментов древесины, а также для ее стерилизации. Кроме того, инфракрасное излучение используется для сушки лакокрасочных покрытий на древесине; скорость сушки при этом резко увеличивается.

электромагнитные свойства древесины – Световое излучение

Видимое световое излучение охватывает часть спектра с длинами волн от 0,76 до 0,38 мкм и включает последовательно красные, оранжевые, желтые, зеленые, голубые, синие и фиолетовые лучи. Световые лучи обладают большей проникающей способностью, чем инфракрасные, и могут быть использованы для обнаружения скрытых дефектов внутри древесины или изделий из нее. Например, перемещая лист клееной фанеры толщиной до 3 мм по столу над прорезью, освещенной сильным источником света (мощной лампой с рефлектором), можно обнаружить швы, сучки и трещины во внутреннем слое, а также дефекты склеивания (темные пятна указывают на места, где клей не связал листов шпона).

Если использовать чувствительную приемную аппаратуру, можно зафиксировать лучи света, прошедшие через образцы древесины осины, сосны, ели толщиной до 35 мм, а березы — до 15 мм. Как отмечалось ранее, при падении пучка световых лучей на поверхность древесины часть энергии отражается. Изменяя интенсивность отраженного светового потока, можно судить о древесной породе, качестве поверхности и наличии пороков, изменяющих окраску древесины. Важное преимущество световой дефектоскопии — полная безопасность для обслуживающего персонала.

Электромагнитные свойства древесины – Ультрафиолетовое излучение

Ультрафиолетовые лучи в спектре электромагнитных колебаний следуют за видимыми фиолетовыми лучами и имеют длины волн от 0,38 мкм до 10 нм (1 нанометр = 10-9 м = 10 А). Источником ультрафиолетовых лучей могут быть температурные и газоразрядные излучатели, открытые дуговые лампы и, наконец, естественный излучатель — солнце.

Особенность ультрафиолетового излучения заключается в способности вызывать свечение — люминесценцию некоторых веществ. Из-за наличия тепловых потерь при люминесценции в большинстве случаев испускается излучение с большей в среднем длиной волны, чем длина волны возбуждающих лучей. Каждое люминесцентное вещество дает излучение определенного спектрального состава. Свечение, которое исчезает сразу же после прекращения облучения объекта, называется флуоресценцией. Некоторые вещества обладают способностью светиться и после прекращения облучения. Такой вид свечения называется фосфоресценцией. Способность древесины большинства пород флуоресцировать в ультрафиолетовом свете была замечена давно. Из 150 древесных пород флуоресценция была обнаружена у подавляющего большинства пород (90%). Чаще всего облученная древесина светится фиолетовым светом (40% пород); синим или голубым светом — светится 25% пород; темно-фиолетовый цвет имеет свечение 15% пород и реже всего наблюдается желтое и зелено-желтое свечение (10%).

характеристика цвета и интенсивности флуоресценции древесины

Порода Цветовой тон (длина волны), нм Чистота, % Светлота, % Коэффициент яркости, %
Ель 496 3 7,5 3,5
Сосна, ядро 530 6 5,2 3,8
Пихта 595 32 10,5 13.6
Лиственница, ядро 602 6 10,0 7,25
Дуб, ядро 496 5 6,2 8,0
Береза 508 8 9,2 9,4
Осина 557 10 8,5 11,7

Цвет и интенсивность свечения зависят не только от породы, но и от состояния древесины (степени загнивания древесины, ее влажности и температуры, качества обработки поверхности и т. д.). Все это открывает возможности для использования люминесценции в качестве средства обнаруживания пороков древесины, контроля качества обработки и т. д. Люминофоры (светящиеся вещества) можно использовать для обнаруживания скрытых от глаза мелких поверхностных трещин. Порошкообразный люминофор сначала наносят на всю исследуемую поверхность, а затем удаляют мягкой щеткой. Оставшийся в трещинах люминофор при освещении ультрафиолетовыми лучами начинает светиться, обнаруживая место и размеры трещин.

электромагнитные свойства древесины – Рентгеновское излучение

Этот вид излучения появляется при торможении быстро движущихся электронов. Рентгеновское излучение охватывает часть спектра электромагнитных волн длиной примерно от 5 нм до 0,6 пм. Рентгеновские лучи способны вызывать свечение некоторых веществ, оказывать действие на фотоэмульсию, вызывать ионизацию газов и оказывать биохимическое действие на живые организмы. Рентгеновские лучи, проходя через исследуемый объект, по-разному поглощаются отдельными его участками. Чем выше плотность участка, тем меньше интенсивность прошедших через него лучей.

Расположив по ходу лучей за исследуемым объектом флуоресцирующий экран, можно наблюдать на нем внутренние дефекты объекта (пустоты, включения и т. д.). Такой метод исследования называется рентгеноскопией. Если вместо экрана использовать фотопленку (рентгенографию), можно не только получить изображения, характеризующие внутренние неоднородности (по плотности) объекта, но произвести количественные исследования. Рентгеновскими лучами могут быть просвечены крупные круглые сортименты (диаметром до 40—50 см); это позволяет просвечивать стволы растущих деревьев при помощи передвижных установок. При помощи рентгеновских лучей в древесине можно обнаружить ряд скрытых пороков — заросшие сучья, ходы насекомых, внутренние трещины, гнили, пустоты, а также металлические включения. Повышение влажности снижает проницаемость древесины рентгеновскими лучами. Это свойство может быть использовано для определения величины и характера распределения влажности по сечению сортимента в процессе сушки. Рентгеновские лучи применяются также для изучения тонкого строения клеточной оболочки.

электромагнитные свойства древесины – Ядерные излучения

Ядерные, или, как их часто называют, ионизирующие излучения, возникают при распаде радиоактивных веществ, делении атомов тяжелых ядер, ядерных реакциях. Различают следующие виды ядерных излучений: потоки заряженных частиц, электромагнитное излучение и потоки незаряженных частиц (нейтронов). Первые два вида излучений имеют своим источником радиоактивные вещества и называются радиоактивными. Источники нейтронных излучений — ядерные реакторы, различные ускорители элементарных частиц и препараты, содержащие смеси радиоактивных веществ с веществами, испускающими нейтроны.

Сердцевинные лучи оказывают существенное влияние на поглощение энергии излучения. Количество проникающей энергии больше, если направление плоского пучка гамма-квантов совпадает, с плоскостью сердцевинных лучей. С увеличением влажности поглощение энергии увеличивается по параболическому закону. Это дает возможность использовать γ-лучи для бесконтактного контроля влажности древесины. Увеличение плотности приводит к линейному возрастанию количества поглощенной энергии. Прямые, связывающие эти два фактора (поглощение и плотность древесины), для разных пород имеют различный наклон. Чем выше равномерность распределения плотности древесины (равноплотность) и выше абсолютная плотность древесины, тем больше тангенс угла наклона. Таким образом, у бука тангенс угла наклона прямой выше, чем у дуба (0,7345 и 0,3328), у березы больше, чем у сосны и ели (0,3368 и 0,2384). Следовательно, этим показателем (тангенсом угла наклона) можно количественно характеризовать равноплотность древесины. Ослабление γ-лучей увеличивается в зависимости от размеров материала, подчиняясь линейному закону. Гамма-лучи (γ) могут быть использованы для дефектоскопии древесины, определения ее плотности, влажности и размеров материала.

 
смотрим далее
Информация / Договор-оферта / Доставка / Как заказать / Оплата / Результаты поиска / контакты / Портфолио / Продукция / Двери / Домовая резьба / Лестницы / Магазин / Антикварная мебель /Банкетки, скамьи, табуреты / Деревянные резные рамы /Диваны, кресла, стулья / Зеркала / Камины резные из дерева / Комоды и тумбы / Мебель в прихожую / Мебель для детей и мам / Мини-бары, бутылочницы / Накладной декор / Полки для кухни / Резные наличники и услуги мастера / Столики декоративные / Столы / Шкафы, гардеробы / Мебель / Обучающий марериал / Руководство / Резные наличники / Резьба по дереву / Услуги мастера / Вызов мастера / Дизайнерские услуги / Консалтинговые услуги / Онлайн-консультации / Первичный дизайн и расчет

Записи не найдены

Записи не найдены





Рейтинг@Mail.ru</noscript><br />
<!-- //Rating@Mail.ru counter --></p>
<p><span lang=

Звуковые свойства древесины

изделия из массива на заказ

показатели, характеризующие распространение звука в древесине

Как известно, звук представляет собой колебания, волнообразно распространяющиеся в упругих средах. Особенности распространения звуковых колебаний зависят от физических свойств среды и характеризуются рядом показателей. Скорость распространения звука тем больше, чем меньше плотность среды р и выше ее жесткость (модуль упругости Е). При распространении волны в направлении колебательного движения частиц (продольные волны) твердых материалов между скоростью и физическими параметрами материала существует зависимость.

С наибольшей скоростью звук распространяется вдоль волокон, значительно медленнее в радиальном и еще медленнее в тангенциальном направлениях. Скорость распространения звука по разным направлениям в древесине некоторых пород приведена в табл. На основании данных этой таблицы можно принять, что звукопроводность вдоль волокон относится к звукопроводности в радиальном и тангенциальном направлениях в среднем, как 4 : 1. Однако абсолютные значения скоростей распространения звука для некоторых пород существенно отличались от данных, приведенных в табл. Так, скорость распространения колебаний в березе (вдоль волокон) оказалась равной 5190 м/сек. С возрастанием влажности и температуры скорость распространения звука в древесине значительно падает. Скорость распространения звука в других материалах такова: в железе 5000, меди 3710, пробке 430—530 м/сек. Как видим, скорость распространения звука в древесине вдоль волокон примерно такая же, как в металлах.

скорость распространения звука в древесине по разным направлениям

Порода Скорость распространения звука, м/сек
вдоль волокон в радиальном направлении в тангенциальном направлении
Сосна 5030 1450 850
Пихта 4600 1525 860
Ясень 5065 1510 1370
Дуб 4175 1665 1400
Клен 4450 1670 1125
Явор 4870 1625 1230
Береза 3625 1995 1535
Ольха 5060 1485 1135

Важной акустической характеристикой материала при оценке его способности отражать и проводить звук является удельное волновое сопротивление, определяемое произведением плотности на скорость звука. Данные об этом показателе приведены в табл.

величины акустического сопротивления некоторых материалов

Материал Скорость распространения звука, м/сек Плотность, г/см3 Акустическое сопротивление
Железо 5000 7,8 39000
Бетон 2200 2,2 4840
Кирпич 3600 1,5 5400
Стекло 5000 2,5 12500
Дуб 4200 0,7 2940
Ель 5000 0,45 2250
Пробка 430 0,24 103
Воздух 330 0,0013 0,43

По мере распространения звуковых волн в материале вследствие потерь энергии на внутреннее трение происходит затухание колебаний. При этом величина амплитуды уменьшается по экспоненциальному закону. Для характеристики скорости затухания колебаний и одновременно величины внутреннего трения материала используют безразмерный показатель — логарифмический декремент затухания, численно равный натуральному логарифму отношения двух амплитут, отделенных друг от друга интервалом в один период. Логарифмический декремент у хвойных пород в 1,3—1,7 раза меньше, чем у лиственных (у сосны и ели соответственно 207 • 10-4 и 222-10-4; у ясеня и бука 318 • 10-4 и 360 -10-4).

звукоизолирующая и звукопоглощающая способность древесины

Звукоизолирующая способность древесины характеризуется ослаблением давления прошедшего через нее звука. Звуковое давление возникает в газовой или жидкой среде при прохождении звуковых волн. Величина его может изменяться в очень широких пределах, поэтому для оценки уровня звукового давления применяют логарифмическую шкалу, в которой за начало отсчета принято давление на пороге слышимости. Уровень звукового давления измеряется в относительных логарифмических единицах — децибеллах. Для примера укажем, что уровень звукового давления, соответствующего обычному разговору, равен 60 дб, уличному шуму — 70—80 дб. При давлении 120 дб в слуховом аппарате человека возникают болевые ощущения.

Величина звукоизоляционной способности древесины может быть оценена по разнице уровней звукового давления перед и за перегородкой из древесины. Оценка звукоизоляционной способности материала часто также производится по относительному уменьшению силы звука, называемому коэффициентом звукопроницаемости. Так, при толщине 3 см звукоизоляция сосновой древесины составила 12 дб, коэффициент звукопроницаемости – 0,065, для дубовой древесины при толщине 4,5 см — соответственно 27 дб и 0,002.

По действующим строительным нормам звукоизоляция стен и перегородок должна быть не ниже 40 дб, междуэтажных перекрытий — 48 дб. Отсюда видно, что звукоизолирующая способность массивной древесины сравнительно невысока. Способность древесины поглощать звук вызвана рассеянием звуковой энергии в структурных полостях и необратимыми тепловыми потерями вследствие внутреннего трения. Строгое определение звукопоглощающей способности материалов сопряжено со значительными трудностями. Для практических целей используют коэффициент звукопоглощения, представляющий собой отношение звуковой энергии, теряемой в материале, к энергии плоской падающей волны. Коэффициент звукопоглощения сосновой перегородки толщиной 19 мм в диапазоне частот 100—4000 гц находится в пределах 0,081—0,110.

резонансная способность древесины

Способность древесины резонировать, т. е. усиливать звук без искажения топа, имеет очень важное значение в музыкальной промышленности при изготовлении дек музыкальных инструментов. Энергия, передаваемая деке струной, отчасти расходуется на трение внутри деки и по краям ее закрепления, отчасти излучается в виде звуковой энергии в окружающее пространство; эта последняя является полезной частью энергии. Для наибольшей отдачи энергии воздуху потери на внутреннее трение должны быть наименьшими, а излучение наибольшим. Комплекс акустических свойств древесины, определяющих возможность ее использования в качестве материала для изготовления дек музыкальных инструментов.

Этот показатель характеризует главным образом способность материала к звуковому излучению, поэтому его называют константой излучен и я, или акустической константой. Для определения этой константы устанавливают величину динамического модуля упругости (или статического модуля, который меньше примерно на 4%) и плотность древесины. В табл. 31 приведены значения акустической константы для древесины некоторых пород.

Эти данные показывают, что для изготовления дек музыкальных инструментов наиболее пригодна древесина ели, кавказской пихты и сибирского кедра, как обладающая наивысшей константой излучения; эти породы и включены в ГОСТ на заготовку резонансной древесины. Оптимальная ширина годичных слоев в резонансной древесине ели лежит в пределах 1—4 мм, оптимальная величина содержания поздней древесины в пределах 5—20%; резонансная древесина должна быть равнослойной (колебания в числе годичных слоев на двух соседних сантиметрах не должны превышать 30%). Между заболонью и спелой древесиной ели в акустическом отношении разницы нет. Крень снижает константу излучения вследствие повышения плотности и снижения модуля упругости, наклон волокон также отрицательно влияет на константу излучения (снижение на 6% при наклоне волокон 7 %; причина — уменьшение модуля упругости).

акустические константы древесины некоторых пород

Порода Влажность, % Плотность, г/см3 Модуль упругости при изгибе, 1000 кГ/см2 Константа излучения
Ель резонансная 10 0,42 110 1200
Пихта кавказская 10 0,45 130 1200
Кедр сибирский 10 0,38 80 1200
Пихта сибирская 10 0,38 60 1000
Сосна (отборная) 10 0,50 150 1100
Ясень 10 0,70 150 650
Бук 10 0,75 140 600
Береза 10 0,63 140 750
Клен полевой 12 0,70 110 580

 
смотрим далее
Информация / Договор-оферта / Доставка / Как заказать / Оплата / Результаты поиска / контакты / Портфолио / Продукция / Двери / Домовая резьба / Лестницы / Магазин / Антикварная мебель /Банкетки, скамьи, табуреты / Деревянные резные рамы /Диваны, кресла, стулья / Зеркала / Камины резные из дерева / Комоды и тумбы / Мебель в прихожую / Мебель для детей и мам / Мини-бары, бутылочницы / Накладной декор / Полки для кухни / Резные наличники и услуги мастера / Столики декоративные / Столы / Шкафы, гардеробы / Мебель / Обучающий марериал / Руководство / Резные наличники / Резьба по дереву / Услуги мастера / Вызов мастера / Дизайнерские услуги / Консалтинговые услуги / Онлайн-консультации / Первичный дизайн и расчет

Записи не найдены

Записи не найдены





Рейтинг@Mail.ru</noscript><br />
<!-- //Rating@Mail.ru counter --></p>
<p><span lang=

Электрические свойства древесины.

изделия из массива на заказ

электропроводность древесины

Способность проводить электрический ток характеризует электрическое сопротивление древесины. В общем случае полное сопротивление образца древесины, размещенного между двумя электродами, определяется как результирующее двух сопротивлений: объемного и поверхностного. Объемное сопротивление численно характеризует препятствие прохождению тока сквозь толщу образца, а поверхностное сопротивление определяет препятствие прохождению тока по поверхности образца. Показателями электрического сопротивления служат удельное объемное и поверхностное сопротивление. Первый из названных показателей имеет размерность ом на сантиметр (ом х см) и численно равен сопротивлению при прохождении тока через две противоположные грани кубика размером 1X1X1 см из данного материала (древесины). Второй показатель измеряется в омах и численно равен сопротивлению квадрата любого размера на поверхности образца древесины при подведении тока к электродам, ограничивающим две противоположные стороны этого квадрата. Электропроводность зависит от породы древесины и направления движения тока. В качестве иллюстрации порядка величии объемного и поверхностного сопротивления в табл. приведены некоторые данные.

сравнительные данные об удельном объемном и поверхностном сопротивлении древесины

Порода и направление Влажность, % Удельное объемное сопротивление, ом х см Удельное поверхностное сопротивление, ом
Береза, вдоль волокон 8,2 4,2 х 1010 4,0 х 1011
Береза, поперек волокон 8,0 8,6 х 1011 2,8 х 1012
Бук, вдоль волокон 9,2 1,7 х 109 9,4 х 1010
Бук, поперек волокон 8,3 1,4 х 1010 7,9 х 1010

 

Для характеристики электропроводности наибольшее значение имеет удельное объемное сопротивление. Сопротивление сильно зависит от влажности древесины. С повышением содержания влаги в древесине сопротивление уменьшается. Особенно резкое снижение сопротивления наблюдается при увеличении содержания связанной влаги от абсолютно сухого состояния до предела гигроскопичности. При этом удельное объемное сопротивление уменьшается в миллионы раз. Дальнейшее увеличение влажности вызывает падение сопротивления лишь в десятки раз. Это иллюстрируют данные табл.

удельное объемное сопротивление древесины в абсолютно сухом состоянии

Порода Удельное объемное сопротивление, ом х см
поперек волокон вдоль волокон
Сосна 2,3 х 1015 1,8 х 1015
Ель 7,6 х 1016 3,8 х 1016
Ясень 3,3 х 1016 3,8 х 1015
Граб 8,0 х 1016 1,3 х 1015
Клен 6,6 х 1017 3,3 х 1017
Береза 5,1 х 1016 2,3 х 1016
Ольха 1,0 х 1017 9,6 х 1015
Липа 1,5 х 1016 6,4 х 1015
Осина 1,7 х 1016 8,0 х 1015

 влияние влажности на электрическое сопротивление древесины

Порода Удельное объемное сопротивление (ом х см) поперек волокон при влажности древесины (%)
0 22 100
Кедр 2,5 х 1014 2,7 х 106 1,8 х 105
Лиственница 8,6 х 1013 6,6 х 106 2,0 х 105

Поверхностное сопротивление древесины также существенно снижается с увеличением влажности. Повышение температуры приводит к уменьшению объемного сопротивления древесины. Так, сопротивление древесины лжетсуги при повышении температуры с 22—23° до 44—45° С (примерно вдвое) падает в 2,5 раза, а древесины бука при повышении температуры с 20—21° до 50° С — в 3 раза. При отрицательных температурах объемное сопротивление древесины возрастает. Удельное объемное сопротивление вдоль волокон образцов березы влажностью 76% при температуре 0°С составило 1,2 х 107 ом см, а при охлаждении до температуры —24° С оно оказалось равным 1,02 х 108 ом см. Пропитка древесины минеральными антисептиками (например, хлористым цинком) уменьшает удельное сопротивление, в то время как пропитка креозотом мало отражается на электропроводности. Электропроводность древесины имеет практическое значение тогда, когда она применяется для столбов связи, мачт линий высоковольтных передач, рукояток электроинструментов и т. д. Кроме того, на зависимости электропроводности от влажности древесины основано устройство электрических влагомеров.

электрическая прочность древесины

Электрическая прочность имеет значение при оценке древесины как электро изолирующего материала и характеризуется пробивным напряжением в вольтах на 1 см толщины материала. Электрическая прочность древесины невысока и зависит от породы, влажности, температуры и направления. С увеличением влажности и температуры она снижается; вдоль волокон она значительно ниже, чем поперек. Данные об электрической прочности древесины вдоль и поперек волокон приведены в табл.

электрическая прочность древесины вдоль и поперек волокон

Порода Электрическая прочность, кв на 1 см толщины при влажности 7,5—9%
вдоль волокон в радиальном направлении в тангенциальном направлении
Бук 14,0 41,5 52,0
Береза 15,2 59,8
Ольха 56,4 60,5
Дуб 39,1 47,0

При влажности древесины сосны 10% получено следующую электрическую прочность в киловольтах на 1 см толщины: вдоль волокон 16,8; в радиальном направлении 59,1; в тангенциальном направлении 77,3 (определение производилось на образцах толщиной 3 мм). Как видим, электрическая прочность древесины вдоль волокон примерно в 3,5 раза меньше, чем поперек волокон; в радиальном направлении прочность меньше, чем в тангенциальном, так как сердцевинные лучи уменьшают пробивное напряжение. Повышение влажности с 8 до 15% (вдвое) снижает электрическую прочность поперек волокон примерно в 3 раза (в среднем для бука, березы и ольхи).

Электрическая прочность (в киловольтах на 1 см толщины) .других материалов следующая: слюды 1500, стекла 300, бакелита 200, парафина 150, трансформаторного масла 100, фарфора 100. С целью повышения электрической прочности древесины и снижения электропроводности при использовании в электропромышленности в качестве изолятора ее пропитывают олифой, трансформаторным маслом, парафином, искусственными смолами; эффективность такой пропитки видна из следующих данных о древесине березы: пропитка олифой увеличивает пробивное напряжение вдоль волокон на 30%, трансформаторным маслом — на 80%, парафином — почти вдвое по сравнению с пробивным напряжением для воздушно-сухой не пропитанной древесины.

диэлектрические свойства древесины

Величина, показывающая, во сколько раз увеличивается емкость конденсатора, если воздушную прослойку между пластинами заменить такой же толщины прокладкой из данного материала, называется диэлектрической проницаемостью этого материала. Диэлектрическая проницаемость (диэлектрическая постоянная) для некоторых материалов приведена в табл.

диэлектрическая проницаемость некоторых материалов

Материал Диэлектрическая проницаемость Древесина Диэлектрическая проницаемость
Воздух 1,00 Ель сухая: вдоль волокон 3,06
в тангенциальном направлении 1,98
Парафин 2,00
в радиальном направлении 1,91
Фарфор 5,73
Слюда 7,1—7,7 Бук сухой: вдоль волокон 3,18
в тангенциальном направлении 2,20
Мрамор 8,34
в радиальном направлении 2,40
Вода 80,1

Данные для древесины показывают заметное различие между диэлектрической проницаемостью вдоль и поперек волокон; в то же время диэлектрическая проницаемость поперек волокон в радиальном и тангенциальном направлении различается мало. Диэлектрическая проницаемость в поле высокой частоты зависит от частоты тока и влажности древесины. С увеличением частоты тока диэлектрическая проницаемость древесины бука вдоль волокон при влажности от 0 до 12% уменьшается, что особенно заметно для влажности 12%. С увеличением влажности древесины бука диэлектрическая проницаемость вдоль волокон увеличивается, что особенно заметно при меньшей частоте тока.

В поле высокой частоты древесина нагревается; причина нагрева — потери на джоулево тепло внутри диэлектрика, происходящие под влиянием переменного электромагнитного поля. На этот нагрев расходуется часть подводимой энергии, величина которой характеризуется тангенсом угла потерь.

 

Тангенс угла потерь зависит от направления поля в отношении волокон: вдоль волокон он примерно вдвое больше, чем поперек волокон. Поперек волокон в радиальном и тангенциальном направлении тангенс угла потерь мало различается. Тангенс угла диэлектрических потерь, как и диэлектрическая проницаемость, зависит от частоты тока и влажности древесины. Так, для абсолютно сухой древесины бука тангенс угла потерь вдоль волокон с увеличением частоты сначала увеличивается, достигает максимума при частоте 107 гц, после чего начинает снова снижаться. В то же время при влажности 12% тангенс угла потерь с увеличением частоты резко падает, достигает минимума при частоте 105 гц, затем так же резко увеличивается.

максимальная величина тангенса угла потерь для сухой древесины

Порода Тангенс угла потерь х 10-4
вдоль волокон в тангенциальном направлении в радиальном направлении
Ель 625 345 310
Бук 585 298 319

 

С увеличением влажности древесины бука тангенс угла потерь вдоль волокон резко растет при малой (3 х 102 гц) и большой (109 гц) частоте и почти не меняется при частоте 106—107 гц.

 

Путем сравнительного исследования диэлектрических свойств древесины сосны и полученных из нее целлюлозы, лигнина и смолы было установлено, что эти свойства определяются в основном целлюлозой. Нагрев древесины в поле токов высокой частоты находит применение в процессах сушки, пропитки и склеивания.

пьезоэлектрические свойства древесины

На поверхности некоторых диэлектриков под действием механических напряжений появляются электрические заряды. Это явление, связанное с поляризацией диэлектрика, носит название прямого пьезоэлектрического эффекта. Пьезоэлектрические свойства были вначале обнаружены у кристаллов кварца, турмалина, сегнетовой соли и др. Эти материалы обладают также обратным пьезоэлектрическим эффектом, заключающимся в том, что размеры их изменяются под действием электрического поля. Пластинки из этих кристаллов находят широкое применение в качестве излучателей и приемников в ультразвуковой технике.

