Как влияет твердость древесины на ее обработку: Твердость древесины по бринеллю. Как определяется твердость древесины

Твердость древесины по бринеллю. Как определяется твердость древесины

Нередко в технических характеристиках того или иного напольного покрытия приходится встречать такой термин, как «твёрдость по Бриннелю». Человек, не разбирающийся в тематике, сразу и не поймёт, что же имеется в виду. Объясняем: у каждой из древесных пород разная твёрдость. Древесина разного состава по-своему противостоит механическим воздействиям, грязи и влажности.

Как определяется твердость древесины  

Многие из вас уже знают, что качество древесины определяют по многим параметрам. Среди них одно из главных мест занимает ее твердость. Она зависит от породы и может изменяться в широких пределах и влияет на долговечность паркетного покрытия, его способность противостоять различным динамическим и статическим нагрузкам, не образовывать трещин и вмятин. Приблизительно, что означает это понятие, известно, но как именно определяется твердость и почему можно встретить у одной и той же породы совершенно разные показатели твердости известно не всем.

Постараюсь по мере возможностей ликвидировать этот пробел в ваших познаниях.
            Начнем с того, что твердость в европейских странах измеряется по шкале Бринелля, а в странах Америки по шкале Джанка. Разница между этими показателями существенная, это что-то похожее на температуру в градусах и кельвинах или на длину в милях и километрах. В интернете чаще всего встречается твердость по Бринеллю, но есть и по шкале Джанка. К сожалению, многие авторы и сами не понимают разницы, поэтому не уточняют, по какой именно шкале указаны параметры твердости.

Твердость древесины

Твердостью называется способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. Твердость торцовой поверхности выше тангенциальной и радиальной на 30% у лиственных пород и на 40% — у хвойных. На величину твердости оказывает влияние влажность древесины. При изменении влажности древесины на 1 % торцовая твердость изменяется на 3%.
По степени твердости все древесные породы при 12%-ной влажности можно разделить на три группы:

мягкие (торцовая твердость 38,5 МПа и менее) — сосна, ель, кедр, пихта, тополь, липа, осина, ольха;
твердые (торцовая твердость от 38,6 до 82,5 МПа) —лиственница сибирская, береза, бук, вяз, ильм, карагач, клен, яблоня, ясень;
очень твердые (торцовая твердость более, 82,5 МПа) — акация белая, береза железная, граб, кизил, самшит.
Ударный способ определения твердости заключается в том, что на древесину с высоты 0,5 м падает стальной шарик; ударяясь о поверхность древесины, он оставляет отпечаток. Величину твердости получают путем деления работы (Дж), затраченной на удар, на площадь отпечатка (мг).

Твердость древесины имеет существенное значение при обработке ее режущими инструментами: фрезеровании, пилении, лущении, а также в тех случаях, когда она подвергается истиранию при устройстве полов, лестниц, перил. 

Механические свойства древесины

Механические свойства древесины характеризуют ее способность сопротивляться воздействию внешних сил (нагрузок).

К ним относятся прочность, твердость, деформативность, ударная вязкость.

Прочность древесины.

Прочностью называется способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок.

Она зависит от направления действующей нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков и характеризуется пределом прочности — напряжением, при котором разрушается образец

. Различают основные виды действия сил: растяжение, сжатие, изгиб, скалывание.

Твердость древесины.

Твердостью называется способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел.

Прочность и твердость древесины — лиственница сибирская.

Крупное хвойное дерево, из семейства сосновых, у основания достигающее 2.5м в диаметре и 50м в высоту. Возраст рабочей древесины 700-1000 лет, но встречаются деревья в отдельных районах, возрастом до 1300 лет.

Лиственница распространена почти по всей территории России, но ценится только лиственница, растущая в Сибири. Так как на Европейской территории климат мягче, древесина лиственницы намного рыхлее и сравнима с обычной сосной, где толщина годовых колец достигает 4мм. Сибирская лиственница по своей прочности сопоставима с дубом. Лиственница – 109 ед., дуб – 110 ед.

Лиственница обладает многими полезными свойствами. Ее древесина одна из самых стойких к механическим повреждениям, не уступает дубу, а, будучи высушенной, лиственница и изделия из нее не подвержены гниению, так как присутствие в ней камеди (природного вещества) защищает древесину от порчи. Поэтому постройки из лиственницы стоят столетиями. Известно немало строений из лиственницы, возраст которых превышает 1000 лет. Например, Венеция стоит на сваях из лиственницы, так как бетонные не выдерживают разрушительной силы морской воды.

Сибирская же лиственница хорошо противостоит воздействию воды, даже соленой. Грызуны и древесные жучки ей также не страшны. Лиственница широко применялась в кораблестроении. В этом с ней могут конкурировать только некоторые тропические древесные породы. В цветовой гамме лиственница имеет 12 оттенков и превосходит в этом такие породы деревьев, как дуб, бук, клен, ясень. Современные технологии позволяют изготавливать из древесины лиственницы разнообразный строительный материал: от сухого пиломатериала до материала высококачественной отделки.