Эти явления обнаруживаются не только у монокристаллов, но и у целого ряда других анизотропных твердых материалов, названных пьезоэлектрическими текстурами. Пьезоэлектрические свойства были обнаружены также в древесине. Было установлено, что основной носитель пьезоэлектрических свойств в древесине — ее ориентированный компонент — целлюлоза. Интенсивность поляризации древесины пропорциональна величине механических напряжений от приложенных внешних усилий; коэффициент пропорциональности называется пьезоэлектрическим модулем. Количественное изучение пьезоэлектрического эффекта, таким образом, сводится к определению значений пьезоэлектрических модулей. В связи с анизотропией механических и пьезоэлектрических свойств древесины указанные показатели зависят от направления механических усилий и вектора поляризации.

Наибольший пьезоэлектрический эффект наблюдается при сжимающей и растягивающей нагрузках под углом 45° к волокнам. Механические напряжения, направленные строго вдоль или поперек волокон, не вызывают в древесине пьезоэлектрического эффекта. В табл. приведены значения пьезоэлектрических модулей для некоторых пород. Максимальный пьезоэлектрический эффект наблюдается в сухой древесине, с увеличением влажности он уменьшается, а затем и совсем исчезает. Так, уже при влажности 6—8% величина пьезоэлектрического эффекта очень мала. С повышением температуры до 100° С величина пьезоэлектрического модуля увеличивается. При малой упругой деформации (высоком модуле упругости) древесины пьезоэлектрический модуль уменьшается. Пьезоэлектрический модуль зависит также от ряда других факторов; однако наибольшее влияние на его величину оказывает ориентация целлюлозной составляющей древесины.

пьезоэлектрические модули древесины

Порода Пьезоэлектрические модули в 108 абсолютных электростатических единиц по образцам
радиальным тангенциальным
Сосна 0,392 0,578
Ель 0,550 0,570
Дуб 0,254 0,534
Береза 0,470 0,620

 

Открытое явление позволяет глубже изучить тонкую структуру древесины. Показатели пьезоэлектрического эффекта могут служить количественными характеристиками ориентации целлюлозы и поэтому очень важны для изучения анизотропии натуральной древесины и новых древесных материалов с заданными в определенных направлениях свойствами.

Механические свойства древесины.

общие сведения о механических свойствах древесины При использовании древесины в качестве конструкционного и поделочного материала, а также в технологических процессах обработки проявляются ее механические свойства, характеризующие способность древесины сопротивляться механическим усилиям. Показатели этих свойств древесины определяют путем специальных экспериментов — механических испытаний, при которых создают различные напряженные и деформированные состояния образцов древесины. Задачи механических испытаний […]

нет комментариев

Электромагнитные свойства древесины.

Свойства древесины, проявляющиеся при воздействии электромагнитных излучений. Различные виды излучений, представляющих собой электромагнитные колебания, образуют спектр, охватывающий огромный диапазон длин волн. Наибольшую длину имеют радиоволны (от десятков километров до миллиметров). Действие на древесину этих видов излучений частично изложено при рассмотрении электрических свойств древесины. Ниже будут рассмотрены свойства древесины, проявляющиеся при действии излучений, занимающих остальную часть […]

нет комментариев

Звуковые свойства древесины

показатели, характеризующие распространение звука в древесине Как известно, звук представляет собой колебания, волнообразно распространяющиеся в упругих средах. Особенности распространения звуковых колебаний зависят от физических свойств среды и характеризуются рядом показателей. Скорость распространения звука тем больше, чем меньше плотность среды р и выше ее жесткость (модуль упругости Е). При распространении волны в направлении колебательного движения частиц […]

нет комментариев

Электрические свойства древесины.

электропроводность древесины Способность проводить электрический ток характеризует электрическое сопротивление древесины. В общем случае полное сопротивление образца древесины, размещенного между двумя электродами, определяется как результирующее двух сопротивлений: объемного и поверхностного. Объемное сопротивление численно характеризует препятствие прохождению тока сквозь толщу образца, а поверхностное сопротивление определяет препятствие прохождению тока по поверхности образца. Показателями электрического сопротивления служат удельное объемное […]

нет комментариев

Тепловые свойства древесины

теплоемкость древесины Способность древесины поглощать тепло характеризуется теплоемкостью. В качестве меры используется удельная теплоемкость с, которая представляет собой количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть древесину массой 1 кг на 1о С. Размерность удельной теплоемкости — ккал/кг х град или в международной системе единиц СИ-дж/кг х град. В пределах изменения температуры от 0 до 100° […]

нет комментариев

Влажность древесины

влага в древесине Наличие влаги в древесине обусловлено нормальной жизнедеятельностью живого растущего организма. В древесине срубленного дерева содержание влаги (в зависимости от условий хранения, и эксплуатации изделий) может увеличиваться или уменьшаться. В большинстве случаев практики влагу из древесины удаляют, чтобы избежать ряда отрицательных явлений. Для количественной характеристики содержания влаги в древесине используют показатель влажности древесины. […]

нет комментариев

Физические свойства древесины

Свойства древесины, проявляющиеся при взаимодействии ее с внешней средой, но не связанные с изменением химического состава древесинного вещества, принято называть физическим. Из этого обширного ряда свойств несколько условно выделяются свойства древесины, обнаруживающиеся под действием механических усилий. Ниже рассматриваются физические свойства, показатели которых определяются методами, регламентированными действующими стандартами. Кроме того, освещается ряд пока мало распространенных, но […]

нет комментариев

Химические свойства древесины

химический состав древесины Древесина состоит из органических веществ, в состав которых входят углерод С, водород Н, кислород О и немного азота. Элементарный химический состав древесины разных пород практически одинаков. В среднем абсолютно сухая древесина независимо от породы содержит 49,5% углерода, 44,2% кислорода (с азотом) и 6,3% водорода. Азота в древесине содержится около 0,12%. Элементарный химический […]

нет комментариев

Макроскопическое строение древесины

макроскопическое строение древесины – заболонь, ядро, спелая древесина У большинства наших лесных пород древесина окрашена в светлые цвета, причем у одних пород нет разницы в окраске всей массы древесины, а у других — периферическая, прилегающая к коре часть древесины окрашена светлее. Эта более светлая часть ствола называется заболонью. Центральная темноокрашенная часть ствола называется ядром (см. […]

нет комментариев

Строение древесины

строение древесины – части растущего дерева Растения делятся на низшие и высшие. К низшим относятся бесстебельные растения: бактерии, водоросли, грибы, лишайники. К высшим растениям принадлежат мхи, папоротники, голосемянные и покрытосемянные. Древесные растения, которые дают древесину как материал для разнообразного применения, входят в состав двух последних групп. Широко распространенные на территории России хвойные породы относятся к […]

нет комментариев

 
смотрим далее
Информация / Договор-оферта / Доставка / Как заказать / Оплата / Результаты поиска / контакты / Портфолио / Продукция / Двери / Домовая резьба / Лестницы / Магазин / Антикварная мебель /Банкетки, скамьи, табуреты / Деревянные резные рамы /Диваны, кресла, стулья / Зеркала / Камины резные из дерева / Комоды и тумбы / Мебель в прихожую / Мебель для детей и мам / Мини-бары, бутылочницы / Накладной декор / Полки для кухни / Резные наличники и услуги мастера / Столики декоративные / Столы / Шкафы, гардеробы / Мебель / Обучающий марериал / Руководство / Резные наличники / Резьба по дереву / Услуги мастера / Вызов мастера / Дизайнерские услуги / Консалтинговые услуги / Онлайн-консультации / Первичный дизайн и расчет

Записи не найдены

Записи не найдены





Рейтинг@Mail.ru</noscript><br />
<!-- //Rating@Mail.ru counter --></p>
<p><span lang=

Тепловые свойства древесины

изделия из массива на заказ

теплоемкость древесины

Способность древесины поглощать тепло характеризуется теплоемкостью. В качестве меры используется удельная теплоемкость с, которая представляет собой количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть древесину массой 1 кг на 1о С. Размерность удельной теплоемкости — ккал/кг х град или в международной системе единиц СИ-дж/кг х град.

В пределах изменения температуры от 0 до 100° удельная теплоемкость абсолютно сухой древесины равна от 0,374 до 0,440 ккал/кг х град и в среднем равна 0,4 ккал /кг х град. При увлажнении теплоемкость древесины увеличивается, так как удельная теплоемкость воды (1,0 ккал/кг х град) больше теплоемкости абсолютно сухой древесины. При положительной температуре (выше 0°С) влияние влажности сказывается в большей мере, чем при отрицательной температуре.Например, увеличение влажности с 10 до 120% при температуре + 20° приводит к повышению теплоемкости на 70%; изменение влажности в тех же пределах, но при температуре -20°С вызывает увеличение теплоемкости всего на 15%; это объясняется меньшей теплоемкостью льда (0,5ккал/кг х град).

Пример 1. Определить при помощи диаграммы рис. 42 теплоемкость древесины при t=20° и влажности 60%. Точка пересечения вертикальной линии, соответствующей данной температуре, с горизонтальной линией для указанной влажности находится на наклонной кривой линии 0,66. Следовательно, удельная теплоемкость древесины при заданных условиях составляет 0,66 ккал/кг х град.

Пример 2. Определить теплоемкость мерзлой древесины при t = -10° и влажности 80%. Проводим вертикальную линию через точку, соответствующую -10°, (слева от нуля на оси температур) до пересечения с горизонтальной линией, соответствующей влажности 80%. Точка пересечения находится между двумя наклонными прямыми линиями 0,50 и 0,55. На глаз оцениваем положение точки от этих линий и находим, что удельная теплоемкость древесины при указанном состоянии равна 0,52 ккал/кг х град.

теплопроводность древесины

Теплопроводность определяет способность древесины проводить тепло и характеризуется коэффициентом теплопроводности λ, который представляет собой количество тепла, проходящего в течение 1 ч через плоскую стенку площадью 1 м2 и толщиной 1 м при разности температур на противоположноных сторонах стенки 1° С. Размерность теплопроводности ккал/м ч х град) или, в системе СИ, вт/м. х град. Вследствие пористого строения древесины теплопроводность невысока. С увеличением плотности теплопроводность древесины возрастает. Так как теплопроводность воды при одинаковой температуре в 23 раза меньше теплопроводности воздуха, теплопроводность древесины в сильной мере зависит от влажности, увеличиваясь, с ее возрастанием. С увеличением температуры теплопроводность древесины возрастает, причем это увеличение в большей мере выражено у влажной древесины. Теплопроводность древесины вдоль волокон значительно больше, чем поперек волокон.

В плоскости поперек волокон теплопроводность также зависит от направления, причем соотношение между теплопроводностью в радиальном λR и тангенциальном λт направлениях у разных пород различное. На величину этого соотношения оказывают влияние объем сердцевинных лучей и содержание поздней древесины. У пород с многочисленными сердцевинными лучами (дуб) λr>λг; у хвойных пород с небольшим объемом сердцевинных лучей, но имеющих высокий процент поздней древесины (лиственница), λтr. У лиственных пород с равномерным строением годичных слоев и сравнительно малочисленными короткими сердцевинными лучами, а также у остальных хвойных пород λr мало отличается от λт.

значения коэффициента Кр, учитывающего изменение теплопроводности древесины от плотности

Условная плотность, кг 1м3 Кр Условная плотность, кг 1м3 Кр
340 0,98 500 1,22
360 1,00 550 1,36
380 1,02 600 1,56
400 1,05 650 1,86
450 1,12

В табл. приведены значения коэффициента, учитывающего условную плотность древесины. Коэффициент Кх в тангенциальном направлении поперек волокон для всех пород принят равным 1,0, а в радиальном — 1,15; вдоль волокон для хвойных и рассеяннососудистых пород — 2,20, а для кольцесосудистых — 1,60.

Пример. Определить теплопроводность березы вдоль волокон при температуре 50°С и влажности 70%. По диаграмме рис. 43 находим, что номинальное значение теплопроводности при указанном состоянии древесины равно 0,22 ккал/м х ч х град. По табл. 19 определяем условную плотность березы русл = 500 кг/м3. По табл. 20 находим величину коэффициента КР = 1,22. Значение коэффициента Кх в данном случае равно 2,20.

температуропроводность древесины

Температуропроводность определяет способность древесины выравнивать температуру по своему объему. Коэффициент температуропроводности а характеризует скорость распространения температуры внутри тела при нестационарных тепловых процессах (нагревании, охлаждении) . Размерность его м2/ч, или, в системе СИ, м2/сек. Между тремя основными теплофизическими характеристиками существует следующая зависимость: а = λ/ср.

Температуропроводность зависит главным образом от влажности древесины и в меньшей степени температуры. С увеличением влажности температуропроводность древесины падает; это объясняется тем, что температуропроводность воздуха значительно больше, чем воды. На диаграмме рис. 44 показано влияние влажности на температуропроводность древесины сосны в трех направлениях. На диаграмме, кроме того, видно, что температуропроводность вдоль волокон значительно больше, чем поперек волокон, а между температуропроводностью в радиальном и тангенциальном направлениях разница оказывается очень небольшой. С повышением температуры температуропроводность древесины возрастает. Чем выше плотность древесины, тем ниже температуропроводность.

температурные деформации древесины

Температурные деформации древесины характеризуются коэффициентом линейного расширения а (изменение единицы длины при нагревании на 1°С), который для древесины имеет малую величину и зависит от направления по отношению к волокнам; расширение от тепла наименьшее вдоль волокон и наибольшее поперек волокон в тангенциальном направлении. Коэффициенты линейного расширения древесины вдоль волокон в 7—10 раз меньше, чем поперек волокон. Незначительная величина линейного расширения древесины вдоль волокон от тепла позволяет в практике не считаться с этим явлением (отказ от тепловых швов).

коэффициенты линейного расширения поперек волокон

Порода Коэффициент линейного расширения а поперек волокон в направлении
радиальном тангенциальном
Береза 27,9 х 10-6 33,7 х 10-6
Сосна 29,7 х 10-6 31,3 х 10-6
Осина 26,0 х 10-6 35,9 х 10-6

 

Механические свойства древесины.

общие сведения о механических свойствах древесины При использовании древесины в качестве конструкционного и поделочного материала, а также в технологических процессах обработки проявляются ее механические свойства, характеризующие способность древесины сопротивляться механическим усилиям. Показатели этих свойств древесины определяют путем специальных экспериментов — механических испытаний, при которых создают различные напряженные и деформированные состояния образцов древесины. Задачи механических испытаний […]

нет комментариев

Электромагнитные свойства древесины.

Свойства древесины, проявляющиеся при воздействии электромагнитных излучений. Различные виды излучений, представляющих собой электромагнитные колебания, образуют спектр, охватывающий огромный диапазон длин волн. Наибольшую длину имеют радиоволны (от десятков километров до миллиметров). Действие на древесину этих видов излучений частично изложено при рассмотрении электрических свойств древесины. Ниже будут рассмотрены свойства древесины, проявляющиеся при действии излучений, занимающих остальную часть […]

нет комментариев

Звуковые свойства древесины

показатели, характеризующие распространение звука в древесине Как известно, звук представляет собой колебания, волнообразно распространяющиеся в упругих средах. Особенности распространения звуковых колебаний зависят от физических свойств среды и характеризуются рядом показателей. Скорость распространения звука тем больше, чем меньше плотность среды р и выше ее жесткость (модуль упругости Е). При распространении волны в направлении колебательного движения частиц […]

нет комментариев

Электрические свойства древесины.

электропроводность древесины Способность проводить электрический ток характеризует электрическое сопротивление древесины. В общем случае полное сопротивление образца древесины, размещенного между двумя электродами, определяется как результирующее двух сопротивлений: объемного и поверхностного. Объемное сопротивление численно характеризует препятствие прохождению тока сквозь толщу образца, а поверхностное сопротивление определяет препятствие прохождению тока по поверхности образца. Показателями электрического сопротивления служат удельное объемное […]

нет комментариев

Тепловые свойства древесины

теплоемкость древесины Способность древесины поглощать тепло характеризуется теплоемкостью. В качестве меры используется удельная теплоемкость с, которая представляет собой количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть древесину массой 1 кг на 1о С. Размерность удельной теплоемкости — ккал/кг х град или в международной системе единиц СИ-дж/кг х град. В пределах изменения температуры от 0 до 100° […]

нет комментариев

Влажность древесины

влага в древесине Наличие влаги в древесине обусловлено нормальной жизнедеятельностью живого растущего организма. В древесине срубленного дерева содержание влаги (в зависимости от условий хранения, и эксплуатации изделий) может увеличиваться или уменьшаться. В большинстве случаев практики влагу из древесины удаляют, чтобы избежать ряда отрицательных явлений. Для количественной характеристики содержания влаги в древесине используют показатель влажности древесины. […]

нет комментариев

Физические свойства древесины

Свойства древесины, проявляющиеся при взаимодействии ее с внешней средой, но не связанные с изменением химического состава древесинного вещества, принято называть физическим. Из этого обширного ряда свойств несколько условно выделяются свойства древесины, обнаруживающиеся под действием механических усилий. Ниже рассматриваются физические свойства, показатели которых определяются методами, регламентированными действующими стандартами. Кроме того, освещается ряд пока мало распространенных, но […]

нет комментариев

Химические свойства древесины

химический состав древесины Древесина состоит из органических веществ, в состав которых входят углерод С, водород Н, кислород О и немного азота. Элементарный химический состав древесины разных пород практически одинаков. В среднем абсолютно сухая древесина независимо от породы содержит 49,5% углерода, 44,2% кислорода (с азотом) и 6,3% водорода. Азота в древесине содержится около 0,12%. Элементарный химический […]

нет комментариев

Макроскопическое строение древесины

макроскопическое строение древесины – заболонь, ядро, спелая древесина У большинства наших лесных пород древесина окрашена в светлые цвета, причем у одних пород нет разницы в окраске всей массы древесины, а у других — периферическая, прилегающая к коре часть древесины окрашена светлее. Эта более светлая часть ствола называется заболонью. Центральная темноокрашенная часть ствола называется ядром (см. […]

нет комментариев

Строение древесины

строение древесины – части растущего дерева Растения делятся на низшие и высшие. К низшим относятся бесстебельные растения: бактерии, водоросли, грибы, лишайники. К высшим растениям принадлежат мхи, папоротники, голосемянные и покрытосемянные. Древесные растения, которые дают древесину как материал для разнообразного применения, входят в состав двух последних групп. Широко распространенные на территории России хвойные породы относятся к […]

нет комментариев

 
смотрим далее
Информация / Договор-оферта / Доставка / Как заказать / Оплата / Результаты поиска / контакты / Портфолио / Продукция / Двери / Домовая резьба / Лестницы / Магазин / Антикварная мебель /Банкетки, скамьи, табуреты / Деревянные резные рамы /Диваны, кресла, стулья / Зеркала / Камины резные из дерева / Комоды и тумбы / Мебель в прихожую / Мебель для детей и мам / Мини-бары, бутылочницы / Накладной декор / Полки для кухни / Резные наличники и услуги мастера / Столики декоративные / Столы / Шкафы, гардеробы / Мебель / Обучающий марериал / Руководство / Резные наличники / Резьба по дереву / Услуги мастера / Вызов мастера / Дизайнерские услуги / Консалтинговые услуги / Онлайн-консультации / Первичный дизайн и расчет

Записи не найдены

Записи не найдены





Рейтинг@Mail.ru</noscript><br />
<!-- //Rating@Mail.ru counter --></p>
<p><span lang=

Влажность древесины

изделия из массива на заказ

влага в древесине

Наличие влаги в древесине обусловлено нормальной жизнедеятельностью живого растущего организма. В древесине срубленного дерева содержание влаги (в зависимости от условий хранения, и эксплуатации изделий) может увеличиваться или уменьшаться. В большинстве случаев практики влагу из древесины удаляют, чтобы избежать ряда отрицательных явлений. Для количественной характеристики содержания влаги в древесине используют показатель влажности древесины. Под влажностью (абсолютной) древесины понимают выраженное в процентах отношение массы влаги, содержащейся в данном объеме древесины, к массе сухой древесины

Для измерения влажности древесины применяют прямые и косвенные методы. Прямые методы основаны на выделении тем или иным способом влаги из древесины. Влагу можно отделить путем высушивания и определить влажность с высокой точностью, осуществляя следующую процедуру. В лабораторных условиях небольшие образцы древесины взвешивают на аналитических весах с точностью до 0,001 г и определяют начальную массу. С такой точностью взвешивают образцы, если масса их не превышает 5—6 г. Для того чтобы влажность образцов древесины во время взвешивания не изменялась, их помещают в стеклянные бюксы с притертыми крышками. Масса каждой бюксы определяется заранее на тех же весах. Образцы находятся в бюксах (но с открытыми крышками) и во время высушивания.

Образец высушивают в сушильных шкафах, представляющих собой обогреваемые камеры с автоматическими регуляторами температуры. Из большого разнообразия конструкций сушильных шкафов наилучшими эксплуатационными свойствами обладают электрические шкафы, которые и находят повсеместное применение. Высушивание проводится при температуре воздуха 103±2°С; бюксы с образцами находятся в шкафу до тех пор, пока не будет достигнуто постоянное значение массы, устанавливаемое контрольными определениями при помощи весов. Если разница в отсчетах по весам при двух последних с интервалом 1—2 ч определениях составляет менее 0,002 г, считают, что достигнуто абсолютно сухое состояние древесины. Перед каждым определением массы бюксы закрывают крышками и охлаждают в сухом воздухе в эксикаторах — сосудах с безводным хлористым кальцием или серной кислотой при концентрации 94—100%.

В производственных условиях (на складах, в сушильных камерах и пр.) обычно ограничиваются меньшей точностью: пробу берут массой примерно 50 г, взвешивают с точностью до 0,1 г, а влажность подсчитывают с точностью до 1%.

Пробу из доски или бруска вырезают в этих случаях, отступя 0,5 м от торца и захватывая все сечение. Описанный простой и надежный способ определения влажности нашел широкое применение. Значительно реже применительно к древесине используется другой прямой метод, основанный на отгонке влаги с парами толуола (метод дистилляции). По этому методу сначала при помощи весов определяется масса образца влажной древесины. Затем образец нагревается с толуолом; образующиеся пары конденсируются, благодаря разной плотности жидкостей вода легко отделяется от толуола и можно измерить ее объем (массу). Зная массу влажной древесины и массу содержащейся в ней влаги, можно определить влажность древесины в процентах. Основной недостаток прямых методов заключается в том, что продолжительность процедуры очень велика. При методе высушивания она занимает 8—10 ч, а иногда и более. Этого недостатка лишены косвенные методы.

Косвенные методы определения влажности основаны на измерении показателей других физических свойств древесины, которые функционально зависят от содержания влаги в древесине. Поскольку влага оказывает влияние по существу на все физические свойства древесины, косвенных методов измерения влажности древесины может быть очень много. Однако не все из них могут быть с равным успехом использованы для создания быстродействующих, точных, простых по конструкции и удобных, в эксплуатации приборов — влагомеров. Для создания влагомеров очень широко используются достаточно строгие зависимости между влажностью и электрическими параметрами древесины. Наибольшее распространение получили кондуктометрические электровлагомеры, основанные на измерении электропроводности древесины.

Влагомер ЦНИИМОД-2 предназначен для измерения влажности древесины от 8 до 30%. Шкала прибора состоит из пяти диапазонов с пределами 8—11; 9—12; 15—21; 19—29% влажности. Принцип действия влагомера основан на определении времени зарядки конденсатора постоянным током, проходящим через древесину, сопротивление которой связано обратной логарифмической зависимостью с влажностью. Контакт с древесиной осуществляется при помощи датчика с тремя игольчатыми электродами, которые вводят через боковую (не торцовую) поверхность в древесину на полную их длину (8 мм). Время, необходимое для определения влажности этим прибором, составляет всего лишь несколько минут. Точность измерения влажности равна ±1,5%. Электровлагомер ЭВ-8-100 основан на измерении активного сопротивления влажной древесины по схеме моста постоянного тока. Этот прибор позволяет измерять влажность в более широких пределах. Каждому из трех диапазонов (8—18%, 18—31% и 30—100%) соответствует своя мостовая схема. Точность измерения влажности влагомером на первом и втором диапазонах составляет около±1%. При влажности свыше 30% точность значительно ниже (до ±10%).

К недостаткам этих приборов, помимо меньшей точности (по сравнению с методом высушивания), относится также и то, что они дают значения локальной влажности древесины в месте введения игольчатых контактов. При обычно неравномерном распределении влажности по объему доски или заготовки этот недостаток может быть причиной дополнительных погрешностей в определении интегральной влажности древесины.

Известны также емкостные электровлагомеры, при помощи которых по емкости конденсатора с диэлектриком из древесины определяется зависящая от влажности диэлектрическая проницаемость древесины. Разработаны конструкции индуктивных электровлагомеров, позволяющие определять влажность калиброванных образцов древесины бесконтактным способом. Эти приборы основаны на измерении индуктивности или добротности контура катушки самоиндукции с сердечником из влажной древесины. Влажность древесины может быть измерена при помощи тепловых методов. Например, в качестве измеряемого параметра может быть время, необходимое для нагрева до определенной температуры одного из спаев термопары, заделанного в древесину. Чем меньше влажность древесины, тем меньше отвод тепла от нагреваемого слоя ее: следовательно, при низкой влажности потребная продолжительность нагрева окажется меньшей.

В процессе сушки древесины влажность на конечном этапе может быть измерена по температуре материала. Некоторые исследователи предлагают измерять влажность по проницаемости древесины для рентгеновского, бета- и гамма-излучения. Различают две формы влаги, содержащейся в древесине: связанную (или гигроскопическую) и свободную. Связанная (адсорбционная и микрокапиллярная) влага находится в толще клеточных оболочек, свободная влага содержится в полостях клеток и в межклеточных пространствах. Связанная влага удерживается в основном физико-химическими связями; ее удаление сопряжено со значительными затратами энергии и существенно отражается на большинстве свойств древесины. Свободная влага удерживается только физико-механическими связями, удаляется значительно легче и оказывает меньшее влияние на свойства древесины. Состояние древесины, при котором в клеточных оболочках содержится максимальное количество связанной влаги, а свободной влаги нет, называется пределом гигроскопичностиWnr.

Влажность, соответствующую пределу гигроскопичности Wnr, в среднем для всех пород при комнатной температуре принято считать равной 30 % W nr: для сосны и дуба 30%, кедра сибирского 28—30%, лиственницы сибирской 31 — 33 %. При пределе гигроскопичности влажность существенно зависит от способа определения. Этот критерий можно определять но только непосредственным путем, измеряя максимальное количество поглощенной связанной влаги, но и по косвенным признакам, поскольку при пределе гигроскопичности резко изменяется характер зависимости между показателями многих свойств древесины и влажностью.

Влажность Wnr заметно зависит от температуры; так у древесины ели при температуре 20° она оказалась равной 31%. а при температуре 100° — всего 23%; аналогичные данные получены и для сосны. Наблюдается также некоторая зависимость влажности Wnr от химического состава древесины: с увеличением содержания лигнина влажность при пределе гигроскопичности уменьшается. Различают следующие степени влажности древесины: мокрая, долгое время пробывшая в воде (больше 100%); свежесрубленная (50—100 %); воздушносухая, долгое время пролежавшая на воздухе (15—20%, в зависимости от климатических факторов и времени года); комнатносухая (8—12%); абсолютно сухая (около 0%). Распределение влаги в стволе растущего дерева неравномерно как по сечению, так и по высоте. У хвойных пород влажность заболони в 3—4 раза выше влажности ядра и спелой древесины. Так, у сосны и ели Ленинградской области среднегодовая влажность заболони оказалась 112 и 122%, влажность ядра или спелой древесины — 33 и 38%.

Древесина хвойных пород Восточной Сибири показала, что в пределах ядра (спелой древесины) влажность у сосны, ели и лиственницы распределена равномерно. В то же время у пихты влажность центральной зоны спелой древесины намного выше, чем периферической. То же наблюдается у кедра. Разница между влажностью центральной и периферической зон ядра достигает в нижней части ствола 50%.

У лиственных пород как ядровых (дуб, ясень, ильм), так и безъядровых (береза, осина, липа) существенной разницы между заболонью и ядром или периферической и центральной частями ствола не наблюдается; оказалось, что влажность заболони дуба из Воронежской области 73%, ядра 71%; вяза соответственно 72 и 97%, ивы белой 82 и 72%, у ясеня влажность ядра и заболони оказалась одинаковой — около 35 %; среднегодовая влажность периферической части ствола березы и осины из Ленинградской области 70 и 92%, центральной — 82 и 91%.

По высоте ствола влажность заболони в хвойных породах увеличивается в направлении от комля к вершине (например, у сосны Красноярского края VI класса возраста влажность заболони на высоте 1,3 м оказалась 120%, на высоте 6 м— 134% и на высоте 12 м — 146%), а влажность ядра остается практически без изменения. В стволах ядровых лиственных пород (дуба, ясеня, вяза, ильма) влажность ядра по направлению от комля к вершине слегка понижается, а влажность заболони почти не изменяется, у лиственных безъядровых пород (осины, липы) влажность увеличивается от комля к вершине. Влажность в стволах молодых деревьев несколько выше и ее колебания в течение года больше, чем у старых; это объясняется, по-видимому, тем, что древесина молодых деревьев полностью или преимущественно заболонная.

Изменения влажности древесины в стволах растущих деревьев по временам года в Ленинградской области показаны на рис. 32. Кроме сезонных изменений, влажность в стволах растущих деревьев подвержена суточным колебаниям: так, в заболони ели утром наблюдалась влажность 186%, в полдень 132% и вечером 150%; в заболони дуба утром (в августе) 68%, в полдень 72%, вечером 66%, ночью 71%. Данные показывают, что максимум влаги в стволе растущего дерева содержится в зимний период (ноябрь—февраль), минимум — в летний (июль—август), причем в ядровых и спелодревесных хвойных породах меняется только влажность заболони за счет увеличения или уменьшения свободной влаги. Так как свободная влага легко испаряется, можно считать, что изменения влажности растущего дерева для времени рубки значения не имеют.

сушка древесины

Влажность древесины, находящейся на открытом воздухе или в помещении, постепенно уменьшается. Сначала испаряется преимущественно свободная влага, находящаяся в полостях клеток, а затем связанная. Процесс высыхания древесины заключается в испарении влаги с поверхности и перемещении ее из внутренних, более влажных слоев к наружным. Испарение влаги с поверхности древесины происходит быстрее, чем продвижение ее изнутри к периферии; это обусловливает неравномерность распределения влажности. В тонких пиломатериалах эта неравномерность обычно невелика и быстро уменьшается, но в толстых сортиментах влажность выравнивается медленно и неравномерность ее распределения в начале высыхания может быть очень значительной. Изменение влажности древесины по толщине, ширине или длине сортимента называется градиентом влажности.

Механизм перемещения влаги в древесине в процессе ее высыхания различен при влажности выше и ниже предела гигроскопичности Wn.r. При влажности ниже предела гигроскопичности, когда в древесине есть только связанная влага, скорость ее передвижения пропорциональна градиенту влажности и коэффициенту влагопроводности. Влагопроводность определяет способность древесины проводить связанную влагу, а коэффициент влагопроводности характеризует интенсивность ее перемещения.

Коэффициент влагопроводности представляет собой величину, учитывающую одновременно передвижение влаги как в виде пара, так и в виде жидкости по двум системам водопроводящих путей в древесине: по системе макрокапилляров, заполненных воздухом (полости клеток, разделенные мембранами пор, межклеточные пространства), и по системе микрокапилляров в клеточных оболочках.

По макрокапиллярам влага перемещается в виде пара под действием градиента его парциального давления. Передвижение влаги по микрокапиллярам в клеточной оболочке носит более сложный характер и происходит как в виде пара, так и в виде жидкости; этот случай передвижения влаги в древесине называется диффузной проницаемостью.

При влажности выше предела гигроскопичности, когда в древесине есть не только связанная, но и свободная влага, градиент влажности не определяет скорости передвижения влаги. Если древесина содержит свободную влагу по всему объему сортимента, в ней возможно лишь передвижение свободной влаги в виде жидкости под действием внешних сил (например, разности гидростатического или избыточного давления). В этом случае передвижение свободной влаги будет определяться водопроводимостью (или капиллярной проницаемостью древесины).

В процессе высыхания влажность у поверхности сортимента довольно быстро снижается за предел гигроскопичности. При этом максимальный радиус заполненных влагой капилляров в оболочке клеток оказывается на поверхности меньше, чем внутри древесины, где вода еще заполняет макрокапилляры (полости клеток). В результате между поверхностным и смежным с ним внутренним слоями древесины возникает разность капиллярных давлений, которая заставляет свободную влагу передвигаться изнутри к поверхности, где она и испаряется. При дальнейшем течении процесса высыхания в древесине по толщине сортимента образуются три зоны: диффузная зона с влажностью ниже Wат; скорость передвижения связанной влаги в этой зоне определяется градиентом влажности; зона испарения свободной влаги; средняя влажность древесины здесь выше Wur и постепенно повышается по направлению к центру сортимента; действительная влажность в различных точках этой зоны может быть как выше, так и ниже предела гигроскопичности; капиллярная зона с примерно одинаковой по всей толщине влажностью выше Wur; перемещение свободной влаги происходит в этой зоне под влиянием разности капиллярных натяжений.

Толщина перечисленных зон может заметно изменяться в процессе высыхания в зависимости от начальной влажности древесины, ее влагопроводности и капиллярной проницаемости, однако механизм передвижения влаги и общий характер кривых 1—6 распределения влажности по зонам одинаковы для древесины всех пород. В любом случае интенсивность высыхания древесины лимитируется скоростью передвижения влаги в диффузной зоне, где это передвижение зависит от влагопроводности.

Основные факторы, определяющие коэффициент влагопроводности древесины, следующие: влажность древесины, температура, положение в стволе (заболонь или ядро и спелая древесина), плотность, направление (вдоль волокон и поперек волокон — радиальное или тангенциальное).

С повышением влажности коэффициент влагопроводности сначала увеличивается, достигает максимума при влажности 22— 24%, затем начинает снижаться. Такая закономерность в изменении коэффициента влагопроводности объясняется разным соотношением эффективности двух систем влагопроводящих путей в древесине при различной ее влажности.

С повышением температуры древесины коэффициент влагопроводности повышается. Это обусловлено тем, что при повышении температуры возрастает интенсивность передвижения как паров воды вследствие увеличения коэффициента диффузии пара, так и влаги вследствие уменьшения ее вязкости.

Зависимость коэффициента влагопроводности от породы определяется разницей плотности древесины разных пород: с повышением плотности коэффициент влагопроводности уменьшается, причем влагопроводность у заболони оказывается выше, чем у ядра и спелой древесины (при одинаковой плотности).

Объяснение этих явлений можно искать в следующем. При малой плотности основную роль в передвижении влаги по древесине, вероятно, играет система макрокапилляров, поэтому уменьшение плотности и соответствующее относительное увеличение объема полостей клеток, естественно, вызывают повышение коэффициента влагопроводности. В ядровой и спелой древесине проницаемость пор в оболочках клеток значительно меньше, чем в заболони (водопроводящие элементы в ядре и спелой древесине выключаются из действия); этим и определяется меньшая влагопроводность древесины. Таким образом, по характеру зависимости влагопроводности от плотности следует различать: а) древесину ядра и спелую древесину; б) древесину заболони и древесину заболонных пород.Влагопроводность в радиальном направлении несколько больше, чем в тангенциальном; это объясняется влиянием сердцевинных лучей. У пород с широкими лучами это различие больше. Так, отношение коэффициентов влагопроводности в радиальном и тангенциальном направлениях у сосны равно 1,15, у дуба 1,5 и у бука 1,7. Коэффициент влагопроводности древесины вдоль волокон в 12—18 раз больше, чем поперек волокон в тангенциальном направлении; это объясняется тем, что вдоль волокон влага передвигается по тем же водопроводящим путям, по которым происходит передвижение ее в растущем дереве. Коэффициенты влагопроводности используются для расчетов продолжительности процессов высыхания при промышленных способах сушки: атмосферной, камерной и др.

При атмосферной сушке пиломатериалов в штабелях на открытом воздухе продолжительность сушки сравнительно велика. Время, необходимое для того, чтобы свежевыпиленные сосновые доски толщиной 35—50 мм в климатических условиях северной зоны достигли транспортной влажности следующее: при укладке досок для сушки в апреле—мае 43—51 суток, июне — июле 22—43 суток, августе—сентябре 43—51 суток. Тем не менее этот способ сушки широко используется, так как себестоимость его меньше, чем себестоимость камерной сушки.

При камерной сушке пиломатериалов в закрытых сушильных установках, оборудованных нагревательными устройствами, интенсивность процесса удаления влаги выше. В камерах пиломатериалы можно высушить до более низкой влажности значительно быстрее. Нормативная продолжительность сушки досок толщиной 50 мм от влажности 60% до 12% составляет 5 суток.

При атмосферной и камерной сушке, а также просто при выдержке древесины в комнатных или иных условиях удаление влаги из древесины прекращается только после того, когда влага равномерно распределится в древесине, а влажность древесины будет соответствовать температуре и относительной влажности окружающего воздуха; это состояние древесины называется равновесным, а влажность древесины — равновесной, или устойчивой. Древесина достигает равновесной влажности, когда упругость паров окружающего воздуха сравняется с упругостью паров воды у поверхности древесины.

Каждому сочетанию температуры t и относительной упругости пара в воздухе (относительной влажности воздуха) Ψ соответствует определенная влажность древесины Wp, которая практически не зависит от породы. Значения равновесной влажности размельченной древесины можно определить по диаграмме на рис. 35. При данной температуре и относительной упругости пара в воздухе равновесную влажность древесины можно найти следующим образом. Допустим, например, что t = 20°, а Ψ = 0,6; на пересечении двух соответствующих прямых находим точку, которая оказывается расположенной между двумя наклонными кривыми Wр=11% и Wp=l2%. Интерполируя, находим, что искомая равновесная влажность древесины составляет 11,2%.

усушка древесины

При высыхании древесины удаление связанной влаги приводит к уменьшению линейных размеров и объема. Это явление называется усушкой древесины. Уменьшение содержания свободной влаги, т. е. снижение влажности от свежесрубленного или мокрого состояния до предела гигроскопичности не вызывает усушки.

Связанная влага, как отмечалось, находится в клеточных оболочках, преимущественно в промежутках между микрофибриллами и частично внутри самих микрофибрилл. Поскольку микрофибриллы в основном ориентированы по направлению продольной оси клетки, удаление связанной влаги приведет к уменьшению толщины клеточных оболочек и уменьшению поперечных размеров клетки. Отсюда ясно, что наибольшая усушка древесины должна быть в поперечных направлениях. Продольная усушка, которая обусловлена некоторым наклоном микрофибрилл, значительно меньше, так как составляет лишь долю от основной поперечной деформации. Поперек волокон также наблюдается анизотропия усушки. Давно установлено, что тангенциальная усушка в 1,5—2 раза больше радиальной; причины этого различия еще недостаточно выяснены.

Отдельные элементы древесины при высыхании ведут себя по- разному. Размеры сосудов и паренхимных клеток обычно уменьшаются в тангенциальном направлении и несколько увеличиваются в радиальном; древесные же волокна усыхают примерно одинаково в обоих направлениях. Сердцевинные лучи сильнее усыхают по ширине, чем по длине. Установлено, что у хвойных пород между радиальной и тангенциальной усушкой древесины поздней зоны годичных слоев существует небольшое различие, а тангенциальная усушка древесины ранней зоны годичных слоев в 2—3 раза превосходит радиальную. При этом поздняя древесина поперек волокон усыхает значительно больше, чем ранняя, а вдоль волокон, наоборот, поздняя древесина усыхает меньше, чем ранняя.

усушка поздней и ранней древесины

Порода Зона годичного слоя Усушка, %
радиальная тангенциальная вдоль волокон объемная
Лиственница Ранняя 3,23 7,11 0,27 10,34
Поздняя 10,19 12,25 0,13 20,96
Сосна Ранняя 2,91 8,05 0,19 10,86
Поздняя 8,22 11,26 0,10 18,97
Ель Ранняя 2,41 5,84 0,19 8,38
Поздняя 6,25 8,81 0,14 14,63

Аналогичные данные получены для тангенциальной усушки отдельных зон годичного слоя в древесине хвойных и лиственных пород.

тангенциальная усушка ранней и поздней зон годичного слоя хвойных и лиственных пород

Порода Усушка, % Порода Усушка, %
ранней зоны поздней зоны ранней зоны поздней зоны
Лиственница 8,5 10,4 Бук 12.9 13,4
Сосна 7,2 8,1 Береза 9,4 10,2
Ель 6,5 8,0 Тополь 10,4 11,9
Дуб 0,2 10,9 Ива 6,9 7,4

Примечание. Для рассеяннососудистых пород под ранней зоной годичного слоя подразумевается первая половина, обращенная к сердцевине, а под поздней— вторая половина, обращенная к коре.

Усушка древесины в целом занимает среднее положение между усушкой ранней и поздней древесины, но выше средней арифметической; из этого следует, что усушка поздней зоны для тангенциального направления имеет особо важное значение. Если учесть, что сердцевинные лучи по ширине усыхают больше, чем по длине, этими двумя причинами уже можно удовлетворительно объяснить различие между радиальной и тангенциальной усушкой древесины. При этом для древесины хвойных пород главное значение имеет повышенная тангенциальная усушка поздней зоны годичных слоев, а для древесины лиственных пород — усушка сердцевинных лучей по ширине.

Усушку древесины следует также рассматривать как результат деформирования некоторой ячеистой конструкции. При этом большое значение приобретает упругая анизотропия такой системы, обусловленная главным образом особенностями расположения ячеек — полостей клеток. Большая усушка должна быть в направлении меньшей жесткости системы и наоборот. Как будет показано далее, в радиальном направлении жесткость (модуль упругости) выше, чем в тангенциальном направлении. Это также должно служить объяснением большей усушки в тангенциальном направлении. Мерой усушки является относительная несиловая влажностная деформация. Для исчисления усушки уменьшение размеров (объема) образца, т. е. его влажностная деформация, должна быть отнесена к размеру (объему) образца при пределе гигроскопичности.

Под полной усушкой У понимают уменьшение линейных размеров или объема древесины при удалении всего количества связанной влаги. Следовательно, для установления полной усушки влажность должна быть снижена от предела гигроскопичности до нуля. Наибольшая полная линейная усушка, равная 6—10%, наблюдается в тангенциальном направлении; в радиальном направлении полная усушка составляет 3—5%, а вдоль волокон величина усушки в десятки раз меньше и равна 0,1—0,3%. Полная объемная усушка в среднем составляет 12—15%. Для расчетов влажностных деформаций древесины удобен коэффициент усушки, определяющий величину усушки при снижении содержания связанной влаги в древесине на 1%. С достаточной степенью приближения можно полагать, что между усушкой и убылью связанной влаги имеется линейная зависимость. Зная частичную Уw или полную усушку У, коэффициент усушки Кy.

С увеличением плотности древесины величина усушки, как правило, увеличивается. Средняя величина усушки поперек волокон (радиальной и тангенциальной) хвойных пород меньше, чем лиственных, однако неравномерность усушки, т. е. отношение тангенциальной усушки к радиальной, наоборот, у хвойных пород больше, чем у лиственных. Об усушке наиболее распространенных пород можно судить по данным, приведенным в табл. 16. Приводимые в справочной литературе коэффициенты определены по усушке, величина которой исчислялась как отношение уменьшения размеров (объема) образца к его размеру (объему) в абсолютно сухом состоянии. Таким образом, в справочниках даются не коэффициенты усушки, а коэффициенты разбухания (см. ниже).

коэффициенты усушки Ку и разбухания Kр.

Порода Коэффициент усушки и разбухания, %
объемный радиальный тангенциальный
Ку Кр Ку Кр Ку Кр
Лиственница 0,52 0,61 0,19 0,20 0,35 0,39
Сосна 0,44 0,51 0,17 0,18 0,28 0,31
Ель 0,43 0,50 0,16 0,17 0,28 0,31
Пихта сибирская 0,39 0,44 0,11 0,11 0,28 0,31
Кедр 0,37 0,42 0,12 0,12 0,26 0,28
Береза 0,54 0,64 0,26 0,28 0,31 0,34
Бук 0,47 0,55 0,17 0,18 0,32 0,35
Ясень 0,45 0,52 0,18 0,19 0,28 0,31
Дуб 0,43 0,50 0,18 0,19 0,27 0,29
Осина 0,41 0,47 0,14 0,15 0,28 0,30

Коэффициент усушки Ку можно вычислить по коэффициенту разбухания Кр (принимая Wm =30%)

В табл. 16 наряду с известными значениями коэффициентов разбухания Кр даны значения коэффициентов усушки Ку. Определяется усушка следующим образом. Образец имеет вид призмы с основанием 20×20 мм и высотой 30 мм, измеряемой вдоль волокон. Все поверхности образца гладко острагивают. На торцовой поверхности годичные слои должны быть строго параллельны одной паре противоположных граней и перпендикулярны другой. Все грани образца должны быть под прямым углом друг к другу. На продольных плоскостях на уровне половины высоты проводят карандашные риски, которыми отмечают места последующих измерений для определения радиальной и тангенциальной линейной усушки. Образцы погружают в сосуд с дистиллированной водой и выдерживают до достижения постоянных размеров по радиальному и тангенциальному направлениям. Измеряют образцы через каждые 3 суток. Перед каждым измерением поверхности образцов осушают фильтровальной бумагой.

После окончания выдержки образцы практически находятся в состоянии, соответствующем пределу гигроскопичности. В таком состоянии по рискам измеряют радиальный и тангенциальный размеры, а также высоту образца — по расстоянию между двумя центральными рисками на торцовых поверхностях с точностью до 0,01 мм. Для измерения используют микрометры, штангенциркули или индикаторные скобы. Во избежание трещин образцы медленно подсушивают при температуре 30°, а затем в сушильном шкафу температуру повышают до 103+ 2° С и доводят образцы до абсолютно сухого состояния. Вслед за этим образцы вынимают из сушильного шкафа и без промедления (чтобы по возможности исключить влагопоглощение) измеряют вновь по тем же рискам радиальный, тангенциальный и продольный размеры образца с той же точностью. На основании результатов измерения образца при пределе гигроскопичности и в абсолютно сухом состоянии определяют полную радиальную, тангенциальную или объемную.

Затем вычисляют коэффициент усушки. Усушка вдоль волокон ввиду малой величины обычно во внимание не принимается. Практическое значение усушки поперек волокон очень велико и ее приходится учитывать, предусматривая, например, припуски на усушку при распиловке бревен на доски; бревна распиливают обычно во влажном состоянии и, если не дать припуска на усушку, полученные пиломатериалы после высыхания не будут иметь требуемых размеров поперечного сечения.

внутренние напряжения, растрескивание и коробление древесины

Высыхание древесины происходит таким образом, что в прилегающих к поверхностям сортимента зонах влажность значительно меньше, чем во внутренних зонах. В этом основная причина возникновения внутренних напряжений. Внутренние напряжения образуются без участия внешних нагрузок в результате лишь неоднородных изменений объема и уравновешены в пределах данного тела. Полные внутренние напряжения в древесине удобно рассматривать как совокупность двух составляющих — влажностных и остаточных напряжений. Влажностные напряжения вызваны неоднородной усушкой материала, обусловленной в свою очередь неравномерным распределением в нем гигроскопической влаги. Эта составляющая полных напряжений возникает из-за стеснения свободной усушки и исчезает при выравнивании влажности, когда каждый участок сортимента имеет возможность принять объем, соответствующий его влажности.

Остаточные напряжения обусловлены появлением в древесине неоднородных остаточных деформаций. В отличие от влажностных они не исчезают при выравнивании влажности в доске и наблюдаются как во время сушки, так и после ее полного завершения. Знаки влажностных и остаточных напряжений противоположны и результирующие полные напряжения представляют собой алгебраическую сумму. В первом периоде сушки влажностные напряжения больше остаточных, и полные напряжения, имея знак большей составляющей, проявляются как растягивающие у поверхности сортимента и как сжимающие — внутри. Во втором периоде остаточные напряжения превышают влажностные и результирующие напряжения меняют знак.

Если растягивающие напряжения достигнут предела прочности древесины на растяжение поперек волокон, появляются трешины. Так образуются поверхностные трещины в начале сушки и внутренние трещины (свищи) в конце сушки. Эти трещины (наружные и внутренние) обычно имеют радиальное направление, так как разрыв тканей происходит вдоль сердцевинных лучей вследствие сравнительно слабой связи между древесными волокнами и сердцевинными лучами.

Внутренние напряжения, сохраняющиеся в высушенном материале (остаточные напряжения), могут быть причиной изменения заданной формы деталей при механической обработке древесины. Количественная характеристика внутренних напряжений может быть найдена при помощи метода для измерения остаточных напряжений в древесине с выравненной влажностью. Поэтому методу из доски на расстоянии 0,3 м от торца выпиливают рядом две секции, толщиной (по волокну) 15 мм, захватывая все сечение. После выдержки в течение 1—2 суток для выравнивания влажности одну из секций раскалывают параллельно длине на слои толщиной 4 мм. Путем измерения длины этих слоев до и после раскроя определяют изменение их размеров и находят величину относительной деформации каждого слоя. Вторую секцию распиливают на слои толщиной 8—10 мм; полученные брусочки с направлением волокон, перпендикулярным их длине, используют для определения модуля упругости (при статическом изгибе с нагружением в двух точках). На основании полученных величин относительной деформации ε и модуля упругости Е вычисляют для каждого слоя напряжения.

По полученным данным строится кривая распределения (эпюра) напряжений по толщине доски. Величина остаточных напряжений после камерной сушки значительно выше, чем после атмосферной. В пиломатериалах из древесины лиственных пород остаточные напряжения больше, чем из древесины хвойных пиломатериалов. Так, в поверхностном слое буковых досок сжимающие остаточные напряжения достигали 45 кГ/см2, а растягивающие во внутренней зоне 22 кГ/см2, в то время как у сосновых досок напряжения равнялись соответственно 16 и 8 кГ/см2.

С некоторыми усложнениями (учет усушки и внесение соответствующих поправок при определении относительной деформации, предохранение от высыхания брусочков для определения модуля упругости) описанный метод может быть применен и для измерения внутренних напряжений в древесине в процессе атмосферной сушки и в момент окончания камерной сушки (при невыравненной влажности по сечению сортимента). Короблением древесины называется изменение формы сортимента при высыхании или увлажнении. Различают поперечное и продольное коробление.

Поперечное коробление выражается в изменении формы сечения сортимента. Например, квадратная форма сечения бруска после высыхания становится прямоугольной и даже ромбической, плоская доска приобретает желобчатую форму и т. д. Поперечное коробление вызывается различием между радиальной и тангенциальной усушкой: внутренняя (обращенная к сердцевине) пласть доски ближе к чисто радиальному направлению, а внешняя — к тангенциальному, поэтому размеры разных частей досок изменяются неодинаково. Поперечное коробление досок из данного бревна тем больше, чем ближе к сердцевине расположена доска.