Качественно выполненная работа по изготовлению вагонки, половой доски, паркета и т.п. не требует дополнительной обработки и пропитки, так как природная пропитка камеди защищает изделия из лиственницы, а значит, минимизирует затраты при отделке помещений материалами из сибирской лиственницы, что обуславливает высокий спрос на них.

Экологическая чистота, естественный блеск, богатая гамма оттенков древесины и теплые тона создают уют и здоровую природную атмосферу в домах, построенных и отделанных сибирской лиственницей. Дизайнеры всего мира широко используют в своих работах отделочные материалы из лиственницы, качество и красота которой позволяют выполнить работу на высочайшем уровне. Прочность и твердость древесины Прочностью называется способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Она зависит от направления действующей нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков и характеризуется пределом прочности — напряжением, при котором разрушается образец. Различают основные виды действия сил: растяжение, сжатие, изгиб, скалывание.

Твердость древесины в первую очередь зависит от породы древесины, а также в большой степени от условий роста дерева, влажности и пр.

В пределах одного вида разброс значений может быть весьма значительным. Обычно указываются средние относительные показатели твердости по Бринелю в процентах по отношению к дубу, относительная твердость дуба принимается за 100%.

Шкала Бриннеля Твердость древесины определяется по стандарту ЕН 1534:2000 путем вдавливания в древесину стального закаленного шарика диаметром 10 мм с силой в 100 кг. Затем измеряют образовавшуюся лунку и рассчитывают величину твердости по Бринелю (чем меньше лунка, тем тверже древесина). Чем тверже древесина, тем выше число по этой шкале.

Твердость древесины по бринеллю

Не для кого не секрет, что древисина имеет разную степень твердости, что в дальнейшем сказывается на ее эксплуатации. Для того чтобы помочь Вам подобрать дерево в соответсвии с Вашими потребностями и особенностями эксплуатации предлагаем ознакомится с таблицей Бринелля. Так же важно помнить различные породы древесины отличает их сопротивляемость к ударам и износу, что характеризуется показателем твердости по шкале Бринелля верхнего слоя древесины паркетной доски. 

Как правило, чем выше показатель твердости древесины по Бринеллю, тем лучше она противостоит ударам и износу. Нередко в технических характеристиках того или иного напольного покрытия приходится встречать такой термин, как «твёрдость по Бриннелю». Человек, не разбирающийся в тематике, сразу и не поймёт, что же имеется в виду. Объясняем: у каждой из древесных пород разная твёрдость. 

Древесина разного состава по-своему противостоит механическим воздействиям, грязи и влажности. Чтобы каждый смог иметь чёткое представление, какова твёрдость той или иной породы, была введена так называемая шкала Бриннеля. Чем выше показатели в ней, тем, соответственно, выше и твёрдость древесины. Ниже мы приводим эту шкалу:

Ятоба

7,0 — 7,7

Мербау

4,1 — 4,9

Дуси

3,7 — 4,3

Вишня

3,0 — 3,2

Бук

3,3 — 4,1

Канадский клён

3,2 — 4,2

Ироко

3,2 — 3,8

Дуб

2,9 — 3,7

Бук

2,7 — 4,0

Оптические свойства древесины’>Ясень

3,3 — 4,1

Европейский Клён

2,7 — 3,8

Берёза

2,2 — 2,7

Ель

1,3 — 1,8

  

Физические свойства древесины

Изменения внешнего вида, нарушения правильности строения, целостности тканей и другие недостатки, снижающие качество древесины и ограничивающие возможности её практического использования, называются пороками древесины.

Согласно ГОСТ 2140-81 все пороки разделены на девять групп:

  • 1 — сучки;
  • 2 — трещины;
  • 3 — пороки формы ствола;
  • 4 — пороки строения древесины;
  • 5 — химические окраски;
  • 6 — грибные поражения;
  • 7 — биологические повреждения;
  • 8 — инородные включения, механические повреждения и пороки обработки;
  • 9 — покоробленности.

В каждую группу входят несколько видов пороков, для некоторых пороков указаны их разновидности.

Часть пороков характерна только для круглых лесоматериалов (брёвен и др.), другие пороки свойственны только пилопродукции (доскам, брусьям, заготовкам) или шпону. Есть пороки, которые встречаются у двух или всех трёх классов сортиментов.

 

Сучки

 

Наиболее распространённый порок — сучки. Они представляют собой части (основания) ветвей, заключённые в древесине сортимента. По степени зарастания сучки различают только в круглых лесоматериалах, выделяя два вида: открытые, т.е. выходящие на боковую поверхность сортимента, и заросшие, обнаруживаемые по вздутиям и другим следам зарастания на боковой поверхности.