Продольное коробление наблюдается двух видов: в форме выгибания (по длине), когда прямая доска после высыхания становится дугообразной, и в форме перекручивания, когда плоская доска принимает форму винтовой поверхности. Первый вид коробления вызывается разницей усушки вдоль волокон между двумя зонами древесины (например, если в бруске одновременно имеется заболонь и ядро или нормальная и креневая древесина), второй является следствием наклона волокон.

влагопоглощение

Способность древесины поглощать влагу из окружающего воздуха называется влагопоглощением. В первой стадии поглощения молекулы водяного пара из воздуха адсорбируются активной поверхностью микрофибрилл, находящихся в клеточной оболочке. Адсорбционная влага удерживается молекулярным силовым полем и прочно связана с древесиной, причем наиболее прочно связан слой влаги толщиной, равной размеру ее молекулы (мономолекулярный слой). Адсорбция влаги сопровождается выделением тепла (тепло набухания). Так, найдено, что 1 кг древесины ели при поглощении влаги от абсолютно сухого состояния до предела гигроскопичности выделяет 17 ккал тепла. По другим данным, количество выделенного тепла древесиной разных пород колеблется от 14,6 до 19,6 ккал.

По мере поглощения влаги полимолекулярный слой влаги утолщается. Поглощение влаги происходит постепенно замедляясь до предела гигроскопичности. Замедление процесса поглощения влаги и выделение тепла указывают на то, что наряду с адсорбцией происходит и конденсация влаги в микрокапиллярах клеточной оболочки, которая начинается при относительной упругости пара в воздухе 0,45, чему при комнатной температуре соответствует влажность древесины около 8,5%. Адсорбционная влага и влага микрокапиллярная находится в оболочках клеток и своей совокупностью образует связанную влагу. Свободной влаги, заполняющей полости клеток, при влагопоглощении не образуется. Количество поглощаемой влаги зависит от температуры и относительной упругости пара в воздухе и может быть определено по диаграмме t — Ψ — Wp, приведенной на рис. 35.

Равновесная влажность древесины при высыхании и увлажнении не вполне совпадает. Разница между равновесной влажностью при высыхании и поглощении влаги характеризует величину гистерезиса равновесной влажности, который зависит от размеров сортимента. Для измельченной древесины (древесной стружки) гистерезис составляет около 0,2% влажности; при увеличении размеров сортимента до определенных пределов гистерезис возрастает, а затем остается постоянным, для сортиментов обычных размеров равным 2—3% влажности. Явление гистерезиса объясняется тем, что при увлажнении (поглощении влаги из воздуха) стенки капилляров между микрофибриллами смачиваются влагой хуже, чем при высыхании, из-за частичного поглощения поверхностью фибрилл молекул газов наравне с молекулами воды.

При одинаковых условиях влагопоглощение древесины практически не зависит от породы; в большинстве случаев разницы во влагопоглощении древесины ядра и заболони не наблюдается. Изделия из древесины в помещениях, где температура и влажность воздуха меняются, соответственно изменяют свою влажность. Так, в жилых помещениях Ленинграда наибольшая влажность мебели (11,6%) наблюдается осенью (август—октябрь), наименьшая — в марте. Влажность древесины мебели в помещениях с печным отоплением в среднем на 2—3% больше, чем в помещениях с центральным отоплением. Влажность древесины полов и внутренних дверей практически не отличается от влажности древесины мебели.

Определяют влагопоглощение на образцах в форме торцовых плиток размерами 30X30X10 мм (последний размер по длине волокон). Образцы высушивают до абсолютно сухого состояния при t= 103 ±2° С, после чего одной из боковых поверхностей располагают на решетке эксикатора так, чтобы они не касались один другого. На дно эксикатора наливают насыщенный раствор соды Na2C03 х 10 Н2О. Применение раствора соды вместо чистой воды объясняется тем, что над поверхностью такого раствора относительная упругость пара в воздухе будет 0,92%; это уменьшает возможность конденсации паров воды при колебаниях температуры во время опыта. Образцы периодически взвешивают с точностью 0,001 г; первое взвешивание делают через сутки, считая с момента помещения образцов в эксикатор, затем через 2, 3, 5, 8, 13, 20 суток и далее через каждые 10 суток. Минимальная продолжительность наблюдений 30 суток. Для каждого взвешивания вычисляют влажность образца с точностью 0,1%; на основании полученных данных строят диаграмму влагопоглощения, для чего на оси абсцисс откладывают время, а на оси ординат — влажность в процентах.

Способность древесины поглощать влагу из воздуха относится к ее отрицательным свойствам, поэтому для уменьшения влагопоглощения принимаются различные меры. Так, древесину покрывают красками и лаками, однако это не всегда эффективно; лучшие результаты дают лаки на основе искусственных смол. Некоторое снижение влагопоглощения может быть достигнуто также путем термообработки древесины. Однако в этом случае могут ухудшаться механические свойства, особенно сопротивление ударному изгибу. Более существенное снижение гигроскопичности достигается пропиткой древесины искусственными смолами. Модификация древесины березы путем пропитки 25%-ным водным раствором фенолоспиртов приводит к тому, что амплитуда колебаний влажности древесины при выдержке в атмосферных условиях снижается примерно в 4 раза. У модифицированной древесины резко повышается грибостойкость.

разбухание древесины

При увлажнении древесины в результате увеличения содержания связанной влаги микрофибриллы в клеточных оболочках раздвигаются. Это вызывает увеличение размеров (объема) анатомических элементов и древесины в целом — разбухание. Мерой разбухания является влажностная деформация, отнесенная к размеру (объему) образца в абсолютно сухом состоянии:

где Pw — разбухание образца при достижении данной влажности W, %; aw— размер (объем) образца при данной влажности W, мм (мм3); ао — размер (объем) образца в абсолютно сухом состоянии (W=0%), мм (мм3);

Разбухание представляет собой явление, обратное усушке, и практически подчиняется одним и тем же количественным закономерностям. Полное разбухание Р наступает при увлажнении древесины от абсолютно сухого состояния до предела гигроскопичности. Дальнейшее увеличение влажности древесины вследствие повышения содержания свободной влаги разбуханием не сопровождается. Объем разбухшей древесины получается несколько меньше суммы объемов древесины до разбухания и поглощаемой ею воды. Это уменьшение объема системы (древесина — вода) называется контракцией и объясняется сжатием (уплотнением) воды, происходящим под большим давлением. Вода в оболочке клеток находится под давлением 3000—4000 ат и имеет поэтому повышенную плотность. Полученные данные указывают на то, что контракция происходит при увеличении влажности от 0 до примерно 6%; последующие количества поглощаемой воды не претерпевают сжатия. Коэффициент разбухания Кр, если известно частичное Pw или полное Р разбухание.

Для характеристики явления разбухания ограничиваются непосредственным экспериментальным определением полного линейного радиального и тангенциального разбухания Р. Часто совмещают определение разбухания и водопоглощения (см. ниже). Соблюдая ранее отмеченные требования к расположению годичных слоев, изготовляют образец в виде прямоугольной плитки размером 30X30X10 мм (наименьший размер вдоль волокон). Образцы высушивают в сушильном шкафу при температуре, постепенно (во избежание растрескивания) поднимающейся к 103±2°С, до абсолютно сухого состояния. При высушивании и взвешивании образцы находятся в бюксах. На торцовой поверхности высушенных и охлажденных в эксикаторе с безводным хлористым кальцием образцах наносят карандашные риски по двум взаимно перпендикулярным (радиальному и тангенциальному) направлениям. Измеряя расстояние между продольными плоскостями образца в местах, отмеченных рисками, определяют радиальный и тангенциальный размеры образца до с точностью до 0,01 мм. Затем образцы помещают в закрываемый крышкой сосуд с дистиллированной водой, имеющей температуру 20±2° С. Образцы выдерживают в сосуде до тех пор, пока два контрольных измерения тангенциального размера не покажут повторения результатов. После окончания выдерживания вновь в тех же местах определяют радиальный и тангенциальный размеры образца апг. Полное разбухание в радиальном и тангенциальном направлениях.

Величину частичного разбухания Pw (линейного и объемного) обычно определяют путем высушивания образцов 20X20X30 мм с начальной влажностью 12—15% до абсолютно сухого состояния и проведения соответствующих измерений до и после сушки. Значения коэффициентов разбухания для наиболее распространенных пород приведены в табл. 16. Кинетику радиального и тангенциального разбухания можно установить путем измерения индикатором часового типа деформаций образцов, погруженных в воду. По результатам наблюдений строят диаграммы изменения деформации разбухания во времени. Если воспрепятствовать свободному увеличению размеров и объема древесины при влагопоглощении, вследствие стеснения влажностных деформаций возникнут усилия — давление набухания. Для березы в радиальном направлении давление набухания составило 10 кГ/см2. Давления набухания древесины некоторых пород при температуре 20° приведены в табл.

величина давления при набухании древесины различных пород

Порода Давление набухания, кГ/см2 Порода Давление набухания, кГ/см2
радиальное тангенциальное радиальное тангенциальное
Сосна 8,2 14,4 Ясень 15,7 21,0
11,0 21,4 27,2 31,8
Лиственница 7,4 16,9 Береза 10,4 8,6
9,1 17,1
Дуб 10,5 19,2 Осина 8,9 10,4
15,4 31,0
Бук 12,2 13,7 Ольха 10,2 8,9

Примечание. В числителе — данные для заболони, в знаменателе — для ядра.

С увеличением температуры давление набухания существенно снижается. Для сосны повышение температуры от 20 до 80° приводит к уменьшению давления набухания более чем в 2 раза. Разбухание древесины происходит и при поглощении других жидкостей, но в меньшей степени, чем воды.

разбухание древесины при поглощении различных жидкостей

Жидкости Диэлектрическая постоянная Разбухание, %
сосна дуб (ядро) бук
заболонь ядро
Вода 80,1 4,2—10,2 4,1—9,8 5,0-10,1 6,1—14,8
Метиловый спирт 33,5 3,6-9,2 3,6-8,8 4,7—9,8 5,7—13,6
Этиловый спирт 25,7 3,4—8,4 4,6—6,7 4,4—8,7 5,4—11,5
Ацетон 21,3 2,8—6,6 2,7-6,2 3,8-7,7 4,3—11,0
Хлороформ 5,0 0,9—1,7 0,9-1,4 2,0-3,2 4,8—7,9
Скипидар 2,3 0,2—0,4 0,1—0,3 0,3—0,6 0,2—0,3
Керосин 2,1 0,1-0,4 0,0—0,1 0,1—0,1 0,1-0,2

Примечание. Меньшие цифры (слева) характеризуют радиальное, а большие (через тире справа) — тангенциальное разбухание.

Данные этой таблицы показывают, что разбухание тем больше, чем выше диэлектрическая постоянная поглощенной жидкости. Из веществ, составляющих клеточную оболочку, сильнее всего разбухают пентозаны; при пропаривании древесины количество пентозанов уменьшается, вследствие чего несколько снижается разбухание пропаренной древесины. Пропитка древесины веществами, уменьшающими ее влагопоглощение, вызывает также снижение разбухания. Пропитка древесины березы хлористым алюминием снижает влагопоглощение и разбухание вдвое, пропитка же искусственной смолой снижает влагопоглощение в 3 раза, а тангенциальное разбухание — в 5 раз. Кривые усушки и разбухания для данной древесины не совпадают, т. е. имеет место гистерезис разбухания, аналогично гистерезису равновесной влажности. Разбухание — отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно играет положительную роль, обеспечивая плотность соединений в бочарной таре под жидкие товары, деревянных трубах, судах и т. д.

водопоглощение

Вследствие пористого строения при непосредственном контакте с капельножидкой влагой древесина способна увеличивать свою влажность. Это свойство древесины называется водопоглощением. Максимальная влажность, которой достигает погруженная в воду древесина, складывается из предельного количества связанной влаги (предел гигроскопичности) и наибольшего количества свободной влаги. Вполне очевидно, что это количество свободной влаги зависит от объема полостей в древесине поэтому чем больше плотность древесины, тем меньше ее влажность, характеризующая максимальное водопоглощение.

Результаты вычислений по этой формуле не вполне совпадают с опытными данными еще вследствие того, что практически не все пустоты внутри древесины могут быть заполнены водой из-за наличия в полостях смолы, закупорки сосудов тиллами и т. д.

После пребывания в воде в течение года древесина заболони поглотила 202%, а древесина ядра —126% влаги; вычисление по приведенной выше формуле дало соответственно 206 и 180%. Находясь в воде, древесина достигает состояния насыщения через довольно большой промежуток времени; распределение влаги при этом вначале резко неравномерно, и выравнивание влажности также занимает продолжительное время.

Водопоглощение зависит от породы, начальной влажности, температуры, а также от формы и размеров образца. Так, водопоглощение ядровой древесины меньше, чем заболонной; с увеличением плотности водопоглощение уменьшается. Форма образца имеет существенное значение для скорости поглощения: поглощение воды происходит главным образом через торцовые поверхности, поэтому образцы с большой торцовой поверхностью поглощают воду значительно быстрее. Для определения водопоглощения используются такие же образцы, как и для определения влагопоглощения (размером 30X30X10 мм). Определение водопоглощения можно совместить с нахождением показателей разбухания, так как процедура эксперимента в основном одна и та же.

Высушенные до абсолютно сухого состояния образцы погружают в сосуд с водой и во время выдерживания периодически взвешивают через все возрастающие промежутки времени (2 ч — 1, 2, 4, 7, 12, 20 суток и далее через каждые 10 суток). По результатам периодических взвешиваний и известной массе образцов в абсолютно сухом состоянии определяют текущую влажность в процессе водопоглощения. Обычно эксперимент заканчивают после 30 суток выдерживания. Однако в некоторых случаях выдерживание продолжают дальше, проводя взвешивание через каждые 10 суток до тех пор, пока приращение влажности за указанное время окажется менее 5 %.

По результатам определения текущей влажности строят диаграмму водопоглощения древесины в координатах «влажность древесины — продолжительность выдерживания». За основной показатель водопоглощения принимают влажность, достигнутую древесиной при выдерживании в воде в течение 30 суток; поэтому, если нет необходимости в построении кривой водопоглощения, ограничиваются однократным взвешиванием после 30 суток выдерживания. Водопоглощение древесины имеет существенное значение при сплаве, при пропитке антисептиками и антипиренами, при варке древесины для получения целлюлозы и т. д.

Механические свойства древесины.

общие сведения о механических свойствах древесины При использовании древесины в качестве конструкционного и поделочного материала, а также в технологических процессах обработки проявляются ее механические свойства, характеризующие способность древесины сопротивляться механическим усилиям. Показатели этих свойств древесины определяют путем специальных экспериментов — механических испытаний, при которых создают различные напряженные и деформированные состояния образцов древесины. Задачи механических испытаний […]

нет комментариев

Электромагнитные свойства древесины.

Свойства древесины, проявляющиеся при воздействии электромагнитных излучений. Различные виды излучений, представляющих собой электромагнитные колебания, образуют спектр, охватывающий огромный диапазон длин волн. Наибольшую длину имеют радиоволны (от десятков километров до миллиметров). Действие на древесину этих видов излучений частично изложено при рассмотрении электрических свойств древесины. Ниже будут рассмотрены свойства древесины, проявляющиеся при действии излучений, занимающих остальную часть […]

нет комментариев

Звуковые свойства древесины

показатели, характеризующие распространение звука в древесине Как известно, звук представляет собой колебания, волнообразно распространяющиеся в упругих средах. Особенности распространения звуковых колебаний зависят от физических свойств среды и характеризуются рядом показателей. Скорость распространения звука тем больше, чем меньше плотность среды р и выше ее жесткость (модуль упругости Е). При распространении волны в направлении колебательного движения частиц […]

нет комментариев

Электрические свойства древесины.

электропроводность древесины Способность проводить электрический ток характеризует электрическое сопротивление древесины. В общем случае полное сопротивление образца древесины, размещенного между двумя электродами, определяется как результирующее двух сопротивлений: объемного и поверхностного. Объемное сопротивление численно характеризует препятствие прохождению тока сквозь толщу образца, а поверхностное сопротивление определяет препятствие прохождению тока по поверхности образца. Показателями электрического сопротивления служат удельное объемное […]

нет комментариев

Тепловые свойства древесины

теплоемкость древесины Способность древесины поглощать тепло характеризуется теплоемкостью. В качестве меры используется удельная теплоемкость с, которая представляет собой количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть древесину массой 1 кг на 1о С. Размерность удельной теплоемкости — ккал/кг х град или в международной системе единиц СИ-дж/кг х град. В пределах изменения температуры от 0 до 100° […]

нет комментариев

Влажность древесины

влага в древесине Наличие влаги в древесине обусловлено нормальной жизнедеятельностью живого растущего организма. В древесине срубленного дерева содержание влаги (в зависимости от условий хранения, и эксплуатации изделий) может увеличиваться или уменьшаться. В большинстве случаев практики влагу из древесины удаляют, чтобы избежать ряда отрицательных явлений. Для количественной характеристики содержания влаги в древесине используют показатель влажности древесины. […]

нет комментариев

Физические свойства древесины

Свойства древесины, проявляющиеся при взаимодействии ее с внешней средой, но не связанные с изменением химического состава древесинного вещества, принято называть физическим. Из этого обширного ряда свойств несколько условно выделяются свойства древесины, обнаруживающиеся под действием механических усилий. Ниже рассматриваются физические свойства, показатели которых определяются методами, регламентированными действующими стандартами. Кроме того, освещается ряд пока мало распространенных, но […]

нет комментариев

Химические свойства древесины

химический состав древесины Древесина состоит из органических веществ, в состав которых входят углерод С, водород Н, кислород О и немного азота. Элементарный химический состав древесины разных пород практически одинаков. В среднем абсолютно сухая древесина независимо от породы содержит 49,5% углерода, 44,2% кислорода (с азотом) и 6,3% водорода. Азота в древесине содержится около 0,12%. Элементарный химический […]

нет комментариев

Макроскопическое строение древесины

макроскопическое строение древесины – заболонь, ядро, спелая древесина У большинства наших лесных пород древесина окрашена в светлые цвета, причем у одних пород нет разницы в окраске всей массы древесины, а у других — периферическая, прилегающая к коре часть древесины окрашена светлее. Эта более светлая часть ствола называется заболонью. Центральная темноокрашенная часть ствола называется ядром (см. […]

нет комментариев

Строение древесины

строение древесины – части растущего дерева Растения делятся на низшие и высшие. К низшим относятся бесстебельные растения: бактерии, водоросли, грибы, лишайники. К высшим растениям принадлежат мхи, папоротники, голосемянные и покрытосемянные. Древесные растения, которые дают древесину как материал для разнообразного применения, входят в состав двух последних групп. Широко распространенные на территории России хвойные породы относятся к […]

нет комментариев

 
смотрим далее
Информация / Договор-оферта / Доставка / Как заказать / Оплата / Результаты поиска / контакты / Портфолио / Продукция / Двери / Домовая резьба / Лестницы / Магазин / Антикварная мебель /Банкетки, скамьи, табуреты / Деревянные резные рамы /Диваны, кресла, стулья / Зеркала / Камины резные из дерева / Комоды и тумбы / Мебель в прихожую / Мебель для детей и мам / Мини-бары, бутылочницы / Накладной декор / Полки для кухни / Резные наличники и услуги мастера / Столики декоративные / Столы / Шкафы, гардеробы / Мебель / Обучающий марериал / Руководство / Резные наличники / Резьба по дереву / Услуги мастера / Вызов мастера / Дизайнерские услуги / Консалтинговые услуги / Онлайн-консультации / Первичный дизайн и расчет

Записи не найдены

Записи не найдены





Рейтинг@Mail.ru</noscript><br />
<!-- //Rating@Mail.ru counter --></p>
<p><span lang=

Физические свойства древесины

изделия из массива на заказ

Свойства древесины, проявляющиеся при взаимодействии ее с внешней средой, но не связанные с изменением химического состава древесинного вещества, принято называть физическим. Из этого обширного ряда свойств несколько условно выделяются свойства древесины, обнаруживающиеся под действием механических усилий. Ниже рассматриваются физические свойства, показатели которых определяются методами, регламентированными действующими стандартами. Кроме того, освещается ряд пока мало распространенных, но перспективных методов физических исследований древесины. Физические свойства древесины объединены в восемь следующих групп: свойства, характеризующие внешний вид и макроструктуру древесины; влажность и свойства, связанные с ее изменением; плотность; проницаемость древесины жидкостями и газами; тепловые свойства; электрические свойства; действие излучений на древесину; звуковые свойства древесины.

цвет древесины

Под цветом древесины следует понимать определенное зрительное ощущение, зависящее от спектрального состава отраженного ею светового потока. Древесина обладает избирательной способностью, поглощать световые излучения, и отраженный от нее световой поток имеет иной спектральный состав, чем падающий. В древеспноведческой литературе, так жe как и в быту, для характеристики цвета древесины обычно используются понятия, в основе которых лежат определенные зрительные образы. Между тем любой цветовой оттенок из того многообразия зрительных ощущений, которое доставляет внешний вид древесины различных пород, может быть точно охарактеризован при помощи методов, которыми располагает колориметрия — наука о цветовых измерениях.

Для характеристики цвета необходимо установить численные значения трех показателей: цветового тона λ, чистоты Р и свет лоты p. Цветовой тон определяется длиной волны λ чистого спектрального цвета. Если спектральный цвет смешивается с белым цветом, степень чистоты или насыщенность его уменьшается. Таким образом показатель Р, изменяющийся от 100% до 0, характеризует степень разбавления спектрального цвета белым. Обычно цвета окружающих нас предметов не имеют максимальной насыщенности, т. е. отличаются от чистых спектральных. Кроме этих двух показателей, характеризующих цветность, для полной оценки освещенного извне объекта необходимо знать светлоту цвета. Светлота определяется коэффициентом отражения р. Для белых поверхностей, отражающих максимальное количество световой энергии, коэффициент отражения близок к единице, для черных — приближается к нулю. Характеристики цвета древесины можно установить при помощи атласа цветов, представляющего собой альбом с большим количеством накрасок. На отдельных страницах альбома размещены накраски одного цветового тона, но разной чистоты и светлоты. К исследуемой поверхности подбирают наиболее близкую по цвету накраску атласа. Каждой накраске соответствует определенный номер, по которому в таблице справочника, приложенного к атласу, находят значения λ, Р и р.

Выдержанная в течение 5—20 лет древесина большинства отечественных пород очень мало отличается по цветовому тону. Длина волны λ колеблется в пределе 578— 585 нм, что соответствует желтому участку спектра. Вместе с тем наблюдается большое разнообразие значений чистоты цвета, которые изменяются от 30 до 60%. Светлота р изменяется в еще больших пределах (20—70%). Данные, характеризующие цвет некоторых из исследованных пород, приведены в табл. 12. Кроме атласа цветов, для количественных измерений можно использовать визуальные и фотоэлектрические колориметры. Цвет древесины зависит от климатических условий. Обычно породы умеренного пояса окрашены бледно, породы тропического пояса имеют очень яркую окраску. Влияние климатических факторов сказывается также в пределах одного климатического пояса (умеренного); так, наиболее интенсивно окрашены породы, произрастающие в более теплых зонах нашей страны — дуб, орех, тисс, фисташка, шелковица, белая акация; наиболее распространенные породы — (сосна, ель, осина, береза) окрашены бледно.

цветовые характеристики древесины некоторых пород

Порода Цветовой тон, нм λ Чистота, % Р Светлота, % р
Лиственница — ядро 583,5 54,0 32,5
Тисс:
ядро 585,5 55,8 25,1
заболонь 579,2 45,6 53.5
Сосна:
ядро 581,1 51,6 49,0
заболонь 579,0 47,0 58,6
580,0 44,0 54,4
Кедр —ядро 583,0 46,5 39,5
Пихта 579,6 40,1 57,3
Дуб —ядро 581,5 53,1 29,9
Ильм — ядро 582,0 44,3 34,7
Клен 582,9 41,7 41,7
Береза 582,9 42,2 41,6
Бук 582,7 41,6 35,0
Осина 578,2 38,6 68,7

Интенсивность окраски увеличивается с возрастом дерева; это особенно заметно у ядровых пород; в оптимальных условиях роста для данной породы окраска бывает более яркой. Древесина многих пород изменяет цвет под влиянием воздуха и света. Изменение цвета часто свидетельствует о том, что начинается процесс загнивания древесины, пораженной грибами. Цвет древесины один из важных показателей ее декоративных свойств. Под водой древесина дуба сильно темнеет в результате соединения дубильных веществ с солями железа. Этой же причиной объясняется появление черных полос и пятен на поверхности дубовых пиломатериалов при распиловке сырой древесины. Заболонь сосны после сплава иногда приобретает желтую окраску, а древесина березы — оранжевую. Различия в цвете древесины используются при диагностике пород.

блеск древесины

Блеск древесины проявляется в ее способности направленно отражать световой поток. Как известно, строго направленное отражение и, следовательно, наибольший блеск, наблюдаются при освещении идеально гладких, зеркальных поверхностей. В отличие от них матовые поверхности, имеющие однородные неровности, рассеивают отраженный световой поток не направленно, а риффузно, равномерно во все стороны. Поверхности даже самым тщательным образом обработанной древесины очень далеки от зеркальных.

Если на продольных разрезах древесины встречаются участки со сравнительно небольшими структурными неровностями, появляются блики, отсветы. Такой способностью в значительной мере зеркально отражать свет обладают сердцевинные лучи на радиальных разрезах древесины произрастающих у нас пород: клена, платана, бука, ильма, дуба, кизила, белой акации и айланта. Шелковистый блеск свойственен древесине бархатного дерева. Из иноземных пород особенно заметным блеском отличается древесина сатинового дерева и махагони (красного дерева). Зрительное восприятие блеска древесины сильно зависит от характера освещения, состояния поверхности древесины и других факторов. Полную количественную характеристику блеска древесины, адекватную зрительным ощущениям, дать очень трудно. Однако для технических целей (например, дефектоскопии) очень важна хотя бы не полная, но объективная оценка блеска древесины по какому-либо физическому параметру.

Измерить блеск древесины можно специальными приборами, определяющими долю зеркально отраженного света в общем световом блеске. На этом принципе основан, в частности, фотоэлектрический блескомер ФБ-2. Основные части прибора — фотометрическая головка, показывающий измерительный прибор (микроамперметр М-95) и блок питания с шунтирующими потенциометрами. Пучок параллельных лучей света из осветителя головки под углом 45° падает на исследуемую поверхность. Зеркально отраженные лучи через систему линз и диафрагму попадают на селеновый фотоэлемент, находящийся в приемном тубусе, также наклоненном под углом 45° к поверхности. В цепи фотоэлемента возникает фототок тем больший, чем выше степень блеска, которая измеряется в условных единицах (процентах). Наибольшая степень блеска была установлена у древесины осины, наименьшая — у фисташки (ядро).

данные о блеске древесины

Порода Степень блеска, поверхности, % Относительный показатель блеска (по отношению к радиальной поверхности)
радиальной тангенциальной радиальной тангенциальной
Осина 16,27 14,0 1,0 0.9
Рябина (заболонь) 14,00 0,86
Ива (заболонь) 13,80 0,85
Сосна (заболонь) 13,75 12,70 0,82 0,78
Липа 11,87 10,35 0,73 0,64
Явор 11,70 12,10 0,72 0,74
Пихта 11,70 10,50 0,72 0,65
Ель 11,63 11,36 0,71 0,70
Береза 11.20 11,60 0,69 0,71
Клен 11,10 8,20 0,68 0,50
Ольха 10,62 8,62 0,65 0,53
Бук 8,28 7,56 0,51 0,47
Ясень (ядро) 7,78 7,24 0,48 0,44
Ильм (ядро) 7,80 7.55 0,48 0,47
Дуб 6,79 5,90 0,42 0,36
Бархатное дерево 6,40 6,10 0,39 0,37

Данные, содержащиеся в табл. 13, свидетельствуют о том, что при использованном способе измерения блеска показатели существенно зависят от колориметрических характеристик древесины. Чем светлее древесина, т. е. чем больше р, тем больше степень блеска. Блеск увеличивается с уменьшением длины волны и чистоты цвета Р. Эти зависимости довольно четко проявляются у хвойных пород. В то же время обычно отмечаемая роль сердцевинных лучей в придании блеска древесины сильно преувеличена. Например, у такой породы, как дуб, несмотря на развитые многочисленные сердцевинные лучи, на радиальной поверхности блеск оказался очень малым. Очевидно, доля света, более или менее направленно отраженного сердцевинными лучами, оказалась небольшой по сравнению с частью светового потока, диффузно рассеянного остальной поверхностью, имеющей значительные структурные неровности.

текстура древесины

Текстурой называют рисунок, образующийся на поверхности древесины вследствие перерезания анатомических элементов. Чем сложнее строение древесины и разнообразнее сочетание отдельных элементов, тем богаче текстура. Древесина хвойных пород, отличающаяся простым строением, характеризуется в большинстве случаев и однообразной текстурой. Древесина лиственных пород, имеющая более сложное строение, отличается в ряде случаев разнообразной текстурой, которая зависит главным образом от наличия в составе древесины элементов, хорошо видимых невооруженным глазом — крупных сосудов, более или менее широких сердцевинных лучей, особенно, если они темнее основного фона древесины.

Таким образом, текстура зависит от ширины годичных слоев, разницы в окраске между ранней и поздней древесиной, сердцевинных лучей (бук, платан), крупных сосудов (ясень, бархатное дерева) направления волокон волнистая или свилеватая древесина. Очень большое значение имеет направление разреза. Так, если текстура определяется контрастом между ранней и поздней древесиной, более красивый рисунок получается на тангенциальном разрезе; сердцевинные лучи создают особенно красивую текстуру на радиальном разрезе.

Древесину с красивой текстурой на радиальном разрезе дают произрастающие в нашей стране платан, бук, клен остролистный, полевой явор, ильм, карагач и дуб, на тангенциальном разрезе — ясень, бархатное дерево, каштан съедобный, орех грецкий, дуб, ильм, карагач, вяз, тисс и лиственница. Кольцесосудистые лиственные породы, имеющие хорошо заметные сердцевинные лучи, дают красивую текстуру и на радиальном и на тангенциальном разрезах (дуб, ильм, карагач). Особенно причудливая текстура наблюдается иногда у древесины капов со свилеватым строением.

Текстура, так же как цвет и блеск, определяет декоративную ценность древесины. Прозрачная отделка древесины лаками способствует проявлению текстуры. Своеобразная текстура получается при неравномерном прессовании, лущении древесины ножом с волнистым лезвием и при лущении под углом к направлению волокон.

макроструктура древесины

Под макроструктурой разумеются такие особенности строения древесины, которые можно исследовать простейшими оптическими средствами или которые доступны невооруженному глазу. При оценке макроструктуры определяют ширину годичных слоев и степень равнослойности древесины, содержание поздней древесины в годичных слоях, равноплотность древесины, а также величину и характер распределения естественных неровностей, образовавшихся вследствие перерезания анатомических элементов. Показателем, характеризующим ширину годичных слоев, служит число слоев, приходящееся на 1 см отрезка, отмеренного по радиальному направлению на торцовой поверхности образца. Степень равнослойности обычно оценивают по разнице в числе годичных слоев на двух таких соседних отрезках. Содержание поздней древесины определяется соотношением в процентах между суммарной шириной зон поздней древесины и общей протяженностью (в радиальном направлении) участка измерения, включающего целое число слоев.

Вполне очевидно, что определение указанных показателей может быть успешно проведено на древесине пород, отличающихся хорошей видимостью годичных слоев и четкой границей между ранней и поздней древесиной в пределах каждого годичного слоя. Поэтому у некоторых пород можно определить и ширину годичных слоев и процент поздней древесины (хвойные и кольцесосудистые лиственные), у части рассеяннососудистых можно установить только ширину слоев, а у остальных пород определить этот показатель трудно. Число годичных слоев в 1 см и процент поздней древесины определяют следующим образом. На гладко зачищенном торце отмечают границы крайних целых годичных слоев на участке, равном примерно 2 см, и подсчитывают число слоев N. Расстояние l между отметками измеряют с точностью 0,5 мм. Число п годичных слоев в 1 см вычисляется с точностью до половины слоя.

 

В каждом годичном слое между отметками измеряют затем ширину поздней зоны δ измерительной лупой с точностью 0,1 мм, полученные величины складывают и процент т поздней древесины подсчитывают с точностью до 1 % где ∑δ — общая ширина поздних зон; l — общее протяжение тех годичных слоев, в которых измерялась ширина поздней зоны.

Как указывалось ранее, ширина годичных слоев и процент поздней древесины у разных пород различны, изменяются по высоте и радиусу ствола, зависят от условий произрастания. Влияние этих показателей макроструктуры на свойства древесины будет рассмотрено далее. Поверхности древесины, как бы тщательно они не обрабатывались режущими инструментами, всегда будут иметь те или иные неровности, образованные перерезанием полых анатомических элементов. Естественно, что наибольшие неровности наблюдаются в древесине лиственных пород с крупными сосудами (дуба, ясеня и др.). Древесину этих пород часто используют в качестве облицовочного материала. Для соблюдения высокого качества отделки высота неровностей при создании полированных поверхностей не должна превышать 16 μ. Поскольку радиус полостей сосудов у большинства пород, используемых для декоративных целей, значительно больше этой величины при отделке древесины, до нанесения основного покрытия проводят специальную операцию — порозаполнение. Для обоснования такой технологической операции важно знать величину и характер распределения неровностей на продольных разрезах древесины указанных пород.

При измерении неровностей более 60 μ следует использовать прибор для контроля чистоты поверхности древесины типа ТСП-4. Равноплотность древесины характеризует равномерность распределения механических тканей по ширине годичного слоя. Малой равноплотностью обладают лиственница, сосна, дуб, ясень и другие породы. Высокой равноплотностью отличаются самшит, груша, граб, клен, ольха, осина, липа и ряд других пород.

плотность древесины

Плотность материала характеризуется отношением массы тела к объему, поэтому плотность древесины должна представлять собой именно объемную массу, а не объемный вес (как это до сих пор встречается в справочной и учебной литературе). Дело в том, что значение «веса» не может быть постоянным для разных географических точек Земли (зависит от ускорения свободного падения). Следовательно, принципиально неправильно характеризовать свойство древесины переменным показателем.Плотность (раньше применялся термин «удельный вес») древесинного вещества, которое образует оболочки клеток, мало зависит от породы; это объясняется практически одинаковым химическим составом древесины различных пород. Относительная плотность древесинного вещества представляет собой безразмерную величину, равную отношению плотности рд совокупности веществ, слагающих клеточную оболочку, к плотности воды при 3,98° С:

Имеются различные способы определения величины d. Например, этот показатель можно установить путем погружения очень тонких (микротомных) срезов древесины в раствор азотнокислого кальция разной концентрации; плотность раствора, в котором срезы останутся во взвешенном состоянии, будет равна плотности древесинного вещества. В зависимости от способа определения значения d несколько различаются. По данным различных авторов, d находится в пределах 1,499—1,564 и в среднем принимается равной 1,54. Плотность древесины определяется по формуле:где pw — плотность древесины при данной влажности W, кг/см3; mw — масса образца древесины при влажности W, кг; Vw — объем древесины при влажности W, м3.

Для экспериментального определения плотности древесины используют образцы в виде прямоугольной призмы основанием 20X20 мм и высотой (вдоль волокон) 30 мм. Массу образца можно установить единственным методом — взвешиванием на рычажных весах. Взвешивание проводится на весах с точностью до 0,001 г. Объем образца может быть определен двумя способами: по трем линейным измерениям (ширине, толщине и высоте) и специальным прибором — объемомером. Кроме того, необходимо установить влажность образца в момент испытаний и иногда коэффициент объемного разбухания. Для этого приходится образец доводить в сушильном шкафу до абсолютно сухого состояния и измерять его массу (иногда объем).

Для определения объема по первому методу ширину и толщину образца измеряют посередине высоты, а высоту — между центрами оснований. Измерение проводят каким-либо мерительным инструментом (микрометром, штангенциркулем, прибором с индикаторами часового типа и т. д.) с точностью до 0,01 мм. Объем образца равняется произведению полученных трех величин и выражается в долях кубического метра. Вполне очевидно, что точность определения объема образца по описанному способу зависит от тщательности изготовления образца и может снижаться, если образец по форме отличается от прямоугольного параллелепипеда. При использовании объемомера образец может иметь любую форму, так как прибор основан на измерении объема несмачивающей древесины жидкости после погружения в нее образца.

Подставив найденные значения mw и Vw в формулу, плотность вычисляют с точностью до 1 кг/м3. Плотность существенно зависит от влажности древесины. В справочной литературе обычно приводятся данные о плотности древесины при влажности 15% (p15). Иногда в расчетах участвуют значения плотности древесины в абсолютно сухом состоянии. Часто приходится оперировать данными о плотности и при других значениях влажности. Указанные показатели можно определить непосредственно экспериментальным путем по массе и объему образца, соответствующей заданной влажности.

Однако часто бывает достаточно определить плотность при любой влажности ниже или выше предела гигроскопичности, а затем, используя пересчетные формулы, получить сначала значение р15, а затем искомую величину плотности при заданной влажности. Если в момент испытаний влажность образца находилась в диапазоне от нуля до предела гигроскопичности (т. е. до 30%) по любому найденному значению плотности можно вычислить плотность при влажности 15%

Для многих расчетов очень удобно иметь характеристику плотности древесины, не зависящую от ее влажности,— условную плотность древесины. где mо — масса образца древесины в абсолютно сухом состоянии, кг; Vmax — объем образца при влажности выше предела гигроскопичности, м3.

Экспериментальным путем условную плотность древесины определяют на образцах (20X20X30 мм), выпиленных из предварительно выдержанных в воде (до приобретения максимального объема) заготовок. Измеряют длину, ширину и толщину каждого образца и на основании этих данных определяют Vmax. Затем образцы сушат и устанавливают массу в абсолютно сухом состоянии— mо. Подставив найденные значения в формулу, вычисляют русл с точностью до 1 кг/м3. Величина условной плотности очень близка к величине плотности древесины в абсолютно сухом состоянии.

Величина плотности древесины различных пород изменяется в очень широких пределах: среди наших пород древесину с очень малой плотностью имеет пихта сибирская (380), ива белая (420) и др., а наиболее плотную — самшит (970), береза железная (980), саксаул (1050) и ядро фисташки (1110). По плотности древесины при 15% -ной влажности все наши породы можно разделить на три группы:

породы малой плотности (плотность 550 и менее); к этой группе из хвойных пород относятся сосна, ель (все виды), пихта (все виды), кедр (все виды), можжевельник обыкновенный, из лиственных — тополь (все виды), липа (все виды), ива (все виды), осина, ольха черная и белая, каштан посевной, орех белый, серый и маньчжурский, бархат амурский;

породы средней плотности (плотность 560—750); в эту группу входят из хвойных пород лиственница (все виды) тисс, из лиственных — береза бородавчатая, пушистая, желтая и черная, бук восточный и европейский, вяз, груша, дуб летний, восточный, болотный, монгольский, ильм, карагач, клен (все виды) , лещина, орех грецкий, платан, рябина, хурма, яблоня, ясень обыкновенный и маньчжурский;

породы высокой плотности (плотность 760 и выше): акация белая и песчаная, береза железная, гледичия каспийская, глоговина, гикори белый, граб, дзельква, дуб каштанолистный и араксинский, железное дерево, земляничное дерево, кизил, маклюра, саксаул белый, самшит, фисташка и хмелеграб.

Среди иноземных пород есть как с очень малой (например, бальза из тропической зоны Южной Америки, 100—130), так и с очень высокой плотностью (например, бакаут с плотностью 1350). Средние значения плотности p15 и русл для наиболее распространенных пород.

средние значения плотности р15 и русл.

Порода Плотность p15 кг/м3 Условная плотность Русл кг/м3 Порода Плотность p15 кг/м3 Условная Русл кг/м3
Лиственница 670 520 Клен 700 550
Сосна обыкновенная 510 400 Ясень обыкновенный 690 550
Ель 450 360 Бук 680 530
Кедр (сосна кедровая) 440 350 ВязБереза 660640 520500
Пихта сибирская 380 300 Орех грецкий 600 470
Граб 810 630 Ольха 530 420
Акация белая 810 630 Осина 500 400
Груша 720 570 Липа 500 400
Дуб 700 550 Тополь 460 360

Есть более подробные таблицы плотности древесины с указанием вида древесной породы и района ее произрастания. Приводимые в них данные представляют собой средние показатели, вычисленные по сильно изменчивым величинам.

Иногда необходимо определить пористость древесины, характеризующую объем внутренних пустот (полостей клеток, межклеточных пространств), выраженный в процентах от объема древесины в абсолютно сухом состоянии. Зная относительную плотность древесинного вещества (1,54) и плотность древесины в абсолютно сухом состоянии ро, можно подсчитать величину пористости.

С увеличением плотности от 300 до 800 кг/м3 пористость снижается от 81 до 55%.

проницаемость древесины жидкостями и газами

Способность древесины пропускать жидкости и газы имеет важное значение при разработке режимов пропитки и сушки древесины, выборе материала для изготовления бочарной тары, деревянных судов, трубопроводов и других целей. При испытаниях в качестве жидкости обычно используют воду, а в качестве газа — воздух.

Водопроницаемость зависит от породы древесины, положения в стволе и направления. В связи с различной длиной водопроводящих элементов древесины хвойных (трахеиды) и лиственных (сосуды) пород водопроницаемость вдоль волокон у этих двух групп резко различна: так, под давлением 1 ат через отрезок ствола 1 м у лиственных пород профильтровывается через 1 см2 поперечного сечения 50—150 см3 воды за 1 ч, а у хвойных всего 5—50 см3, т. е. в 3—10 раз меньше. В пределах одной и той же породы водопроницаемость заболони выше, чем ядра и спелой древесины. В среднем через образцы из заболони пихты толщиной 10 мм в течение 48 ч профильтровалось 58,8 см3 воды, из ели 7,4 см3, а через образцы такой же толщины из спелой древесины соответственно 7,4 и 1,5 см3, т. е. в, 5—8 раз меньше.

Из перечисленных выше факторов особенно важно направление, так как водопроницаемость вдоль волокон резко отличается от проницаемости поперек волокон. Через отрезок пихты длиной 8 см столб воды 50 см3 фильтровался по направлению волокон в течение 1 ч; поперек волокон в тангенциальном направлении при том же давлении через образцы толщиной I—3,5 см за 20 ч проходило всего 4—10 см3 воды, т. е. в несколько сотен раз меньше. Поперек волокон водопроницаемость по радиальному направлению в среднем для большинства пород несколько больше, чем по тангенциальному. Здесь имеют значение особенности анатомического строения древесины разных пород: расположение и состояние пор на стенках элементов, количество и степень проницаемости сердцевинных лучей, состояние горизонтальных смоляных ходов и др., а также ее смолистость. Известно, что проницаемость водой древесины заболони сосны больше, чем древесины ядра: просачивание капельножидкой воды наблюдается только через древесину заболони. В то же время смолистость древесины ядра больше, чем заболони, причем смола в древесине ядра находится не только в смоляных ходах, на и в трахеидах.

Наиболее существенной причиной плохой водопроницаемости ядра является именно смолистость. Если удалить смолу из древесины ядра экстрагированием, водопроницаемость в радиальном направлении будет примерно такой же, как древесины заболони. Нагревание древесины ядра выше температуры плавления смолистых веществ повышает водопроницаемость древесины (в нагретом состоянии).

Основные показатели водопроницаемости — количество воды в кубических сантиметрах, прошедшее через образец за сутки при установившемся состоянии, и конечная средняя влажность образца. Дополнительной характеристикой может служить диаграмма водопроницаемости (на оси абсцисс откладывается время в сутках, а на оси ординат — количество поглощенной и прошедшей через образец воды в граммах).

При проникновении газов в древесину необходимо различать два случая: проникновение газов при атмосферном давлении, или газопоглощение древесины, и прохождение газов через древесину под давлением, или газопроницаемость древесины. Первый случай имеет существенное практическое значение при дезинфекции древесины, зараженной насекомыми или грибами, а также в некоторых случаях службы древесины (химические заводы) и при газовом крашении ее; второй случай встречается в некоторых видах тары (чанах, пивных бочках и т. д.)

Хлор, сернистый ангидрид и хлорпикрин при атмосферном давлении в течение суток проникают в древесину сосны при 10%-ной влажности в радиальном направлении на глубину не более 1—2 мм, а сероуглерод, пары формалина и уксусной кислоты — на глубину до 3 мм; вдоль волокон те же газы проникали на глубину около 10 мм. В сухую древесину сосны сероводород проникает легко без добавочного давления и предварительного вакуума; легче сероводород проникает вдоль волокон, труднее — в радиальном направлении; в ядровую древесину труднее, чем в заболонную. Из трех пород наиболее трудно проницаемой для сероводорода оказалась ольха, а наиболее легко — береза; сосна заняла промежуточное положение. Полная гибель всех личинок в древесине при концентрации сероводорода 3,6% достигается через 24 ч; при 5,6% — через 9 ч и 10,5% — через 5 ч. Под избыточным давлением газы проникают на значительно большую глубину.

Фильтрация под давлением очищенного от водяных паров воздуха через древесину разных пород (сосны, ели, дуба, бука, березы) при влажности ее 10— 12% увеличивается с повышением давления (зависимость параболическая) и проницаемость древесины сосны для газов в радиальном направлении больше, чем в тангенциальном в 2—5 раз, ели — в 10 раз. Примерно такие же соотношения для заболони сосны и ели. Наибольшая проницаемость обнаруживается при движении газов вдоль волокон.

Газопроницаемость определяется количеством (объемом) прошедшего воздуха (см3) через 1 см2 поверхности образца в 1 сек. Величина газопроницаемости зависит от давления, свойств древесины и газа, а также их состояния, поэтому в качестве критерия газопроницаемости рекомендуется использовать коэффициент газопроницаемости Кг (см2/сек. ати) где V — газопроницаемость, см31см2 х сек; р — манометрическое давление, ати; h — высота образца, см. Испытания на газопроницаемость требует значительно меньше времени, чем длительные испытания проницаемости жидкостями. В ряде случаев при тесной корреляции между указанными свойствами можно использовать определение газопроницаемости в качестве экспресс-метода оценки проницаемости древесины жидкостями.

Механические свойства древесины.

общие сведения о механических свойствах древесины При использовании древесины в качестве конструкционного и поделочного материала, а также в технологических процессах обработки проявляются ее механические свойства, характеризующие способность древесины сопротивляться механическим усилиям. Показатели этих свойств древесины определяют путем специальных экспериментов — механических испытаний, при которых создают различные напряженные и деформированные состояния образцов древесины. Задачи механических испытаний […]

нет комментариев

Электромагнитные свойства древесины.

Свойства древесины, проявляющиеся при воздействии электромагнитных излучений. Различные виды излучений, представляющих собой электромагнитные колебания, образуют спектр, охватывающий огромный диапазон длин волн. Наибольшую длину имеют радиоволны (от десятков километров до миллиметров). Действие на древесину этих видов излучений частично изложено при рассмотрении электрических свойств древесины. Ниже будут рассмотрены свойства древесины, проявляющиеся при действии излучений, занимающих остальную часть […]

нет комментариев

Звуковые свойства древесины

показатели, характеризующие распространение звука в древесине Как известно, звук представляет собой колебания, волнообразно распространяющиеся в упругих средах. Особенности распространения звуковых колебаний зависят от физических свойств среды и характеризуются рядом показателей. Скорость распространения звука тем больше, чем меньше плотность среды р и выше ее жесткость (модуль упругости Е). При распространении волны в направлении колебательного движения частиц […]

нет комментариев

Электрические свойства древесины.

электропроводность древесины Способность проводить электрический ток характеризует электрическое сопротивление древесины. В общем случае полное сопротивление образца древесины, размещенного между двумя электродами, определяется как результирующее двух сопротивлений: объемного и поверхностного. Объемное сопротивление численно характеризует препятствие прохождению тока сквозь толщу образца, а поверхностное сопротивление определяет препятствие прохождению тока по поверхности образца. Показателями электрического сопротивления служат удельное объемное […]

нет комментариев

Тепловые свойства древесины

теплоемкость древесины Способность древесины поглощать тепло характеризуется теплоемкостью. В качестве меры используется удельная теплоемкость с, которая представляет собой количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть древесину массой 1 кг на 1о С. Размерность удельной теплоемкости — ккал/кг х град или в международной системе единиц СИ-дж/кг х град. В пределах изменения температуры от 0 до 100° […]

нет комментариев

Влажность древесины

влага в древесине Наличие влаги в древесине обусловлено нормальной жизнедеятельностью живого растущего организма. В древесине срубленного дерева содержание влаги (в зависимости от условий хранения, и эксплуатации изделий) может увеличиваться или уменьшаться. В большинстве случаев практики влагу из древесины удаляют, чтобы избежать ряда отрицательных явлений. Для количественной характеристики содержания влаги в древесине используют показатель влажности древесины. […]

нет комментариев

Физические свойства древесины

Свойства древесины, проявляющиеся при взаимодействии ее с внешней средой, но не связанные с изменением химического состава древесинного вещества, принято называть физическим. Из этого обширного ряда свойств несколько условно выделяются свойства древесины, обнаруживающиеся под действием механических усилий. Ниже рассматриваются физические свойства, показатели которых определяются методами, регламентированными действующими стандартами. Кроме того, освещается ряд пока мало распространенных, но […]

нет комментариев

Химические свойства древесины

химический состав древесины Древесина состоит из органических веществ, в состав которых входят углерод С, водород Н, кислород О и немного азота. Элементарный химический состав древесины разных пород практически одинаков. В среднем абсолютно сухая древесина независимо от породы содержит 49,5% углерода, 44,2% кислорода (с азотом) и 6,3% водорода. Азота в древесине содержится около 0,12%. Элементарный химический […]

нет комментариев

Макроскопическое строение древесины

макроскопическое строение древесины – заболонь, ядро, спелая древесина У большинства наших лесных пород древесина окрашена в светлые цвета, причем у одних пород нет разницы в окраске всей массы древесины, а у других — периферическая, прилегающая к коре часть древесины окрашена светлее. Эта более светлая часть ствола называется заболонью. Центральная темноокрашенная часть ствола называется ядром (см. […]

нет комментариев

Строение древесины

строение древесины – части растущего дерева Растения делятся на низшие и высшие. К низшим относятся бесстебельные растения: бактерии, водоросли, грибы, лишайники. К высшим растениям принадлежат мхи, папоротники, голосемянные и покрытосемянные. Древесные растения, которые дают древесину как материал для разнообразного применения, входят в состав двух последних групп. Широко распространенные на территории России хвойные породы относятся к […]

нет комментариев

 
смотрим далее
Информация / Договор-оферта / Доставка / Как заказать / Оплата / Результаты поиска / контакты / Портфолио / Продукция / Двери / Домовая резьба / Лестницы / Магазин / Антикварная мебель /Банкетки, скамьи, табуреты / Деревянные резные рамы /Диваны, кресла, стулья / Зеркала / Камины резные из дерева / Комоды и тумбы / Мебель в прихожую / Мебель для детей и мам / Мини-бары, бутылочницы / Накладной декор / Полки для кухни / Резные наличники и услуги мастера / Столики декоративные / Столы / Шкафы, гардеробы / Мебель / Обучающий марериал / Руководство / Резные наличники / Резьба по дереву / Услуги мастера / Вызов мастера / Дизайнерские услуги / Консалтинговые услуги / Онлайн-консультации / Первичный дизайн и расчет

Записи не найдены

Записи не найдены





Рейтинг@Mail.ru</noscript><br />
<!-- //Rating@Mail.ru counter --></p>
<p><span lang=

Химические свойства древесины

изделия из массива на заказ

химический состав древесины

Древесина состоит из органических веществ, в состав которых входят углерод С, водород Н, кислород О и немного азота. Элементарный химический состав древесины разных пород практически одинаков. В среднем абсолютно сухая древесина независимо от породы содержит 49,5% углерода, 44,2% кислорода (с азотом) и 6,3% водорода. Азота в древесине содержится около 0,12%. Элементарный химический состав древесины ствола и ветвей мало различается. Условия произрастания также практически не отражаются на содержании основных элементов.