По форме разреза сучки (в пилопродукции и шпоне) делятся на круглые, овальные и продолговатые. Круглый сучок образуется в том случае, если основание ветви разрезают под большим углом к продольной оси так, что отношение большего диаметра сучка к меньшему не превышает 2. Круглый сучок может быть обнаружен на тангенциальной поверхности сортимента. Овальный сучок образуется, когда основание ветви разрезают под углом к её продольной оси так, что отношение большего диаметра сучка к меньшему равно 2 — 4. Продолговатый сучок образуется при разрезании основания ветви вдоль или под малым утлом к её оси, если отношение большего диаметра к меньшему превышает 4. Продолговатый сучок в виде суживающейся к сердцевине полосы или сильно вытянутого овала может быть обнаружен на радиальном или близком к нему разрезе.

По положению в пиленом сортименте различают пластевые, кромочные, ребровые, торцовые и сшивные сучки. Пластевые сучки выходят на широкую сторону (пласть), кромочные — на узкую сторону (кромку), ребровые — одновременно на смежные пласть и кромку, торцовые — на короткую сторону (торец) сортимента. Если сучок пронизывает всю пласть или кромку и выходит на два ребра, его называют сшивным.

Кроме того, в пилопродукции выделяют сучки: односторонние, выходящие на одну или две смежные стороны сортимента, и сквозные, выходящие на две противоположные стороны сортимента.

По взаимному расположению в пиленом сортименте различают разбросанные, групповые и разветвлённые сучки. Разбросанными называются любые одиночные сучки, отстоящие друг от друга по длине сортимента на большее расстояние, чем его ширина. У широких сортиментов (шириной более 150 мм) расстояние между сучками должно быть не менее 150 мм. Групповыми называются два или более круглых, овальных или ребровых сучка, расположенных на отрезке длины сортимента, равном его ширине. У широких сортиментов этот отрезок должен быть равен 150 мм. При мутовчатом расположении ветвей, особенно характерном для сосны и лиственницы, образуются разветвлённые (старое название — лапчатые) сучки. Они обнаруживаются на радиальных или близких к ним разрезах и включают два продолговатых сучка одной мутовки или один продолговатый в сочетании с овальным или ребровым сучком одной мутовки (между ними может быть и третий — круглый или овальный сучок).

По степени срастания с окружающей древесиной в пилопродукции и шпоне различают сросшиеся, частично сросшиеся и несросшиеся сучки, у которых годичные слои не срослись с окружающей древесиной на протяжении соответственно менее 1/4; более 1/4, но менее 3/4; более 3/4 периметра разреза сучка. Среди несросшихся сучков выделяют выпадающие.

По состоянию древесины сучки во всех видах лесоматериалов делятся на здоровые, загнившие, гнилые и табачные. Здоровыми называются сучки, у которых древесина не имеет признаков гнили. Среди этой разновидности сучков в пилопродукции и шпоне выделяют сучки: светлые, окрашенные слегка темнее окружающей древесины; тёмные, древесина которых пропитана смолой, дубильными и ядровыми веществами и поэтому значительно темнее окружающей древесины; здоровые с трещинами. Загнившими и гнилыми называются сучки, у которых зона гнили занимает соответственно менее или более 1/3 площади разреза. Табачными называют сучки, древесина которых полностью или частично сгнила и превратилась в рыхлую массу ржаво-бурого (табачного) или белёсого цвета, легко растирающуюся в порошок.

Характеристика сортиментов по сучковатости включает указание разновидностей, размера и количества сучков. В круглых лесоматериалах при установлении разновидностей открытых сучков по состоянию древесины иногда трудно отличить табачные сучки от других поражённых гнилью сучков. В этом случае применяют зондирование щупом. Если зона разрушения распространяется на глубину не более 3 см, то такие сучки в зависимости от площади поражения относят к загнившим или гнилым, если же зона разрушения распространяется на большую глубину (часто до сердцевины), то это табачные сучки.

Открытые сучки измеряют по их наименьшему диаметру, при этом присучковый наплыв в размер сучка не включают. Заросшие сучки оценивают по высоте прикрывающих их вздутий над боковой поверхностью сортиментов. У лиственных лесоматериалов диаметр заросшего сучка можно определить по размеру раневого пятна или усам бровки. Хорошо заметная на гладкой коре некоторых пород (берёза, бук, граб, осина) бровка в виде двух направленных под углом тёмных полосок — усов — возникает от давления разрастающейся ветви на древесину ствола. После отмирания и опадения ветви на месте заросшего сучка возникает раневое пятно, чаще всего правильной эллипсовидной формы.

Размер наиболее толстой части заросшего сучка в сортиментах из берёзы, бука, липы, ольхи и ясеня равен 0,9, а из осины — 0,6 максимального диаметра раневого пятна. В некоторых круглых сортиментах, например в фанерных кряжах, важно знать глубину залегания заросших сучков. Это позволяет установить величину бессучковой зоны, из которой может быть получен шпон высокого качества. Глубина залегания сучков в сортиментах из указанных пород может быть определена по соотношению между высотой и шириной раневого пятна и диаметру сортимента в месте зарастания сучка.