Кроме органических веществ, в древесине есть минеральные соединения, дающие при сгорании золу, количество которой колеблется в пределах 0,2—1,7%; однако у отдельных пород (саксаула, ядра фисташки) количество золы достигает 3—3,5%. У одной и той же породы количество золы зависит от части дерева, положения в стволе, возраста и условий произрастания. Больше золы дают кора и листья; так, стволовая древесина дуба дает 0,35%, листья — 3,5% и кора — 7,2% золы. Древесина ветвей содержит золы больше, чем древесина ствола; например, ветви березы и ели дают при сгорании 0,64 и 0,32% золы, а стволовая древесина — 0,16 и 0,17% золы. Древесина верхней части ствола дает золы больше, чем нижняя; это указывает на большое содержание золы в древесине молодого возраста; так, древесина бука в возрасте 10, 20 и 50 лет давала при сгорании 0,56; 0,46 и 0,36% золы.

В состав золы входят главным образом соли щелочноземельных металлов. В золе из древесины сосны, ели и березы содержится свыше 40% солей кальция, свыше 20% солей калия и натрия и до 10% солей магния. Часть золы (10—25%) растворима в воде (главным образом, щелочи — поташ и сода). В прежнее время поташ К2СО3, употребляемый в производстве хрусталя, жидкого мыла и других веществ, добывали из древесной золы. Зола от коры содержит больше солей кальция (до 50% у ели), но меньше солей калия, натрия и магния. Входящие в состав древесины и названные выше основные химические элементы (С, Н и О) образуют сложные органические вещества.

Главнейшие из них образуют клеточную оболочку (целлюлоза, лигнин, гемицеллюлозы — пентозаны и гексозаны) и составляют 90—95% массы абсолютно сухой древесины. Остальные вещества называются экстрактивными, т. е. извлекаемыми различными растворителями без заметного изменения состава древесины; из них наибольшее значение имеют дубильные вещества и смолы. Содержание основных органических веществ в древесине в некоторой мере зависит от породы. Это видно из табл. 7.

содержание органических веществ в древесине разных пород

Органические вещества Содержание органических веществ, % от массы абсолютно сухой древесины
сосны ели пихты бука березы осины
Растворимые в эфире….. 4,91 1,87 0,87 0,45 1,50 1,51
Растворимые в горячей воде 2,98 3,19 1,40 3,41 2,30 2,96
Целлюлоза, свободная от пентозанов 56,50 55,17 48,40 47,75 47,20 47,80
Лигнин 27,05 27,00 29,89 27,72 19,10 21,67
Пентозаны 10,45 11,24 5,30 23,40 28,70 23,52

В среднем можно принять, что в древесине хвойных пород содержится 48—56% целлюлозы, 26—30% лигнина, 23—26% гемицеллюлоз (10—12% пентозанов и около 13% гексозанов); в то же время древесина лиственных пород содержит 46—48% целлюлозы, 19—28% лигнина, 26—35% гемицеллюлоз (23—29% пентозанов и 3—6% гексозанов). Из этих данных видно, что древесина хвойных пород содержит повышенное количество целлюлозы и гексозанов, а для древесины лиственных пород характерно высокое содержание пентозанов. В клеточной оболочке целлюлоза находится в соединении с другими веществами; особенно тесная связь, характер которой до сего времени не ясен, наблюдается между целлюлозой и лигнином. Ранее считали, что лигнин лишь механически примешан к целлюлозе; однако в последнее время все более приходят к убеждению, что между ними существует химическая связь.

Химический состав ранней и поздней древесины в годичных слоях, т. е. содержание целлюлозы, лигнина и гемицеллюлоз, практически одинаков; ранняя древесина содержит лишь больше веществ, растворимых в воде и эфире; это особенно характерно для лиственницы. По высоте ствола химический состав древесины меняется мало; так, в составе древесины дуба по высоте ствола не обнаружено практически ощутимых различий. У сосны, ели и осины в возрасте спелости обнаружено незначительное увеличение содержания целлюлозы и понижение содержания лигнина и пентозанов в средней по высоте части ствола. В древесине ветвей сосны, ели и осины содержится меньше целлюлозы (44—48% вместо 52—59%), но больше лигнина и пентозанов. Однако у дуба не обнаружено заметных различий в химическом составе древесины ствола и крупных ветвей; лишь в мелких ветвях найдено меньше дубильных веществ (8% в стволе и 2% в ветвях). Различие в химическом составе древесины заболони и ядра летнего дуба видно из данных табл. 8.

различие в химическом составе древесины заболони и ядра

Часть древесины Состав, % от массы в абсолютно сухом состоянии
целлюлозы, свободной от пентозанов лигнина пентозанов дубильных веществ золы
Заболонь 31,52 22,35 19,47 3,9 0,58
Ядро 32,91 21,07 24,42 10,1 0,20

Как видим из таблицы, заметное различие обнаружилось только в содержании пентозанов и дубильных веществ: в древесине ядра их больше (а золы меньше). Химический состав оболочек клеток камбия, вновь образовавшейся древесины и заболони, сильно различается: в элементах древесины резко возрастает содержание целлюлозы и лигнина (у ясеня с 20,2 до 4,6% в камбии, до 58,3 и 20,9% в заболони), но также резко снижается содержание пектинов и протеинов (с 21,6 и 29,4% в камбии и до 1,58 и 1,37% в заболони). Влияние условий произрастания на химический состав древесины изучено мало.

Содержание целлюлозы в древесине сосны убывает по мере ухудшения почвенных условий: в древостоях I бонитета — 58%; III бонитета — 56,8%; IV бонитета — 52,9% и V бонитета— 51,5%; аналогичное явление обнаружено и для древесины ели: в древостоях III бонитета — 52,1 % и IV бонитета 48,5%. Химический состав коры заметно отличается от химического состава древесины. Элементарный состав коры лжетсуги (%) характеризуется следующими данными: корка — углерода 54,7; водорода 6,4 и кислорода 38,8; луб — соответственно 53,3; 5,7 и 40,8. По сравнению с древесиной кора содержит больше золы, экстрактивных веществ и лигнина, но значительно меньше целлюлозы (почти в 3 раза) и пентозанов, причем резкого различия по содержанию пентозанов в коре хвойных пород (сосне, ели) и лиственных (березе, осине) не наблюдается. Химический состав коры некоторых пород приведен в табл. 9.

химический состав коры различных пород

Порода Часть коры Состав, % от массы абсолютно сухой коры
растворимых в воде целлюлозы без пентозанов лигнина пентозанов + гексозанов суберина
Сосна Луб 20,84 18,22 17,12 12,14 + 16,30 0,00
Корка 14,20 16,43 43,63 6,76+6,00 2,85
Ель Луб 33,08 23,20 15,57 9,65+9,30 0,00
Корка 27,91 14,30 27,44 7,10+7,70 2,82
Береза Луб 21,40 17,40 24,70 15,20+5,10 0,00
Осина Луб 31,32 8,31 27,70 11,80+7,00 0,91

 

способы получения и использования органических веществ древесины

ацетилцеллюлоза

В результате взаимодействия целлюлозы со смесью уксусного ангидрида и уксусной кислоты образуются уксуснокислые эфиры целлюлозы — ацетилцеллюлоза. Для получения ацетилцеллюлозы может быть использована облагороженная древесная целлюлоза, однако основным сырьем пока является хлопковая целлюлоза (линтер). Ацетилцеллюлозу употребляют для производства ацетатного шелка, целлона (негорючей пластмассы), лаков, кинопленки и других продуктов. Целлюлоза растворяется в аммиачном растворе окиси меди, образуя медноаммиачное комплексное соединение, которое используется для получения очень тонкого медноаммиачного волокна. При взаимодействии целлюлозы с водой в присутствии катализаторов происходит реакция гидролиза и образуется простейший сахар — глюкоза. В качестве катализаторов обычно используют минеральные кислоты (кислотный гидролиз).

гемицеллюлоза

Этим понятием объединяется группа веществ, близких по химическому составу к целлюлозе, но отличающихся от нее способностью легко гидролизоваться и растворяться в разбавленных щелочах. Гемицеллюлозы представляют собой главным образом полисахариды: пентозаны и гексозаны с пятью или шестью атомами углерода в основном звене. Степень полимеризации гемицеллюлоз значительно меньше, чем целлюлозы, т. е. цепочки молекул короче. При гидролизе полисахаридов гемицеллюлоз образуются простые сахара (моносахариды); гексозаны переходят в гексозы, а пентозаны — в пентозы. Обычно из древесины не получают гемицеллюлоз в виде товарных продуктов. Однако при химической переработке древесины они широко используются для получения многих ценных веществ. Например, при нагревании древесины с 12% -ной соляной кислотой почти все пентозаны (93—96%) переходят в простые сахара — пентозы — и после отщепления от каждой молекулы моносахарида трех молекул воды образуется фурфурол — продукт, широко применяемый в промышленности. В растущем дереве гексозаны — запасные вещества, а пентозаны выполняют механическую функцию.

лигнин

Кроме углеводов (целлюлозы и гемицеллюлоз), в состав клеточной оболочки входит ароматическое соединение — лигнин, которое отличается высоким содержанием углерода. Целлюлоза содержит 44,4% углерода, а лигнин 60—66%. Лигнин менее стоек, чем целлюлоза, и легко переходит в раствор при обработке древесины горячими щелочами, водными растворами сернистой кислоты или ее кислых солей. На этом основано получение технической целлюлозы. Лигнин получается в виде отходов при варке сульфитной и сульфатной целлюлозы, при гидролизе древесины. Содержащийся в черных щелочах лигнин в основном сжигается при регенерации.

Лигнин используется в качестве пылевидного топлива, заменителя дубильных веществ, в производстве крепителей формовочных земель (в литейной промышленности), пластических масс, искусственных смол, для получения активированного угля, ванилина и др. Однако вопрос о полном квалифицированном химическом использовании лигнина пока еще не решен. Из остальных органических веществ, содержащихся в древесине, наибольшее промышленное использование получили смолы и дубильные вещества.

смолы

Эту группу веществ принято делить на нерастворимые в воде смолы (жидкие и твердые) и камедесмолы, содержащие растворимые в воде камеди. Среди жидких смол наибольшее значение имеет живица, которую получают из древесины (иногда из коры) хвойных пород в результате подсочки. Подсочка сосны и кедра ведется следующим образом. Осенью на очищенном от грубой коры участке ствола специальными инструментами проводится вертикальный желобок, а с наступлением теплой погоды весной систематически снимаются направленные под углом 30° к желобку полоски коры и древесины и образуются так называемые подновки. Глубина подновок обычно 3—5 мм. Рана, наносимая дереву при подсочке, называется каррой (рис. 29).

Из перерезанных смоляных ходов живица, находящаяся под давлением 10— 20 атм, вытекает в подновки и по желобку направляется в приемник. После нанесения четырех-пяти подновок из конического приемника стальной лопаточкой выбирают живицу. Для увеличения выхода живицы применяют химические стимуляторы (хлорную известь или серную кислоту), которыми обрабатывают свежевскрытую поверхность древесины.

Подсочка ели ведется путем нанесения карр в виде узких продольных полос. Для получения живицы из лиственницы просверливают каналы в глубь ствола до встречи с крупными смоляными «карманами», которые часто образуются в нижней части ствола. Лиственничная живица высоко ценится и применяется в лакокрасочной промышленности для изготовления лучших сортов лаков и эмалевых красок. Пихтовая живица добывается из «волдырей», образующихся в коре. Живицу из проколотых «волдырей» выдавливают в переносные приемники. Пихтовая живица напоминает по своим свойствам канадский бальзам и находит применение в оптике, микроскопической технике и т. д.

В наибольших количествах добывается сосновая живица, которая представляет собой прозрачную смолистую жидкость с характерным сосновым запахом. На воздухе живица твердеет и превращается в хрупкую белесоватую массу — баррас. Полученная в результате подсочки сосновая живица содержит примерно 75% канифоли и 19% скипидара, остальное составляет вода. Живицу можно рассматривать как раствор твердых смоляных кислот (канифоль) в жидком терпентинном масле (скипидар). Переработка живицы осуществляется на канифольно-терпентинных заводах и заключается в отгонке с водяным паром летучей части — скипидара. Остающаяся нелетучая часть представляет собой канифоль.

Скипидар и канифоль можно получать путем экстракционной переработки пневого осмола — ядровой части сосновых пней, обогатившихся смолой за счет отгнивания малосмолистой заболони. В качестве растворителя чаще всего используют бензин. Полученный экстракт подвергают разгонке. Растворитель и скипидар отгоняются, а канифоль остается. Экстракционные продукты уступают по качеству скипидару и канифоли, полученным из живицы. Скипидар находит широкое применение как растворитель в лакокрасочной промышленности, для производства синтетической камфоры и других продуктов. Камфора в больших количествах используется в качестве пластификатора в производстве целлулоида, лаков и кинопленки.

Основной потребитель канифоли — мыловаренная промышленность, где она используется для изготовления хозяйственного мыла. В большом количестве используется канифольный клей для проклейки бумаг. Глицериновый эфир канифоли вводят в состав нитролаков для придания пленке блеска. Канифоль используется для приготовления электроизоляционных материалов, в производстве синтетического каучука и др. Большое промышленное значение имеет камедь лиственницы. Камедь экстрагируется из измельченной древесины кислой водой (концентрация уксусной кислоты 0,2%) при температуре 30°. После упаривания до концентрации 60—70% получают товарный продукт. Применяют ее в текстильном производстве для изготовления красок, в полиграфической, бумажной промышленности и др.

дубильные вещества, или танниды

Этим понятием объединяются все вещества, которые обладают свойствами дубить сырую кожу, придавая ей стойкость против гниения, эластичность, способность не разбухать. Наиболее богата дубильными веществами древесина ядра дуба (6 — 11%) и каштана (6—13%). В коре дуба, ели, ивы, лиственницы и пихты содержится от 5 до 16% таннидов. В наростах на листьях дуба — галлах содержится от 35 % до 75% таннидов (одной из разновидностей дубильных веществ). В листьях и корнях бадана содержание таннидов составляет 15-25%.

Тайниды растворимы в воде и спирте, обладают вяжущим вкусом, при соединении с солями железа дают темно-синюю окраску, легко окисляются. Дубильные вещества экстрагируют горячей водой из измельченной древесины и коры. Товарным продуктом является либо жидкий, либо сухой экстракт, который получают после упаривания раствора в вакуум-аппарате и сушки. Из древесных растений можно получать также эфирные масла, лакторезины и красящие вещества.

эфирные масла

Из древесины культивируемого на Кавказе камфорного лавра (Cinnamomun camphora) путем отгонки с водяным паром получают камфорное масло (выход масла 4%), которое идет на приготовление камфоры. Из хвои и шишек разных видов пихты добывают пихтовое масло, представляющее собой прозрачную, бесцветную ароматическую жидкость, быстро испаряющуюся на воздухе. Хвоя сибирской пихты содержит от 0,63 до 3%, а хвоя кавказской пихты 0,2% пихтового масла. Пихтовое масло имеет применение в фармацевтическом производстве, в парфюмерии и для приготовления лаков. Летучие эфирные масла хвойных пород сосны, ели, западной туи, обладают свойствами фитонцидности, т. е. способностью убивать микробов, находящихся в воздухе или в воде.

Лакторезины — млечные соки некоторых растений, близкие к смолам. К ним относятся каучук и гуттаперча. Каучук добывается из коры дерева Hevea brasiliensis и представляет собою аморфную массу от желтого до темного цвета, растворимую в сероуглероде, хлороформе, эфире и скипидаре. Гуттаперчу получают из некоторых тропических древесных пород (например, Isonandra gutta Hook и др.). В СССР (в Крыму, на Кавказе) акклиматизирована эвкоммия, в листьях и корнях которой содержится 4—6% гуттаперчи. Из отечественных пород гуттаперчу содержат в коре корней (до 7 %) бересклет бородавчатый и европейский. Очищенная гуттаперча представляет собой твердую массу бурого цвета, легко растворимую в сероуглероде, хлороформе и скипидаре. Из нее изготавливают клише для рисунков, изоляцию электрических кабелей и др.

Красящие вещества могут находиться как в древесине, так и в коре, листьях и корнях; в древесине встречаются красящие вещества красного, желтого, синего и коричневого цветов. Из произрастающих в нашей стране пород для окрашивания тканей и пряжи в желтый цвет местное население на Кавказе использует древесину маклюры, шелковицы, скумпии, кору граба, сумаха и хмелеграба, для окраски в красный цвет — сухую кору крушины, в коричневый — древесину скумпии, кожуру грецкого ореха и др.

 

основные химические реакции древесины, имеющие промышленное значение

Взаимодействие древесины с кислыми солями сернистой кислоты и щелочами происходит в процессах получения технической целлюлозы — основного полуфабриката в целлюлозно-бумажном производстве. Способы получения сульфитной и сульфатной целлюлозы описаны выше. Отходы целлюлозного производства находят применение в качестве сырья для вторичной химической переработки. Для изготовления некоторых видов бумаги может быть использована не только целлюлоза, но и остальные органические вещества, содержащиеся в древесине. Древесина в этом случае подвергается лишь механической переработке, в результате которой получается древесная масса. При истирании (дефибрировании) древесины, прижатой к абразивной поверхности быстро вращающегося камня, в присутствии воды образуется белая древесная масса, которая идет на приготовление бумаг, хорошо воспринимающих краску при печатании, но отличающихся малой прочностью. Если перед истиранием древесину пропарить, получается бурая древесная масса, используемая для получения прочной оберточной бумаги и отдельных видов картона.

Взаимодействие кислот с древесиной приводит к образованию простейших Сахаров из полисахаридов и используется в качестве основной реакции в гидролизном производстве. На современных гидролизных предприятиях, включающих целый комплекс химических производств, наиболее полно и рационально используются все составные части древесного сырья. Сырьем для гидролизного производства служат отходы лесопиления и деревообработки. Гидролиз древесины можно осуществлять двумя способами: 1) разбавленными минеральными кислотами при высокой температуре (под давлением) и 2) концентрированными кислотами при нормальной температуре (без давления). Наиболее широкое применение нашел первый способ. Сырье в виде опилок пли щепы поступает в гидролизаппарат — вертикальный цилиндр с конусообразными верхней и нижней частью. Вместе с древесиной в гидролизаппарат подается варочная кислота, представляющая собой 5%-ный водный раствор серной кислоты. Температура поднимается до 140—160° и происходит осахаривание (гидролиз) гемицеллюлоз. Затем начинается гидролиз целлюлозы при непрерывном поступлении в аппарат варочной кислоты, нагретой до 185°, и одновременном отборе гидролизата — водного раствора простых Сахаров. Давление в аппарате во время гидролиза поднимается до 15 атм. В конце варки вместо кислоты подается горячая вода для промывки нерастворимого остатка — гидролизного лигнина.

При охлаждении гидролизата образуются пары, из конденсата которых получают ряд продуктов. Наиболее ценный из них — бесцветная маслянистая жидкость с запахом подгоревшего хлеба — фурфурол, который применяется в производстве пластмасс, синтетических волокон типа нейлона, смол, для очистки смазочных масел, изготовления медицинских препаратов (фурацилин и др.), красителей, средств для борьбы с сорняками, грибами и насекомыми и для других целей. Фурфурол можно получать в качестве основного продукта при гидролизе богатых пентозанами древесины лиственных пород (березы, осины) и сельскохозяйственных растительных отходов.

Нейтрализованный известковым молоком гидролизат (сусло) поступает в бродильное отделение. Там под действием ферментов винокуренных дрожжей содержащиеся в сусле простые сахара — гексозы (глюкоза и сахара из гексозан) — сбраживаются и образуют этиловый спирт и углекислый газ. Выделяющийся при брожении углекислый газ улавливается и используется для получения жидкой углекислоты и сухого льда. Этиловый спирт находит применение в производстве синтетического каучука и во многих других отраслях промышленности. Однако в настоящее время признано более экономически целесообразным удовлетворять основную потребность в спирте синтетическим спиртом, получаемым из этилена нефтяных газов.

Остатки после отгонки спирта (барда) содержат неразложившиеся пентозы, которые используются для выращивания кормовых дрожжей, богатых витаминами и белком. Введение их в рацион птиц и животных резко сокращает падеж, увеличивает скорость прироста мяса и т. д. Учитывая важное значение кормовых дрожжей для повышения продуктивности животноводства, птицеводства и рыбоводства, можно отказаться от получения спирта и использовать для выращивания дрожжей весь гидролизат. При этом необходимо применять такие культуры дрожжей и дрожжеподобных грибов, которые способны усваивать не только пентозы, но и гексозы.

Термическое разложение (пиролиз) происходит при нагреве древесины без доступа воздуха (сухая перегонка) или при ограниченном поступлении воздуха (газификация). При сухой перегонке древесины вначале подведенным извне теплом удаляется вода (при температуре до 120—150°) и частично разлагается древесина с выделением углекислого газа, окиси углерода и паров уксусной кислоты (при температуре 150—270°). Затем при температуре 275° происходят главные реакции распада веществ, слагающих древесину. Эта фаза процесса протекает с бурным выделением тепла. Последняя стадия пиролиза с дополнительным внешним нагревом происходит при температуре 300— 400° и состоит в прокаливании угля для удаления остатка – летучих веществ. В результате сухой перегонки образуются твердые (уголь), жидкие (жижка) и газообразные продукты.

При термическом разложении древесины сосны, ели, березы и бука в условиях атмосферного давления, конечной температуры 400° С и продолжительности нагрева 8 ч получается примерно 32—38% угля, 45—50% жижки и 15—20% газов (включая потери). Наибольшее значение сейчас имеет уголь, который свободен от минеральных примесей (серы).

Уголь находит применение в металлургии в качестве топлива при выплавке цветных металлов, для получения сероуглерода, используемого для выработки вискозного волокна, для производства активированного угля, электродов и т. д. Древесный уголь получается в качестве основного продукта в углежжении. Жижка, или водный дистиллят, представляет собой водный раствор продуктов разложения древесины. Из смолы, образующейся после отстаивания жижки, получают фенолы для производства пластмасс, антиокислитель бензина, флотационные масла для обогащения руд и другие продукты. Жижка также используется для получения метилового спирта и уксусной кислоты. Наибольшее количество этих продуктов получается из древесины лиственных пород.

В связи с развитием способов получения синтетических метилового спирта и уксусной кислоты значение этих продуктов сухой перегонки древесины снизилось. Газы, образующиеся при пиролизе древесины, используются в качестве топлива для обогрева реторт (аппаратов для сухой перегонки). Кора при сухой перегонке дает больше смолы, угля и газов, но меньше уксусной кислоты и метилового спирта. Выход основных продуктов сухой перегонки древесины и коры в процентах от массы сырья в абсолютно сухом состоянии указан в табл. 10. Здесь приведены данные для сосны и березы. Интересны имеющиеся предложения по сочетанию гидролиза древесины с сухой перегонкой. Пиролиз березовой древесины, предварительно пропитанной 1%-ной серной кислотой, позволяет получить значительное количество фурфурола.

выход основных продуктов при сухой перегонке

Продукты Выход, %, из
сосны березы
древесины коры древесины коры
Уголь 37,90 42,50 33,0 37,40
Газы 18,20 19,80 15.3 18,50-
Уксусная кислота 3,10 0,85 6,9 2,55
Метиловый спирт 0,85 0,31 1,6 0,69
Смола 7,00 8,40 6,3 14,90

Газификация древесины в энергохимических установках, позволяющих получать генераторный газ и улавливать продукты пиролиза, может служить одним из способов утилизации древесных отходов. Окисление древесины в процессе горения имеет значение, если она используется в виде топлива. Качество древесины как топлива оценивается теплотворной способностью. Массовой теплотворной способностью называется количество тепла, которое выделяется при полном сгорании единицы массы — 1 кг древесины.

где С, Н и О — содержание углерода, водорода и кислорода, %; W — относительная влажность древесины. Эта формула дает лишь приближенные значения, отклоняющиеся от действительных на 5—10%. Точно теплотворная способность определяется лабораторным путем в калориметрах по стандартной методике Массовая теплотворная способность практически не зависит от породы древесины; это объясняется одинаковым химическим составом древесины разных пород. Так, по имеющимся данным, массовая теплотворная способность абсолютно сухой древесины колеблется от 4700 до 5100 ккал. Теплотворная способность абсолютно сухой коры березы выше, чем у древесины на 17%, а ольхи на 12%.

В практике дрова оценивают не по массе (весу), а по объему; в этом случае важна объемная или удельная теплотворная способность древесины, т. е. количество тепла, получаемое при сгорании единицы объема древесины. Удельная теплотворная способность может быть получена умножением массовой теплотворной способности на плотность древесины.

Теплотворная способность в большой мере зависит от влажности: с увеличением влажности древесины она падает. Наивысшая температура, которая может быть достигнута при идеальных условиях горения (жаропроизводительная способность древесины), также может быть подсчитана теоретически. В лабораториях она определяется пирометрами. Так, для абсолютно сухой древесины бука температура горения равна 1720°. Однако практически из-за потерь в топке такая температура не может быть достигнута; действительная температура горения древесины может быть принята равной 1000—1100°. В настоящее время значение древесины как топлива уменьшается в связи с широким использованием высококалорийного жидкого и газообразного топлива.