С уменьшением указанного соотношения при данном диаметре сортимента глубина залегания вершины заросшего сучка увеличивается. При одинаковом соотношении размеров раневого пятна залегание сучка тем глубже, чем больше диаметр сортимента.

В сортиментах из берёзы глубину залегания сучка можно определить также по величине угла между усами бровки. Чем больше угол между усами, тем глубже расположен заросший сучок (при постоянном диаметре сортимента). При одной и той же величине угла между усами глубина залегания больше у сортиментов большего диаметра. По длине уса можно ориентировочно судить о размере заросшего сучка. Длина уса, измеренная в сантиметрах, примерно соответствует размеру сучка в миллиметрах.

В пилопродукции и строганом шпоне размеры сучков определяют одним из двух способов:

  • по расстоянию между двумя касательными к контуру сучка, проведёнными параллельно продольной оси сортимента;
  • по наименьшему диаметру сечения сучка.

Круглые, овальные и продолговатые (или разветвлённые), не выходящие на ребро сучки измеряют, как показано на рис. 5, первым (размеры а1 а2 и т. д.) или вторым (размеры b1 и b2 и т.д.) способом. Размер разветвлённых сучков допускается определять как сумму размеров составляющих сучков. Таким же образом определяют и размеры групповых сучков. В лущёном шпоне все сучки измеряют по наибольшему диаметру их сечения. Размеры сучков выражают в миллиметрах или в долях размера сортимента и подсчитывают их количество в круглых лесоматериалах и пилопродукции на 1 м или на всю длину сортимента, в шпоне — на 1 м или на всю площадь листа.

Количество, размеры и расположение сучков зависят от породы дерева, условий его роста и зоны ствола. Стволы теневыносливой породы — ели имеют больше сучков, чем стволы сосны; деревья, выросшие в сомкнутых древостоях, очищаются от сучков раньше и выше, чем дерево, выросшее на свободе; комлевая часть ствола имеет меньшую сучковатость, чем вершинная. Размеры одних и тех же сучков и состояние их древесины изменяются по радиусу ствола. По мере продвижения от коры вглубь ствола к сердцевине размеры сучков уменьшаются, несросшиеся сучки переходят в сросшиеся, уменьшается количество загнивших и гнилых сучков.

При использовании древесины сучки в большинстве случаев оказывают отрицательное влияние — часто ухудшают внешний вид древесины, нарушают её однородность и вызывают искривление волокон и годичных слоев, что приводит к снижению показателей многих механических свойств древесины. Вследствие большей твёрдости по сравнению с окружающей древесиной здоровые и особенно тёмные (роговые) сучки затрудняют обработку древесины режущими инструментами. Табачные сучки в круглых сортиментах сопровождаются скрытой ядровой гнилью.

Степень влияния сучка на механические свойства зависит от его относительных размеров, разновидности и характера напряжённого состояния нагруженной детали изделия или конструкции. Наименьшее отрицательное влияние оказывают здоровые, круглые, вполне сросшиеся сучки, а наибольшее — сшивные и групповые. Наиболее сильно снижается прочность древесины при растяжении вдоль волокон, меньше всего — при сжатии вдоль волокон. При изгибе степень влияния существенно зависит от положения сучка по длине и высоте детали. Наибольшее отрицательное влияние оказывают сучки, расположенные в растянутой зоне опасного сечения изгибаемой детали, особенно если сучок выходит на кромку.

По данным для заготовок из древесины сосны наблюдается близкая к пропорциональной зависимость между относительным размером сучка (в долях ширины или толщины заготовки) и прочностью при статическом изгибе и сжатии вдоль волокон (в процентах от прочности чистой древесины). Следовательно, при размере сучка 0,3 и 0,5 прочность снизится соответственно на 30 и 50%. Аналогичная зависимость была обнаружена при изгибе древесины берёзы и бука. У древесины дуба влияние размера сучков на прочность выражено слабее.

Прочность увеличивается из-за наличия сучков при сжатии и растяжении древесины в радиальном направлении поперёк волокон, когда ось сучка совпадает с направлением усилия. Сучки повышают прочность и при скалывании вдоль волокон в тангенциальном направлении, когда они расположены перпендикулярно плоскости скалывания.

В отверстия, остающиеся после выпавших сучков, при необходимости вставляют деревянные пробки (на клею или без него). Иногда специально высверливают сучки и заделывают отверстия пробками. Прочность древесины при этом не повышается, так как искривления волокон вокруг пробок по-прежнему остаются.

С увеличением размера сучков модули упругости при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе снижаются, а при растяжении и сжатии поперёк волокон в радиальном и тангенциальном направлениях сильно возрастают в связи с большей жёсткостью древесины самих сучков.

Было исследовано влияние сучков на механические свойства круглых лесоматериалов из древесины сосны. И снижение предела прочности при сжатии вдоль волокон образцов диаметром от 8,5 до 12 см с увеличением отношения размера наиболее крупного сучка в мутовке к диаметру образца от 0,18 до 0,61 составило от 4 до 18 % по сравнению с чистой древесиной. Примерно такое же снижение прочности было установлено при испытании образцов на статический изгиб, если крупный сучок находился в растянутой зоне. У образцов диаметром 16 см и более не обнаружено существенного влияния сучков на прочность при сжатии вдоль волокон. Таким образом, в пиломатериалах сучки оказывают большее влияние на прочность, чем в круглых лесоматериалах. В круглых лесоматериалах, так же как и в пиломатериалах, сучки меньше влияют на модуль упругости, чем на прочность.

 

Трещины

 

Трещины — это продольные разрывы древесины, которые образуются под действием внутренних напряжений, достигающих предела прочности древесины на растяжение поперёк волокон.

Трещины в круглых лесоматериалах и пилопродукции делятся по типу на метиковые, отлупные и морозные, появляющиеся в растущем дереве, и трещины усушки, возникающие в срубленной древесине.

Метиковые трещины представляют собой внутренние радиальные трещины в стволах деревьев. Встречаются они у всех пород, особенно часто у сосны, лиственницы, бука преимущественно в перестойных древостоях. Протяженность трещины по стволу достигает 10 м и более, иногда трещина от комля доходит до живой кроны. В круглых лесоматериалах метиковые трещины заметны только на торцах (лучше на комлевых), так как, начинаясь от сердцевины, они до коры не доходят и на боковой поверхности не видны. В пиломатериалах эти трещины обнаруживаются как на торцах, так и на боковых поверхностях. Простой называется метиковая трещина (или две трещины, направленные по одному диаметру торца), расположенная в одной плоскости по длине сортимента. Сложными называются две или несколько трещин, направленных на торце под углом друг к другу, а также одна или две трещины, направленные по одному диаметру, но из-за спирального расположения волокон находящиеся не в одной плоскости. Метиковые трещины возникают в процессе роста дерева. Существует мнение, что трещины образуются и при валке дерева от ударов о землю. При высыхании древесины размеры трещины увеличиваются. Метиковые трещины представляют собой не сплошные, а прерывистые разрывы по длине сортимента.

Отлупные трещины — это отслоения (по годичному слою) древесины внутри ядра или спелой древесины стволов растущих деревьев; встречаются у всех пород. Отлуп можно обнаружить в круглых лесоматериалах только на торцах в виде дугообразных (не заполненных смолой) или кольцевых трещин, в пиломатериалах — на торцах в виде трещин-луночек, а на боковых поверхностях в виде продольных трещин или желобчатых углублений. До сих пор причина появления отлупных трещин точно не установлена. Отлупные трещины образуются в местах резкого перехода мелкослойной древесины в крупнослойную. Возникновение отлупа может быть связано с образованием внутренней гнили, а у сосны и у лиственных пород — водослоя.

Морозные трещины представляют собой наружные продольные разрывы древесины стволов растущих деревьев лиственных (реже хвойных) пород; распространяются вглубь ствола по радиальным направлениям. Они образуются при резком снижении температуры зимой. На них похожи старые трещины, возникшие от удара молнии. На поверхности ствола этот порок имеет вид длинной открытой трещины, часто с валиками разросшейся древесины и коры по краям. Морозные трещины располагаются в комлевой части ствола. В круглых лесоматериалах морозные трещины хорошо заметны на боковой поверхности и торцах; снаружи они имеют наибольшую ширину, уходят вглубь древесины (часто до сердцевины), постепенно суживаясь. В пиломатериалах они обнаруживаются в виде длинных радиальных трещин с уширенными около них годичными слоями.

Трещины усушки возникают в лесоматериалах под действием внутренних сушильных напряжений. Трещины распространяются от боковой поверхности вглубь сортимента по радиальным направлениям. От метиковых и морозных трещин они отличаются меньшим протяжением по длине сортимента (обычно не более 1 м) и меньшей глубиной. Эти трещины могут появляться на торцовых поверхностях круглых сортиментов и пиломатериалов из-за неравномерности просыхания их по длине. В конечной стадии сушки пиломатериалов крупного сечения (чаще лиственных пород) иногда появляются внутренние трещины (свищи), которые обнаруживаются при раскрое сортиментов.

По расположению в сортименте различают торцовые трещины, находящиеся на торцах и не выходящие на боковые стороны сортимента, и боковые трещины, которые расположены на боковых сторонах сортимента и могут выходить на торцы. Среди боковых трещин в пиленых сортиментах различают пластевые и кромочные.

Если трещины распространяются на глубину менее 1/10 толщины сортимента (но не более 7 см для круглых лесоматериалов и 5 мм для пилопродукции), они называются неглубокими, если на большую глубину (но не имеют второго выхода на боковую поверхность) — глубокими. Сквозными называются трещины, выходящие на две боковые стороны или на два торца сортимента, а также отлупные трещины, выходящие в двух местах на одну сторону сортимента (могут образовать желобок). В шпоне трещины шириной менее 0,2 мм называются сомкнутыми, а более широкие — разошедшимися.