удельная теплотворная способность древесины различных пород

Порода Массовая теплотворная способность, ккал Плотность абсолютно сухой древесины, г/см3 Удельная теплотворная способность, ккал
Дуб 4857 0,64 3108
Береза 4919 0,57 2804
Сосна 5064 0,42 2127
Ольха 4878 0,43 2097
Ель 4857 0,38 1846
Осина 4779 0,37 1768

 

Механические свойства древесины.

общие сведения о механических свойствах древесины При использовании древесины в качестве конструкционного и поделочного материала, а также в технологических процессах обработки проявляются ее механические свойства, характеризующие способность древесины сопротивляться механическим усилиям. Показатели этих свойств древесины определяют путем специальных экспериментов — механических испытаний, при которых создают различные напряженные и деформированные состояния образцов древесины. Задачи механических испытаний […]

нет комментариев

Электромагнитные свойства древесины.

Свойства древесины, проявляющиеся при воздействии электромагнитных излучений. Различные виды излучений, представляющих собой электромагнитные колебания, образуют спектр, охватывающий огромный диапазон длин волн. Наибольшую длину имеют радиоволны (от десятков километров до миллиметров). Действие на древесину этих видов излучений частично изложено при рассмотрении электрических свойств древесины. Ниже будут рассмотрены свойства древесины, проявляющиеся при действии излучений, занимающих остальную часть […]

нет комментариев

Звуковые свойства древесины

показатели, характеризующие распространение звука в древесине Как известно, звук представляет собой колебания, волнообразно распространяющиеся в упругих средах. Особенности распространения звуковых колебаний зависят от физических свойств среды и характеризуются рядом показателей. Скорость распространения звука тем больше, чем меньше плотность среды р и выше ее жесткость (модуль упругости Е). При распространении волны в направлении колебательного движения частиц […]

нет комментариев

Электрические свойства древесины.

электропроводность древесины Способность проводить электрический ток характеризует электрическое сопротивление древесины. В общем случае полное сопротивление образца древесины, размещенного между двумя электродами, определяется как результирующее двух сопротивлений: объемного и поверхностного. Объемное сопротивление численно характеризует препятствие прохождению тока сквозь толщу образца, а поверхностное сопротивление определяет препятствие прохождению тока по поверхности образца. Показателями электрического сопротивления служат удельное объемное […]

нет комментариев

Тепловые свойства древесины

теплоемкость древесины Способность древесины поглощать тепло характеризуется теплоемкостью. В качестве меры используется удельная теплоемкость с, которая представляет собой количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть древесину массой 1 кг на 1о С. Размерность удельной теплоемкости — ккал/кг х град или в международной системе единиц СИ-дж/кг х град. В пределах изменения температуры от 0 до 100° […]

нет комментариев

Влажность древесины

влага в древесине Наличие влаги в древесине обусловлено нормальной жизнедеятельностью живого растущего организма. В древесине срубленного дерева содержание влаги (в зависимости от условий хранения, и эксплуатации изделий) может увеличиваться или уменьшаться. В большинстве случаев практики влагу из древесины удаляют, чтобы избежать ряда отрицательных явлений. Для количественной характеристики содержания влаги в древесине используют показатель влажности древесины. […]

нет комментариев

Физические свойства древесины

Свойства древесины, проявляющиеся при взаимодействии ее с внешней средой, но не связанные с изменением химического состава древесинного вещества, принято называть физическим. Из этого обширного ряда свойств несколько условно выделяются свойства древесины, обнаруживающиеся под действием механических усилий. Ниже рассматриваются физические свойства, показатели которых определяются методами, регламентированными действующими стандартами. Кроме того, освещается ряд пока мало распространенных, но […]

нет комментариев

Химические свойства древесины

химический состав древесины Древесина состоит из органических веществ, в состав которых входят углерод С, водород Н, кислород О и немного азота. Элементарный химический состав древесины разных пород практически одинаков. В среднем абсолютно сухая древесина независимо от породы содержит 49,5% углерода, 44,2% кислорода (с азотом) и 6,3% водорода. Азота в древесине содержится около 0,12%. Элементарный химический […]

нет комментариев

Макроскопическое строение древесины

макроскопическое строение древесины – заболонь, ядро, спелая древесина У большинства наших лесных пород древесина окрашена в светлые цвета, причем у одних пород нет разницы в окраске всей массы древесины, а у других — периферическая, прилегающая к коре часть древесины окрашена светлее. Эта более светлая часть ствола называется заболонью. Центральная темноокрашенная часть ствола называется ядром (см. […]

нет комментариев

Строение древесины

строение древесины – части растущего дерева Растения делятся на низшие и высшие. К низшим относятся бесстебельные растения: бактерии, водоросли, грибы, лишайники. К высшим растениям принадлежат мхи, папоротники, голосемянные и покрытосемянные. Древесные растения, которые дают древесину как материал для разнообразного применения, входят в состав двух последних групп. Широко распространенные на территории России хвойные породы относятся к […]

нет комментариев

 
смотрим далее
Информация / Договор-оферта / Доставка / Как заказать / Оплата / Результаты поиска / контакты / Портфолио / Продукция / Двери / Домовая резьба / Лестницы / Магазин / Антикварная мебель /Банкетки, скамьи, табуреты / Деревянные резные рамы /Диваны, кресла, стулья / Зеркала / Камины резные из дерева / Комоды и тумбы / Мебель в прихожую / Мебель для детей и мам / Мини-бары, бутылочницы / Накладной декор / Полки для кухни / Резные наличники и услуги мастера / Столики декоративные / Столы / Шкафы, гардеробы / Мебель / Обучающий марериал / Руководство / Резные наличники / Резьба по дереву / Услуги мастера / Вызов мастера / Дизайнерские услуги / Консалтинговые услуги / Онлайн-консультации / Первичный дизайн и расчет

Записи не найдены

Записи не найдены





Рейтинг@Mail.ru</noscript><br />
<!-- //Rating@Mail.ru counter --></p>
<p><span lang=

Макроскопическое строение древесины

изделия из массива на заказ

макроскопическое строение древесины – заболонь, ядро, спелая древесина

У большинства наших лесных пород древесина окрашена в светлые цвета, причем у одних пород нет разницы в окраске всей массы древесины, а у других — периферическая, прилегающая к коре часть древесины окрашена светлее. Эта более светлая часть ствола называется заболонью. Центральная темноокрашенная часть ствола называется ядром (см. рис. 3). У некоторых пород центральная часть ствола отличается от периферической только меньшим содержанием воды в растущем дереве и называется в этом случае спелой древесиной. Породы, имеющие ядро, называются ядровыми, а породы со спелой древесиной— спелодревесными; если же между центральной и периферической частью нет разницы ни по цвету, ни по содержанию воды, породы называются заболонными.

Из хвойных пород ядро имеют лиственница, сосна, кедр, тисс и можжевельники, из; лиственных — дуб, каштан съедобный, ясень, бархатное дерево, вяз, ильм, карагач, белая акация, фисташка, шелковица, гледичия, дзельква, платан, грецкий орех, тополи, черемуха, ивы, рябина, яблоня, кизил и др. Заболонными являются многие лиственные породы (береза, ольха, липа, граб, клены, самшит, хурма, орешник, груша, хмелеграб, железное дерево и др.). Спелую древесину из хвойных пород содержат ель и пихта, а из лиственных — бук, осина и некоторые другие.

Переход от заболони к ядру может быть резким (у тисса) или постепенным (у грецкого ореха). Кольцо заболони на поперечном разрезе ствола может быть шириной от нескольких миллиметров и включать 3—5 годичных слоев (белая акация) до нескольких сантиметров, занимая до 60 и более годичных слоев (сосна). Граница между заболонью и ядром может не совпадать с определенным годичным слоем; так, на стороне ствола, которая несет более мощные ветви, переход заболони в ядро или спелую древесину отстает по сравнению с противоположной стороной, и кольцо заболони здесь оказывается более широким.

В растущих деревьях сосны наличие широкой заболони можно предсказать по виду коры, которая в этом случае гладкая, небольшой толщины, с малым и тонкими чешуйками. Лиственные породы в среднем имеют в заболони меньшее число годичных слоев, чем хвойные. Кольцо заболони в стволе бывает шире, чем в ветвях, где в его состав входит большее число годичных слоев. Ширина заболони наибольшая в нижней части ствола; по высоте ствола у хвойных пород (сосны, ели) она постепенно уменьшается; одновременно уменьшается и число годичных слоев, входящих в состав заболони. Это видно из приведенных в табл. 3 данных для сосны в возрасте 147 лет диаметром 66 см.

Между тем у дуба ширина заболони и число годичных слоев, входящих в ее состав по высоте ствола почти не меняется; в то же время процент площади поперечного сечения ствола, приходящийся на заболонь, увеличивается вверх по стволу. В раннем возрасте древесина всех пород состоит только из заболони и лишь с течением времени у некоторых пород образуется ядро.

Таблица 3. Изменение количества годичных слоев и ширины заболони по высоте ствола.

Высота над почвой, м Число слоев в заболони Ширина заболони, см Высота над почвой, м Число слоев в заболони Ширина заболони, см
1,3 72 9,45 16,3 50 5,25
5,9 67 7,45 21,5 44 4,60
11,1 55 5,75 26,7 30 2,55

У одних пород образование ядра начинается рано (у дуба, например, на 8—12-й год) и заболонь бывает узкой, у других — значительно позднее (у сосны в возрасте 30—35 лет), что обусловливает наличие широкой заболони. С возрастом размеры ядра увеличиваются за счет перехода части заболонной древесины в ядровую. Так, у дуба объем ядра при диаметре ствола 15 см составляет примерно 50% объема заболони; при диаметре 30 см объем ядра в 3—5 раз больше объема заболони, а при диаметре 60 см заболонь составляет всего 10% ядра.

Влияние условий произрастания (типов леса) на развитие заболони в стволах летнего дуба: наиболее широкая заболонь, включающая 10—13 слоев, наблюдается в стволах дуба, произрастающего на солонцовых почвах, наименьшая (5 — 7 слоев) — в поймах; среднее положение по ширине заболони (7—9 слоев) занял дуб из нагорных дубрав. Это объясняется различными режимами влажности в упомянутых типах леса: чем больше влаги, тем раньше начинается образование ядра в стволах дуба, тем меньше ширина заболони.

В растущем дереве заболонь служит для проведения воды вверх по стволу (из корней в крону) и для отложения запасных питательных веществ. Образование ядра происходит различно в зависимости от породы, возраста, условий произрастания и других факторов; в известной мере оно связано с жизнедеятельностью кроны. Процесс ядрообразования заключается в отмирании живых элементов древесины, закупорке водопроводящих путей, отложении смолы и углекислого кальция, пропитке дубильными и красящими веществами, в результате чего цвет ядровой древесины изменяется, увеличивается ее плотность, стойкость против гниения и механические свойства.

Древесина ядра мало проницаема для воды и воздуха, что имеет положительное значение при изготовлении из нее тары под жидкие продукты и отрицательное — при пропитке древесины антисептиками (ядро обычно не пропитывается). В растущем дереве ядро играет главным образом механическую роль, придавая стволу необходимую устойчивость; вместе с тем ядро может служить хранилищем для воды (у дуба, вяза).

макроскопическое строение древесины – годичные слои, ранняя и поздняя древесина

На поперечном разрезе ствола деревьев, произрастающих в умеренном климатическом поясе, можно заметить концентрические слои, окружающие сердцевину. В большинстве случаев каждое такое кольцо есть ежегодное нарастание древесины, вследствие чего называется оно годичным слоем. Эти слои заметны у многих пород, но особенно хорошо — у хвойных. На радиальном разрезе годичные слои имеют вид продольных параллельных полос, а на тангенциальном — извилистых линий.

Строение ствола схематически можно представить в виде ряда конусов (годичных слоев), насаженных на общий стержень (сердцевину). Число годичных слоев на поперечном разрезе ствола уменьшается по мере поднятия вверх по стволу, что объясняется ростом дерева не только в толщину, но и в высоту. По числу годичных слоев можно, следовательно, узнать возраст той части ствола, где прошел разрез. Однако наблюдаются случаи, когда за год образуется два слоя, и случаи, когда образования слоев не происходит.

Последнее обычно наблюдается в нижней части ствола и является следствием недостаточного питания дерева, например у декоративных деревьев при слишком сильной обрезке ветвей; то же самое возможно в лесу у плохо питающихся и сильно отставших в росте деревьев. Чаще встречается удвоение годичного слоя, которое происходит, например, в том случае, когда молодая листва объедается насекомыми или побивается весенними заморозками и вместо нее из запасных почек развиваются новые листья. В этом случае появляется ложный годичный слой, но границы его обычно менее резки, чем настоящего; иногда он не занимает всей окружности ствола, постепенно теряясь в настоящем годичном слое.

Удвоение годичных слоев наблюдается также при смене сухих и влажных периодов (у арчи в лесах Средней Азии) или при чередовании теплых и холодных периодов (у японской криптомерии в Закавказье). Ширина годичных слоев сильно колеблется в зависимости от многих факторов — породы, возраста, условий произрастания, положения в стволе. Наиболее узкие годичные слои (до 1 мм) образуются у медленно растущих пород (самшита), а наиболее широкие (1 см и больше) характерны для быстрорастущих пород (тополя, ивы). В стволе дерева годичные слои шире, чем в ветвях. В молодом возрасте так же, как и при благоприятных условиях роста, образуются более широкие годичные слои. По радиусу ствола ширина годичных слоев изменяется так: у сердцевины располагается ряд сравнительно узких слоев, затем следует зона более широких слоев, а дальше, по направлению к коре, ширина годичных слоев постепенно уменьшается.

В то же время площадь годичного слоя сначала довольно быстро увеличивается в направлении от сердцевины к коре, достигает максимума, после чего постепенно уменьшается. На интенсивность годичного прироста влияют особенности метеорологических условий того или иного года, и по ширине годичных слоев можно проследить вековые изменения климата.

По высоте ствола ширина годичных слоев нормально увеличивается по направлению от комля к вершине, что делает ствол полнодревесным, т. е. приближающимся по форме к цилиндру. Однако у деревьев, выросших на свободе, самые широкие годичные слои находятся в нижней части ствола, что придает стволу конусообразную форму (сбежистый ствол).

При изучении формы ствол рассматривают обычно, как фигуру, полученную путем вращения некоторой кривой вокруг вертикальной оси. Однако эти кривые неправильны и форма их непостоянна, поэтому только отдельные части ствола можно с приближением приравнивать к правильным телам вращения: вершины — к конусу, верхние части ствола — к параболоиду, средние — к цилиндру, нижние — к нейлоиду.

У некоторых пород на поперечном разрезе наблюдается волнистость годичных слоев, например у граба, тисса, можжевельника; у бука и ольхи граница между годичными слоями в местах пересечения ее широкими сердцевинными лучами (см. ниже) загибается внутрь (к сердцевине), что также придает границе между слоями волнистый вид.

На противоположных сторонах ствола ширина годичных слоев иногда неодинакова; если такая неравномерность распространяется на большое число соседних годичных слоев, ствол приобретает эксцентрическое строение, причиной которого часто является неравномерное развитие кроны и корневой системы (деревья опушек) или действие ветра, вызывающего изгиб ствола. Особенно хорошо заметно эксцентрическое строение в боковых ветвях; у лиственных пород сердцевина ветки бывает смещена ближе к нижней стороне, а у хвойных — к верхней стороне (рис. 6).

У многих пород можно ясно заметить, что годичный слой состоит из двух частей. Внутренняя, обращенная к сердцевине, более светло окрашенная и мягкая часть называется ранней древесиной (она образуется в первой половине вегетационного периода), а наружная, обращенная к коре, более темная и твердая часть — поздней древесиной.

Различие между ранней и поздней древесиной сильнее выражено у хвойных пород (особенно в лиственнице) и в меньшей мере — у многих лиственных пород, поэтому годичные слои хорошо видны в хвойных породах и часто слабо заметны в лиственных.

По ранней древесине годичных слоев в растущем дереве происходит передвижение воды вверх по стволу, а поздняя древесина выполняет преимущественно механические функции. В зависимости от породы, возраста, условий произрастания, положения в стволе соотношение между ранней и поздней древесиной может сильно изменяться. В стволе дерева хвойных пород содержание поздней древесины в годичных слоях сначала увеличивается в направлении от сердцевины к коре, достигает максимума, а затем в слоях, расположенных ближе к коре, уменьшается; по высоте ствола содержание поздней древесины убывает по направлению от комля к вершине. Так, у 110-летней сосны центральные 5 годичных слоев содержали всего 10% поздней древесины; в последующих 10 слоях ее содержание увеличилось почти до 20%, в дальнейших 50 слоях поднялось до 30%, а в наружных 45 слоях упало до 20%; в нижней части ствола содержание поздней древесины было почти вдвое больше, чем в верхней. Так как поздняя древесина плотнее, тяжелее и тверже ранней, от количества именно поздней древесины зависят цвет, плотность и прочность древесины в целом. Различия в свойствах ранней и поздней древесины у лиственницы и дуба приведены в табл. 4.

Таблица 4. Различия в свойствах ранней и поздней древесины.

Порода Зона годичного слоя Плотность в абсолютно сухом состоянии, г/см3 Объемная усушка, % Предел прочности, кГ/см2, в комнатносухом состоянии при
растяжении вдоль волокон статическом изгибе
Лиственница Ранняя 0,383 12,4 442 483
Поздняя 0,863 22,8 1510 2509
Дуб Ранняя 0,500 16,4 660 714
Поздняя 0,726 22,2 1526 1800

Жесткость поздней древесины также значительно выше, чем ранней. Резкое различие строения и внешнего вида поздней зоны предыдущего годичного слоя и ранней древесины последующего слоя обусловливает более или менее ясную границу между годичными слоями и, следовательно, слоистое строение древесины в целом.

Описанное выше эксцентрическое строение ствола часто сопровождается чрезмерным развитием поздней древесины в уширенной части годичных слоев. Такое ненормально сильное развитие поздней зоны в годичных слоях называется кренью и является пороком древесины хвойных пород. Строение и свойства креневой и нормальной древесины сильно различаются, о чем подробно будет сказано далее.

макроскопическое строение древесины – сучки

В древесине ствола всех пород есть сучки, являющиеся остатками (основаниями) ветвей, образовавших крону дерева. В зависимости от породы ветви располагаются по стволу единично или группами. Расположение нескольких ветвей на одном уровне по высоте ствола называется мутовчатым; оно присуще многим хвойным породам, в то время как лиственные породы характеризуются одиночным расположением ветвей.

На поперечном разрезе ствола сучки заметны в виде овалов, вытянутых по направлению радиуса. У пород с мутовчатым расположением ветвей (сосны) сучки на поперечном разрезе могут образовать так называемую розетку. На тангенциальном разрезе сучки имеют округлую форму, если ветви отходят от ствола почти под прямым углом (ель), или овальную форму, когда ветви отходят под острым углом.

На радиальном разрезе, совпадающем с осью сучка, сучок будет иметь вид полосы более темного цвета, суживающейся по направлению к сердцевине (рис. 8). Годичные слои в сучке, как уже указывалось выше, расположены вокруг сердцевины эксцентрично. Ветви, а следовательно, и сучки имеют такое же строение, как древесина ствола. Годичные слои ствола при встрече с сучком изменяют свое направление и переходят в годичные слои сучка, окружая его сердцевину, которая соединена с сердцевиной ствола. При жизни ветви годичные слои образуются одновременно и иа стволе и на ветви.

В срубленной древесине такая ветвь оставляет сучок, вполне сросшийся с древесиной ствола. После отмирания ветви годичные слои на ней перестают откладываться, тогда как ствол продолжает утолщаться вокруг ее основания. В этом случае годичные слои ствола уже не переходят на ветвь, а обходят ее вокруг, образуя иногда вздутие на поверхности ствола.

Так образуется узловатость ствола, наблюдающаяся при мутовчатом расположении ветвей. Основание отмершей ветви постепенно зарастает; древесина заросшего сучка не будет связана с древесиной ствола, и при распиловке его на доски сучок может выпасть, оставив отверстие.Наибольшее количество сучков встречается в древесине комлевой части ствола вблизи сердцевины. Заболонь, или периферическая часть ствола, как самая молодая зона ствола, образовавшаяся уже после того, как ствол, хотя бы в нижней его части, успел очиститься от сучков, почти совсем их не содержит.

Размеры сучков увеличиваются в направлении от сердцевины к коре и от комля к кроне. Ствол дерева, выросшего в насаждении, по размерам и виду сучков можно разделить на три части: нижнюю (комлевую), среднюю и верхнюю. В нижней части у сердцевины находятся мелкие заросшие сучки, на поверхности ствола незаметные; в средней части — более крупные сучки; ближе к комлю — заросшие и на поверхности ствола часто заметные по вздутиям, а ближе к кроне — выходящие наружу; в верхней части, или зоне живой кроны, сучки достигают наибольших размеров. Сучки как остатки ветвей, выполняющих в растущем дереве определенную и важную роль, являются, таким образом, неизбежными частями древесины ствола; в срубленной древесине сучки — наиболее распространенный норок.

макроскопическое строение древесины – сердцевинные лучи, сердцевинные повторения

На поперечном разрезе некоторых пород хорошо видны светлые, в большинстве случаев блестящие линии, расходящиеся от сердцевины к коре по радиусам и называемые сердцевинными лучами (рис. 10). Сердцевинные лучи есть в древесине всех пород, но лишь у немногих пород они настолько широки, что ясно видны невооруженным глазом на поперечном разрезе.

Один лучи начинаются от сердцевины и идут до коры, пронизывая всю толщу древесины по радиусу; эти лучи называются первичными. Остальные лучи, называемые вторичными, могут начинаться на разном расстоянии от сердцевины, но, раз возникнув, каждый луч обязательно доходит до коры и продолжается в пей. Ширина сердцевинных лучей, измеряемая на поперечном разрезе ствола, в зависимости от породы, колеблется от 0,005 до 1 мм. По ширине различают три типа лучей: очень узкие, невидимые невооруженным глазом; узкие, трудноразличимые невооруженным глазом; широкие, ясно видимые невооруженным глазом. Широкие лучи могут быть настоящими и ложноширокими, т. е. состоящими из пучка близко расположенных друг к другу узких лучей. Среди наших пород настоящие широкие лучи имеют дуб, бук и платан; ложноширокие лучи — граб, ольха и лещина. Узкие, но все же различимые невооруженным глазом лучи имеются в древесине кленов, ильмовых пород (вяза, ильма, карагача), липы, кизила и некоторых других пород. Очень узкие лучи, которые можно лишь иногда заметить на строго радиальном разрезе (лучше расколе), свойственны древесине всех хвойных и многих лиственных пород (ясеню, березе, осине, тополю, иве, груше, рябине и др.). У некоторых пород (бука) лучи расширяются при пересечении границ годичных слоев.

На радиальном разрезе древесины сердцевинные лучи бывают заметны в виде поперечных блестящих узких пли широких (в зависимости от размеров лучей), коротких или длинных (в зависимости от степени совпадения разреза с направлением луча) полос или пятен, окрашенных темнее пли светлее окружающей древесины (см. рис. 10). У некоторых пород (платана, клена, ильма и др.) эти полоски на радиальном разрезе образуют красивый рисунок.

На тангенциальном разрезе сердцевинные лучи имеют веретенообразную, или чечевицеобразную, форму (см. рис. 10), высота их в зависимости от породы колеблется в широких пределах (от 160 мм у ольхи до долей миллиметра у хвойных пород). У большинства пород сердцевинные лучи располагаются по спирали вдоль оси ствола, но у некоторых они образуют горизонтальные ряды или ярусы, заметные на тангенциальном разрезе, например в древесине хурмы.

В растущем дереве сердцевинные лучи служат для проведения воды и питательных веществ в горизонтальном направлении и для хранения запасных питательных веществ зимой. Количество сердцевинных лучей в древесине очень велико. Так, у сосны и березы на 1 см2 поверхности тангенциального разреза насчитывается свыше 3000, а у можжевельника, где сердцевинные лучи чрезвычайно узкие, до 15ООО. Наибольшее количество сердцевинных лучей находится в нижней части ствола; выше по стволу (по направлению к кроне) число лучей уменьшается, в области кроны несколько возрастает. В поперечном направлении число и размеры сердцевинных лучей (ширина и высота) увеличиваются в направлении от сердцевины к коре. Объем сердцевинных лучей зависит от породы, а у одной и той же породы — от условий произрастания.

Объем лучей резко различен у пород, сбрасывающих листья (лиственные), и вечнозеленых (хвойных). В древесине хвойных пород на долю сердцевинных лучей в среднем приходится 5—6% общего объема древесины, а лиственных — около 15%, т. е. в 2,5—3 раза больше. Однако даже и среди хвойных пород лиственница, сбрасывающая на зиму хвою, содержит по объему лучей почти вдвое больше, чем вечнозеленые хвойные (сосна, ель), выросшие в одинаковых условиях. Содержание сердцевинных лучей зависит от степени развития дерева. Так, в наиболее развитых деревьях дуба сердцевинные лучи на высоте груди занимали 8,4% (I класс деревьев) и 6% (11 класс), а в деревьях среднего развития (III класс) 3,7% поверхности поперечного разреза. Деревья, выросшие на свободе или на опушках, лучше освещенные, имеют лучей больше, чем выросшие в сомкнутых древостоях. Объем лучей зависит от степени увлажнения почвы. Наибольшее количество широких сердцевинных лучей содержится в древесине дуба, произрастающего на пойменных почвах, наименьшее — у дуба на солонцовых почвах.

На продольных разрезах древесины некоторых лиственных пород можно заметить буроватые или коричневатые черточки, полоски или пятнышки, расположенные главным образом у границ годичных слоев. Эти образования называются сердцевинными повторениями (или прожилками), так как по своему цвету и строению они напоминают сердцевину. Сердцевинные повторения являются заросшими ходами насекомых и встречаются преимущественно в нижней части ствола лиственных пород (березы, ольхи, рябины, груши, клена, ивы и др.) и изредка у хвойных (пихты). Эти образования в древесине некоторых пород (например, березы) настолько постоянны, что ими пользуются как диагностическим признаком при распознавании породы по древесине.

макроскопическое строение древесины – сосуды

Описанные выше особенности макроскопического строения древесины относятся одинаково как к хвойным, так и лиственным породам. Ниже будут рассмотрены еще две особенности, одна из которых присуща древесине только лиственных, а вторая — только древесине хвойных пород. На поперечном разрезе древесины некоторых лиственных пород (дуба, грецкого ореха и др.) можно заметить мелкие отверстия, представляющие собой поперечные разрезы сосудов. Сосуды имеют форму трубок разной величины и являются характерным элементом строения древесины лиственных пород (у хвойных пород сосудов нет). Сосуды делятся на крупные, ясно заметные невооруженным глазом, и мелкие, неразличимые невооруженным глазом. В некоторых породах мелкие сосуды собраны в группы, которые можно обнаружить без микроскопа.

Крупные сосуды чаще сосредоточены в одной ранней зоне годичных слоев, образуя на поперечном разрезе пористое кольцо (например, у дуба); реже крупные сосуды распределены по годичному слою равномерно (например, у грецкого ореха). Собранные в группы мелкие сосуды при наличии крупных сосудов в ранней зоне сосредоточены в поздней зоне, где они заметны благодаря более светлой окраске. Если крупных сосудов нет, мелкие сосуды у большинства пород рассеяны по всему слою; однако их количество и величина несколько уменьшаются по направлению к внешней границе слоя.

Описанное распределение сосудов позволяет разделить лиственные породы на кольцесосудистые, с кольцом крупных сосудов в ранней зоне годичных слоев, и рассеяннососудистые, у которых сосуды независимо от величины распределены по годичному слою более или менее равномерно (рис. 11). Резкая разница между ранней и поздней зоной делает хорошо заметными годичные слои в кольцесосудистых породах. В то же время у рассеяннососудистых пород нет различия между этими зонами, поэтому годичные слои имеют однородное строение и границы между ними плохо заметны.

Кольцесосудистыми среди наших лиственных пород являются дуб, ясень, каштан съедобный, вяз, ильм, карагач, бархатное дерево, фисташка и некоторые др. К рассеяннососудистым относится большинство лиственных пород, среди них с крупными сосудами — грецкий орех и хурма, а с мелкими — остальные: береза, осина, ольха, липа, бук, клен, платан, тополь, ива, рябина, груша, лещина и др.

По группировке мелких сосудов в поздней древесине кольцесосудистые породы могут быть разделены на три подгруппы: 1) породы с радиальной группировкой мелких сосудов (дуб, каштан съедобный); группы мелких сосудов здесь имеют вид язычков пламени, расположенных в поздней древесине и направленных поперек годичных слоев; 2) породы с тангенциальной группировкой мелких сосудов (ильмовые); в этих случаях группы мелких сосудов имеют вид светлых волнистых линий, направленных параллельно границе годичных слоев; 3) породы с мелкими сосудами, распределенными в поздней зоне без особого порядка (ясень). На рис. 11 показаны схемы четырех типичных группировок сосудов на поперечном разрезе в древесине лиственных пород.

На продольных разрезах сосуды, особенно крупные, бывают заметны в виде бороздок. Сосуды редко проходят в стволе строго вертикально, поэтому на продольных разрезах бороздки обычно бывают короткими, так как в разрез попадает только часть сосуда. Диаметр крупных сосудов колеблется от 0,2 до 0,4 мм, мелких — от 0,016 до 0,1 мм. Длина сосудов обычно не превышает 10 см, но у дуба достигает 3,6 м. Объем сосудов у разных пород колеблется в широких пределах, а для данной породы зависит от условий произрастания. Объем крупных сосудов в древесине дуба из нагорных дубрав и с солонцовых почв примерно одинаков, но объем мелких сосудов во втором случае в 2 раза больше. По радиусу ствола размер сосудов сначала увеличивается по направлению от сердцевины к коре, достигая максимума, после чего остается постоянным или несколько уменьшается. По высоте ствола число сосудов и площадь их сечения возрастает по направлению от комля к вершине. В растущем дереве по сосудам поднимается вода из корней в крону; в срубленной древесине сосуды, являясь слабыми элементами, понижают ее прочность.

макроскопическое строение древесины – смоляные ходы

Для древесины хвойных пород характерны смоляные ходы. Они представляют собой тонкие наполненные смолой каналы и имеются в древесине сосны, кедра, лиственницы и ели; в древесине пихты, тисса и можжевельника смоляных ходов нет. В стволе различают вертикальные и горизонтальные смоляные ходы.

Горизонтальные ходы проходят по сердцевинным лучам и связаны с вертикальными в общую смолоносную систему. Невооруженным глазом можно рассмотреть только вертикальные смоляные ходы, которые на поперечном разрезе заметны в поздней зоне годичных слоев в виде беловатых точек; основная масса их (2/з общего количества) у сосны и кедра сосредоточена в поздней зоне древесины. Больше всего смоляных ходов содержит сосна, а наиболее крупных размеров они достигают у кедра. Диаметр их у сосны в среднем 0,1 мм, у кедра сибирского 0,14 мм, у ели 0,09 мм, у лиственницы 0,08 мм. На 1 см2 поверхности поперечного разреза древесины ели насчитывается от 32 до 100 вертикальных смоляных ходов. На продольных разрезах вертикальные смоляные ходы представлены бороздками разной длины (10—80 см). В нижней части стволов ели длина их достигает до 70 см, в верхней 40 см; у лиственницы соответственно 30 и 15 см.

Объем смоляных ходов очень мал. Так, в древесине веймутовой сосны, у которой смоляные ходы наиболее крупные, они занимают всего 0,7% общего объема древесины, причем объем вертикальных ходов в 6 раз больше объема горизонтальных. В древесине ели и лиственницы, у которых размеры смоляных ходов меньше, их объем редко достигает 0,2% общего объема древесины. Вследствие такого ничтожного объема смоляные ходы сами по себе не могут оказывать влияние на свойства древесины, но заполняющая их смола повышает стойкость древесины против гниения, несколько понижает влагопоглощение древесины и увеличивает ее теплотворную способность. Смоляные ходы имеют важное значение при подсочке, в результате которой добывают жидкую смолу (живицу) из растущих деревьев, главным образом сосны. В древесине некоторых лиственных пород встречаются так называемые камедные ходы; среди наших пород они есть у фисташки, причем в древесине горизонтальные (проходят по сердцевинным лучам), а в коре — вертикальные.

Механические свойства древесины.

общие сведения о механических свойствах древесины При использовании древесины в качестве конструкционного и поделочного материала, а также в технологических процессах обработки проявляются ее механические свойства, характеризующие способность древесины сопротивляться механическим усилиям. Показатели этих свойств древесины определяют путем специальных экспериментов — механических испытаний, при которых создают различные напряженные и деформированные состояния образцов древесины. Задачи механических испытаний […]

нет комментариев

Электромагнитные свойства древесины.

Свойства древесины, проявляющиеся при воздействии электромагнитных излучений. Различные виды излучений, представляющих собой электромагнитные колебания, образуют спектр, охватывающий огромный диапазон длин волн. Наибольшую длину имеют радиоволны (от десятков километров до миллиметров). Действие на древесину этих видов излучений частично изложено при рассмотрении электрических свойств древесины. Ниже будут рассмотрены свойства древесины, проявляющиеся при действии излучений, занимающих остальную часть […]

нет комментариев

Звуковые свойства древесины

показатели, характеризующие распространение звука в древесине Как известно, звук представляет собой колебания, волнообразно распространяющиеся в упругих средах. Особенности распространения звуковых колебаний зависят от физических свойств среды и характеризуются рядом показателей. Скорость распространения звука тем больше, чем меньше плотность среды р и выше ее жесткость (модуль упругости Е). При распространении волны в направлении колебательного движения частиц […]

нет комментариев

Электрические свойства древесины.

электропроводность древесины Способность проводить электрический ток характеризует электрическое сопротивление древесины. В общем случае полное сопротивление образца древесины, размещенного между двумя электродами, определяется как результирующее двух сопротивлений: объемного и поверхностного. Объемное сопротивление численно характеризует препятствие прохождению тока сквозь толщу образца, а поверхностное сопротивление определяет препятствие прохождению тока по поверхности образца. Показателями электрического сопротивления служат удельное объемное […]

нет комментариев

Тепловые свойства древесины

теплоемкость древесины Способность древесины поглощать тепло характеризуется теплоемкостью. В качестве меры используется удельная теплоемкость с, которая представляет собой количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть древесину массой 1 кг на 1о С. Размерность удельной теплоемкости — ккал/кг х град или в международной системе единиц СИ-дж/кг х град. В пределах изменения температуры от 0 до 100° […]

нет комментариев

Влажность древесины

влага в древесине Наличие влаги в древесине обусловлено нормальной жизнедеятельностью живого растущего организма. В древесине срубленного дерева содержание влаги (в зависимости от условий хранения, и эксплуатации изделий) может увеличиваться или уменьшаться. В большинстве случаев практики влагу из древесины удаляют, чтобы избежать ряда отрицательных явлений. Для количественной характеристики содержания влаги в древесине используют показатель влажности древесины. […]

нет комментариев

Физические свойства древесины

Свойства древесины, проявляющиеся при взаимодействии ее с внешней средой, но не связанные с изменением химического состава древесинного вещества, принято называть физическим. Из этого обширного ряда свойств несколько условно выделяются свойства древесины, обнаруживающиеся под действием механических усилий. Ниже рассматриваются физические свойства, показатели которых определяются методами, регламентированными действующими стандартами. Кроме того, освещается ряд пока мало распространенных, но […]

нет комментариев

Химические свойства древесины

химический состав древесины Древесина состоит из органических веществ, в состав которых входят углерод С, водород Н, кислород О и немного азота. Элементарный химический состав древесины разных пород практически одинаков. В среднем абсолютно сухая древесина независимо от породы содержит 49,5% углерода, 44,2% кислорода (с азотом) и 6,3% водорода. Азота в древесине содержится около 0,12%. Элементарный химический […]

нет комментариев

Макроскопическое строение древесины

макроскопическое строение древесины – заболонь, ядро, спелая древесина У большинства наших лесных пород древесина окрашена в светлые цвета, причем у одних пород нет разницы в окраске всей массы древесины, а у других — периферическая, прилегающая к коре часть древесины окрашена светлее. Эта более светлая часть ствола называется заболонью. Центральная темноокрашенная часть ствола называется ядром (см. […]

нет комментариев

Строение древесины

строение древесины – части растущего дерева Растения делятся на низшие и высшие. К низшим относятся бесстебельные растения: бактерии, водоросли, грибы, лишайники. К высшим растениям принадлежат мхи, папоротники, голосемянные и покрытосемянные. Древесные растения, которые дают древесину как материал для разнообразного применения, входят в состав двух последних групп. Широко распространенные на территории России хвойные породы относятся к […]

нет комментариев

 
смотрим далее
Информация / Договор-оферта / Доставка / Как заказать / Оплата / Результаты поиска / контакты / Портфолио / Продукция / Двери / Домовая резьба / Лестницы / Магазин / Антикварная мебель /Банкетки, скамьи, табуреты / Деревянные резные рамы /Диваны, кресла, стулья / Зеркала / Камины резные из дерева / Комоды и тумбы / Мебель в прихожую / Мебель для детей и мам / Мини-бары, бутылочницы / Накладной декор / Полки для кухни / Резные наличники и услуги мастера / Столики декоративные / Столы / Шкафы, гардеробы / Мебель / Обучающий марериал / Руководство / Резные наличники / Резьба по дереву / Услуги мастера / Вызов мастера / Дизайнерские услуги / Консалтинговые услуги / Онлайн-консультации / Первичный дизайн и расчет

Записи не найдены

Записи не найдены





Рейтинг@Mail.ru</noscript><br />
<!-- //Rating@Mail.ru counter --></p>
<p><span lang=

Строение древесины

изделия из массива на заказ

строение древесины – части растущего дерева

Растения делятся на низшие и высшие. К низшим относятся бесстебельные растения: бактерии, водоросли, грибы, лишайники. К высшим растениям принадлежат мхи, папоротники, голосемянные и покрытосемянные. Древесные растения, которые дают древесину как материал для разнообразного применения, входят в состав двух последних групп. Широко распространенные на территории России хвойные породы относятся к голосемянным растениям. Среди древесных растений хвойные выделяются формой листьев — игольчатой или чешуйчатой хвоей, большей частью вечнозеленой и смолистой. Почти все хвойные — однодольные растения.

Покрытосемянные отличаются от голосемянных строением цветка; кроме того, покрытосемянные имеют листья в форме пластинок различных очертаний и размеров, с разветвленным жилкованием; в большинстве случаев листья у древесных и кустарниковых пород, растущих в России , на зиму опадают. Покрытосемянные делятся на два класса: однодольные и двудольные; к однодольным относятся бамбуки, бананы, драцены, юкки и некоторые виды пальм; к двудольным — большая часть лиственных пород, произрастающих в России.

 

Хвойные и лиственные породы отличаются также по строению древесины, которое подробно будет описано ниже. В каждом растущем дереве можно выделить три части: крону (совокупность ветвей, одетых листьями), ствол и корни (рис. 1); эти части имеют различное назначение при жизни дерева и различное промышленное использование.

В листьях кроны при жизни дерева образуются сложные органические вещества, необходимые для питания и роста; эти вещества образуются из углерода, поглощаемого из воздуха и почвы в виде углекислоты, и воды, получаемой из почвы. Указанный процесс может происходить только под влиянием лучистой энергии солнца (на свету), поэтому он называется фотосинтезом. Процесс этот имеет очень важное значение для жизни на Земле. Практически можно считать, что органические вещества на земном шаре обязаны своим происхождением и развитием именно этому процессу; весь животный мир, включая и человека, получает необходимые для питания органические вещества прямо или косвенно из растений.

Промышленное использование частей кроны до последнего времени было ограниченно. Теперь из древесной зелени изготовляют витаминную муку — ценный продукт для животноводства и птицеводства, лекарственные препараты (хвойная хлорофиллокаротиновая паста и др.), технологическую щепу для производства тарного картона и древесноволокнистых плит. Однако до сих пор проблема полного использования частей кроны (ветвей, хвои, вершины), являющихся главными отходами при лесозаготовках, окончательно не решена.

Корни при жизни дерева выполняют несколько функций: тонкие корешки всасывают из почвы воду с растворенными в ней минеральными питательными веществами; толстые корни удерживают дерево в вертикальном положении, проводят воду и хранят запасные питательные вещества. Промышленное использование корней ограниченно. Крупные корни, как и ветви, являются второсортным топливом. Пни и крупные корни сосны через несколько лет после валки деревьев обогащаются смолой и используются для получения скипидара и канифоли. В местах перехода ствола в корни древесина имеет обычно неправильное строение, обусловливающее у некоторых пород (березы, карагача, ореха, платана) красивую текстуру на разрезах; из такой древесины изготовляют художественные и бытовые предметы.

Ствол при жизни дерева служит прежде всего для проведения засосанной корнями из почвы воды с растворенными минеральными веществами (восходящий ток) и растворенных в воде органических пластических веществ, выработанных в листьях (нисходящий ток); кроме того, ствол служит для размещения и поддержания кроны с органами размножения, а также для хранения запасных питательных веществ. Ствол дает основное количество древесины, образуемой растущим деревом, и поэтому имеет главное промышленное значение. Относительное участие отдельных частей растущего дерева в общем его объеме (в процентах) приведено в табл. 1. Приведенные в табл. 1 данные ориентировочны, так как они сильно меняются в зависимости от внешних условий и возраста деревьев. Однако из этих данных видно, что ствол дает более половины всей древесины, образующейся в растущем дереве.

Таблица 1. Относительный объем частей растущего дерева.

Порода Ствол Корни Ветви
Сосна 65-77 15—25 8-10
Лиственница 77—82 12—15 6—8
Дуб 50-75 15-20 10 -20
Береза 78—90 5—12 5—10

 

строение древесины – разрезы и части ствола

Вследствие слоисто-волокнистого строения древесину следует изучать на трех главных разрезах ствола: поперечном (или торцовом) —в плоскости, перпендикулярной оси ствола; радиальном — в плоскости, проходящей вдоль оси ствола через сердцевину, и тангенциальном — в плоскости, проходящей вдоль ствола на том или ином расстоянии от сердцевины.

 

Разрезы делают острым инструментом во избежание разрыва тканей и сминания отдельных элементов, строго по указанным направлениям, так как косые разрезы часто дают неверную картину строения. На поперечном разрезе ствола можно ясно различить три части: примерно в центре разреза (ствола) находится сердцевина в виде небольшого темного пятнышка; средняя, главная по массе, часть ствола занята древесиной, которая снаружи одета корой.

 

На границе между древесиной и корой находится тонкий, неразличимый невооруженным глазом слой, называемый камбием. Камбий выполняет важную роль, обусловливая прирост в толщину древесины и коры. Сердцевина сравнительно редко находится в геометрическом центре сечения ствола; обычно она более или менее смещена в сторону, занимая эксцентрическое положение. Диаметр сердцевины большей частью колеблется в пределах 2—5 мм (у бузины достигает 1 см); у многих пород она округлая или овальная, у ольхи треугольная, у ясеня четырехугольная, у тополя пятиугольная, у дуба звездчатая. На продольном разрезе направление сердцевины у хвойных пород более или менее прямое, у лиственных — извилистое; по высоте ствола диаметр сердцевины, наименьший у пня, увеличивается вверх по стволу до кроны, а в пределах, кроны снова уменьшается.

Кора на поперечном разрезе ствола имеет форму кольца, окрашенного обычно значительно темнее древесины. В толстой коре на взрослых деревьях можно различить два слоя с постепенным или резким переходом от одного к другому: наружный, называемый коркой (его назначение предохранять дерево от резких колебаний температуры, испарения влаги и механических повреждений), и внутренний, непосредственно прилегающий к камбию и древесине, лубяной, особенно хорошо развитый и заметный у липы; назначение его в растущем дереве — проводить органические питательные вещества вдоль ствола.

У молодых деревьев кора гладкая, иногда покрыта тонкими опадающими чешуями; при утолщении ствола в коре появляются трещины, углубляющиеся с возрастом. По характеру поверхности кора может быть гладкой, бороздчатой, чешуйчатой, волокнистой и бородавчатой. Бороздчатая кора характеризуется наличием более или менее глубоких продольных и поперечных борозд (дуб), чешуйчатая — наличием чешуек, обычно легко отслаивающихся (сосна). Чешуйки, наслаиваясь друг на друга, могут образовать толстые слои неравномерной толщины, так получается чешуйчато-бороздчатая кора на старых соснах и лиственницах. Волокнистая кора может отслаиваться длинными продольными лентами (можжевельники); бородавчатая кора бывает покрыта мелкими бородавками (бересклет бородавчатый). Цвет коры снаружи изменяется в широких пределах: от белого (береза), светло-серого (пихта), зеленовато-серого (осина) до серого (ясень), темно-серого (дуб) или темно-бурого (ель).

С каждым годом толщина коры увеличивается. Однако вследствие малой величины годичного прироста и постепенного отпада наружных слоев в виде чешуи кора никогда не достигает такой толщины, как древесина. По отношению к объему ствола кора у наших лесных пород составляет от 6 до 25%, в зависимости от породы, возраста дерева и условий произрастания. В табл. 2 приведены ориентировочные данные, показывающие, какую долю общего объема ствола занимает кора у основных пород.

Таблица 2. Относительный объем коры в стволе.

Порода Объем коры, % Порода Объем коры, %
Лиственница 20-22 Береза 15
Сосна 10-17 Осина 13—15
Ель 7—15 Ольха 8
Дуб 17-22 Липа 14
Ясень 13-19

С увеличением возраста относительный объем коры снижается, а с ухудшением условий произрастания повышается. Доля коры в объеме ствола понижается с увеличением диаметра ствола. Толщина коры уменьшается по направлению от корня к вершине. Относительный объем коры по высоте также изменяется. Для лиственницы: у пня кора составляет 29,5%, на высоте 1,3 м — 19%, на 1/4 и 1/2 высоты—13,5% и на 3/4 высоты — 15%.

Механические свойства древесины.

общие сведения о механических свойствах древесины При использовании древесины в качестве конструкционного и поделочного материала, а также в технологических процессах обработки проявляются ее механические свойства, характеризующие способность древесины сопротивляться механическим усилиям. Показатели этих свойств древесины определяют путем специальных экспериментов — механических испытаний, при которых создают различные напряженные и деформированные состояния образцов древесины. Задачи механических испытаний […]

нет комментариев

Электромагнитные свойства древесины.

Свойства древесины, проявляющиеся при воздействии электромагнитных излучений. Различные виды излучений, представляющих собой электромагнитные колебания, образуют спектр, охватывающий огромный диапазон длин волн. Наибольшую длину имеют радиоволны (от десятков километров до миллиметров). Действие на древесину этих видов излучений частично изложено при рассмотрении электрических свойств древесины. Ниже будут рассмотрены свойства древесины, проявляющиеся при действии излучений, занимающих остальную часть […]

нет комментариев

Звуковые свойства древесины

показатели, характеризующие распространение звука в древесине Как известно, звук представляет собой колебания, волнообразно распространяющиеся в упругих средах. Особенности распространения звуковых колебаний зависят от физических свойств среды и характеризуются рядом показателей. Скорость распространения звука тем больше, чем меньше плотность среды р и выше ее жесткость (модуль упругости Е). При распространении волны в направлении колебательного движения частиц […]

нет комментариев

Электрические свойства древесины.

электропроводность древесины Способность проводить электрический ток характеризует электрическое сопротивление древесины. В общем случае полное сопротивление образца древесины, размещенного между двумя электродами, определяется как результирующее двух сопротивлений: объемного и поверхностного. Объемное сопротивление численно характеризует препятствие прохождению тока сквозь толщу образца, а поверхностное сопротивление определяет препятствие прохождению тока по поверхности образца. Показателями электрического сопротивления служат удельное объемное […]

нет комментариев

Тепловые свойства древесины

теплоемкость древесины Способность древесины поглощать тепло характеризуется теплоемкостью. В качестве меры используется удельная теплоемкость с, которая представляет собой количество тепла, необходимое для того, чтобы нагреть древесину массой 1 кг на 1о С. Размерность удельной теплоемкости — ккал/кг х град или в международной системе единиц СИ-дж/кг х град. В пределах изменения температуры от 0 до 100° […]

нет комментариев

Влажность древесины

влага в древесине Наличие влаги в древесине обусловлено нормальной жизнедеятельностью живого растущего организма. В древесине срубленного дерева содержание влаги (в зависимости от условий хранения, и эксплуатации изделий) может увеличиваться или уменьшаться. В большинстве случаев практики влагу из древесины удаляют, чтобы избежать ряда отрицательных явлений. Для количественной характеристики содержания влаги в древесине используют показатель влажности древесины. […]

нет комментариев

Физические свойства древесины

Свойства древесины, проявляющиеся при взаимодействии ее с внешней средой, но не связанные с изменением химического состава древесинного вещества, принято называть физическим. Из этого обширного ряда свойств несколько условно выделяются свойства древесины, обнаруживающиеся под действием механических усилий. Ниже рассматриваются физические свойства, показатели которых определяются методами, регламентированными действующими стандартами. Кроме того, освещается ряд пока мало распространенных, но […]

нет комментариев

Химические свойства древесины

химический состав древесины Древесина состоит из органических веществ, в состав которых входят углерод С, водород Н, кислород О и немного азота. Элементарный химический состав древесины разных пород практически одинаков. В среднем абсолютно сухая древесина независимо от породы содержит 49,5% углерода, 44,2% кислорода (с азотом) и 6,3% водорода. Азота в древесине содержится около 0,12%. Элементарный химический […]

нет комментариев

Макроскопическое строение древесины

макроскопическое строение древесины – заболонь, ядро, спелая древесина У большинства наших лесных пород древесина окрашена в светлые цвета, причем у одних пород нет разницы в окраске всей массы древесины, а у других — периферическая, прилегающая к коре часть древесины окрашена светлее. Эта более светлая часть ствола называется заболонью. Центральная темноокрашенная часть ствола называется ядром (см. […]

нет комментариев

Строение древесины

строение древесины – части растущего дерева Растения делятся на низшие и высшие. К низшим относятся бесстебельные растения: бактерии, водоросли, грибы, лишайники. К высшим растениям принадлежат мхи, папоротники, голосемянные и покрытосемянные. Древесные растения, которые дают древесину как материал для разнообразного применения, входят в состав двух последних групп. Широко распространенные на территории России хвойные породы относятся к […]

нет комментариев

 
смотрим далее
Информация / Договор-оферта / Доставка / Как заказать / Оплата / Результаты поиска / контакты / Портфолио / Продукция / Двери / Домовая резьба / Лестницы / Магазин / Антикварная мебель /Банкетки, скамьи, табуреты / Деревянные резные рамы /Диваны, кресла, стулья / Зеркала / Камины резные из дерева / Комоды и тумбы / Мебель в прихожую / Мебель для детей и мам / Мини-бары, бутылочницы / Накладной декор / Полки для кухни / Резные наличники и услуги мастера / Столики декоративные / Столы / Шкафы, гардеробы / Мебель / Обучающий марериал / Руководство / Резные наличники / Резьба по дереву / Услуги мастера / Вызов мастера / Дизайнерские услуги / Консалтинговые услуги / Онлайн-консультации / Первичный дизайн и расчет

Записи не найдены

Записи не найдены





Рейтинг@Mail.ru</noscript><br />
<!-- //Rating@Mail.ru counter --></p>
<p><span lang=