Боковые трещины измеряют по глубине сортимента в миллиметрах, а по длине — в сантиметрах или соответственно в долях толщины и длины сортимента. Для измерения глубины пользуются тонким стальным щупом. Торцовые метиковые, отлупные и морозные трещины в круглых лесоматериалах измеряют по наименьшей толщине сердцевинной доски или диаметру окружности, в которую они могут быть вписаны, или по наименьшей ширине неповрежденной периферической зоны торца. Торцовые трещины усушки в круглых лесоматериалах измеряют по глубине. В пилопродукции торцовые трещины измеряют по протяжённости на торце в миллиметрах или в долях той стороны сортимента, на которой их проекция больше. Отлупные торцовые трещины в пилопродукции измеряют по хорде, а если трещина занимает более половины окружности годичного слоя — по диаметру. В шпоне трещины измеряют по длине, а разошедшиеся трещины — и по ширине; учитывают количество трещин на 1 м ширины листа.

Наименьшее снижение прочности из-за трещин наблюдается при сжатии вдоль или поперёк волокон, наибольшее — при растяжении поперёк волокон, если трещина расположена в плоскости, перпендикулярной направлению действия усилия, а также при скалывании, если трещина совпадает с плоскостью скалывания. При изгибе наибольшее отрицательное влияние оказывает трещина, перпендикулярная направлению изгибающего усилия и расположенная в нейтральной плоскости. Здесь нормальные напряжения отсутствуют, но касательные напряжения максимальные и снижение прочности пропорционально уменьшению площади, работающей на скалывание. По данным, трещины не оказывают влияния на модуль упругости при растяжении и сжатии вдоль волокон, но сильно снижают модуль упругости при статическом изгибе в том случае, когда плоскость трещины перпендикулярна направлению изгибающего усилия.

Трещины — один из главных факторов снижения прочности сортиментов, применяемых в строительстве. Ограничения в допуске трещин объясняются также и тем, что они способствуют проникновению влаги и спор грибов вглубь сортимента.

 

Пороки формы ствола

 

Сбежистость. Для всех стволов деревьев характерно постепенное уменьшение диаметра в направлении от комля к вершине (сбег). Если на каждый метр высоты ствола (длины сортимента) диаметр уменьшается более чем на 1 см, то такое явление считается пороком — сбежистостью. Сбежистость измеряют как разность между комлевым и вершинным диаметрами у круглого сортимента (в комлевых брёвнах нижний диаметр измеряют на расстоянии 1 м от комлевого торца), а у необрезных пиломатериалов — между шириной комлевого и вершинного конца. Полученную разность относят к общей длине сортимента и выражают в сантиметрах на 1 м или в процентах.

Стволы лиственных пород более сбежисты, чем хвойных. Сильно сбежистые стволы у деревьев, выросших на свободе или в редком древостое. Чем выше бонитет насаждения, тем стволы полнодревеснее, т.е. менее сбежисты. Наименьшая сбежистость характерна для сортиментов, выпиленных из средней части ствола, наибольшая — из вершинной. Сбежистость увеличивает количество отходов при распиловке сортиментов и их лущении и косвенным образом влияет на прочность, так как становится причиной появления в пиломатериалах порока — радиального наклона волокон.

Закомелистость. Это такой случай сбежистости, когда наблюдается резкое увеличение диаметра в нижней части ствола; диаметр круглых лесоматериалов или ширина необрезной пилопродукции у комлевого торца более чем в 1,2 раза превышает диаметр (ширину) сортимента на расстоянии 1 м от этого торца.

Округлой закомелистость называется в том случае, если поперечное сечение комлевой части имеет форму, близкую к окружности. Ребристая закомелистость характеризуется многолопастной формой поперечного сечения. На боковой поверхности сортимента видны продольные углубления.

Закомелистость измеряют как разность диаметров (для необрезных пиломатериалов — ширин) комлевого торца и сечения на расстоянии 1 м от него. При ребристой закомелистости допускается определять разницу между максимальным и минимальным диаметром комлевого торца.

Овальность. Так называется эллипсовидность формы торца круглых лесоматериалов, при которой наибольший диаметр не менее чем в 1,5 раза превышает меньший. Порок измеряют как разность указанных диаметров. Овальность сопровождает крень или тяговую древесину.

Наросты. Так называют местные утолщения ствола. Они могут быть с гладкой или бугристой окоренной поверхностью и спящими почками (капы). Иногда капы можно отличить от сувелей по наличию на них побегов. Наросты образуются в результате неблагоприятного воздействия грибов, бактерий, вирусов, химических агентов, радиации, механических повреждений и т. п. Особенности формирования наростов, обусловленные нарушением ростовых процессов. На продольном разрезе сувеля годичные слои изогнуты и повторяют наружные очертания нароста. Для капов характерно свилеватое строение древесины. У хвойных пород образуются преимущественно сувели, у лиственных — наросты обоих типов. Свилеватость древесины капов и наличие в ней многочисленных следов спящих почек создает очень красивую текстуру на разрезах. Особенно декоративна текстура капов грецкого ореха. Прикорневые капы часто достигают значительных размеров.

У ореха и берёзы они могут весить сотни килограмм, а иногда и больше тонны. На стволах карельской березы часто образуются шаровидные утолщения с характерной текстурой. Древесина сувелей имеет большую усушку вдоль волокон (от 0,5 до 1,0 %), низкий модуль упругости и малую прочность при сжатии вдоль волокон. Древесина капов более плотная и твёрдая, чем нормальная стволовая древесина, и имеет менее выраженную анизотропию. Наросты измеряют по длине и ширине. Они затрудняют использование круглых лесоматериалов и осложняют их переработку, однако древесина капов высоко ценится как материал для художественных поделок и сырьё для облицовочного строганого шпона.

Кривизна. Искривление ствола по длине встречается у всех древесных пород. Вследствие потери верхушечного побега и замены его боковой ветвью, из-за наклона дерева в сторону лучшего освещения, при росте на горных склонах и по другим причинам ствол дерева может оказаться искривлённым. Различают простую и сложную кривизну, характеризующуюся соответственно одним или несколькими изгибами сортимента.

Простую кривизну измеряют как величину стрелы прогиба сортимента в месте его искривления (в процентах от протяжённости искривлённого участка сортимента). При раскряжевке длинного сортимента на короткие кривизна их оказывается меньше примерно во столько раз, на сколько равных частей был разрезан длинный сортимент. Сложную кривизну характеризуют величиной наибольшего искривления, измеряемого так же, как в случае простой кривизны.

Пороки формы ствола увеличивают количество отходов при распиловке и лущении круглых сортиментов и являются причиной появления радиального наклона волокон в пиломатериалах и шпоне.

 

Пороки строения древесины

 

Неправильное расположение волокон и годичных слоёв

 

Наклон волокон. Отклонение волокон от продольной оси сортимента (раньше этот порок назывался косослоем) встречается у всех пород. В круглых лесоматериалах наклон обусловлен природным спиральным расположением волокон; обнаруживается на боковой поверхности по направлению бороздок коры или в окоренных сортиментах по винтовым трещинам. В пилопродукции и шпоне различают две разновидности этого порока — тангенциальный и радиальный наклон. Тангенциальный наклон волокон обнаруживается на тангенциальном разрезе по отклонению направления смоляных ходов, сосудов, сердцевинных лучей, трещин и полосок грибных поражений от продольной оси сортимента.

Если указанные признаки выражены недостаточно чётко, то следует прочертить риски тонким, но не острым инструментом или провести пробное раскалывание вдоль волокон; отклонение риски от продольной оси сортимента или неплоскостность поверхности радиального раскола укажут на наличие порока.

Наклон волокон на тангенциальной поверхности пиломатериалов может не быть связан со спиральным расположением волокон в стволе дерева, а возникнуть в результате распиловки прямо-волокнистой доски (бруса) на мелкие детали при направлении резов под углом к продольной оси исходного сортимента. У такого порока в отличие от природного тангенциального наклона волокон одинаковые углы наклона волокон на противоположных сторонах сортимента.

Радиальный наклон волокон наблюдается при перерезании годичных слоёв на радиальной или близкой к ней поверхности пиломатериала. Указанная разновидность наклона волокон (по старой терминологии — искусственный косослой) получается при распиловке сильно сбежистых, закомелистых и кривых брёвен. Если резы пилы проходят параллельно продольной оси бревна, то годичные слои и, следовательно, волокна на радиальной поверхности пиломатериала оказываются под углом к ребру сортимента. В этом случае на тангенциальной поверхности пиломатериалов, а также на лущёном шпоне видны близко расположенные границы годичных слоёв.

Наклон волокон круглых лесоматериалов измеряют в наиболее типичном месте проявления порока — на боковой поверхности — как отклонение волокон от линии, параллельной продольной оси сортимента, на протяжении 1 м и выражают в процентах или сантиметрах. В комлевых брёвнах наклон волокон измеряют, отступив 1 м от нижнего торца. Допускается измерять порок на верхнем торце по хорде h в сантиметрах или долях диаметра торца. В пилопродукции наклон волокон измеряют как отклонение h на длине l, равной не менее двойной ширины сортимента (в процентах от длины этого участка по продольной оси).

В шпоне тангенциальный наклон измеряют так же, как в пилопродукции, а радиальный наклон — по средней ширине перерезанных годичных слоёв, которые подсчитывают на отрезке длиной 100 мм в том участке тангенциальной поверхности листа, где эти слои расположены наиболее тесно.

Чем больше наклон волокон, тем сильнее снижается прочность древесины. Наибольшее снижение прочности наблюдается при растяжении вдоль волокон, заметно снижается прочность при статическом изгибе; наименьшее влияние оказывает этот порок на прочность при сжатии вдоль волокон. По данным наклон волокон, равный 12%, вызывает снижение предела прочности сосны при сжатии вдоль волокон на 3 %, при статическом изгибе на 11 %, а при растяжении вдоль волокон на 14 %. Модуль упругости также существенно снижается при увеличении наклона волокон, особенно при сжатии вдоль волокон.

Наклон волокон увеличивает усушку сортиментов в продольном направлении и служит причиной образования винтовой покоробленности (крыловатости) пиломатериалов, скручивания столбов. Кроме того, наклон волокон затрудняет механическую обработку древесины и снижает её способность к изгибу.

Свилеватость. Так называется извилистое и беспорядочное расположение волокон, которое встречается чаще всего у лиственных пород.

Волнистая свилеватость выражается в более или менее упорядоченном расположении волнообразно изогнутых волокон и образует характерную струйчатую текстуру. Такое расположение волокон наблюдается преимущественно в комлевой части ствола, особенно в местах перехода ствола в корни.

Путаная свилеватость характеризуется беспорядочным расположением волокон; встречается главным образом в древесине наростов типа капов.

Обычно свилеватость представляет собой местный порок, так как ограничивается отдельными участками древесины, но иногда может обнаружиться на большом протяжении ствола, например, в карельской березе. Согласно исследованиям, для такой древесины характерно наличие крупных ложношироких сердцевинных лучей, содержащих скопления мелких паренхимных клеток. Своеобразный коричневатый узорчатый рисунок обусловливается бурым пигментом, находящимся в клетках ложношироких лучей и участков паренхимы.

Измерив ширину и длину свилеватой части поверхности, устанавливают процент площади поверхности сортимента, занятой пороком. Свилеватость снижает прочность при растяжении, увеличивает ударную вязкость и сопротивление раскалыванию. Механическая обработка свилеватой древесины затруднена. Вместе с тем свилеватость (особенно путаная) создаёт красивую текстуру, которая высоко ценится при использовании древесины в качестве декоративного материала, поэтому свилеватость следует считать условным пороком.

Завиток. Это местное искривление годичных слоёв у сучков и проростей. На боковых поверхностях пилопродукции и в шпоне заметны скобообразные, изогнутые или замкнутые концентрические контуры искривлённых годичных слоёв. Односторонним называется завиток, выходящий на одну или две смежные стороны сортимента, сквозным — выходящий на две противоположные стороны сортимента.

На боковых поверхностях пилопродукции и в шпоне измеряют ширину и длину завитка, а также подсчитывают число завитков на 1 м или на всей длине сортимента в пиломатериалах и заготовках и на 1 м или на всей поверхности листа в шпоне. Завитки, окружающие сучки, допустимые в данном сортименте, не учитываются.

Наибольшее снижение прочности наблюдается при наличии сквозных завитков, находящихся под действием растягивающих напряжений. Завитки снижают также ударную вязкость. Особенно опасны завитки для мелких сортиментов.

Реактивная древесина. В наклонённых и изогнутых стволах и ветвях образуется особая древесина, получившая в мировой ботанической литературе название реактивной. Этот порок возникает под действием силы тяжести, вызывающей перераспределение веществ, стимулирующих или подавляющих ростовые процессы, ветровой нагрузки, напряжений роста, осмотического давления и других факторов.

Крень. Этот порок строения древесины хвойных пород выражается в кажущемся увеличении ширины поздней зоны годичных слоёв. Креневая древесина лишь по цвету напоминает позднюю. Крень образуется преимущественно в сжатой зоне изогнутых или наклонённых стволов, т.е. на нижней, обращённой к земле стороне.

Сплошная крень обнаруживается на торцах стволов, длительно подвергавшихся изгибу, в виде тёмноокрашенного участка, занимающего иногда более половины сечения, которое имеет овальную форму. Сердцевина смещена в сторону участка нормальной древесины. В креневой древесине годичные слои значительно шире, а в пределах каждого годичного слоя переход от светлой к тёмной зоне менее резкий, чем в нормальной древесине. Обычно поверхность креневой древесины более гладкая, чем у нормальной древесины. Сплошная крень чаще наблюдается в комлевой части наклонённых стволов; её можно наблюдать и в растянутой зоне искривлённых стволов, а также в нижней (сжатой) зоне ветвей.

Местная крень возникает при кратковременном изгибе ствола или действии других факторов. На торце ствола она заметна в виде дугообразных участков, захватывающих один или несколько годичных слоев.

На боковых поверхностях пилопродукции и шпона сплошная и местная крень имеет вид тусклых тёмных полос различной ширины. Особенно часто встречается и хорошо заметна крень у спелодревесных пород — ели и пихты; в тёмноокрашенной ядровой зоне лиственницы, сосны, кедра крень видна хуже.

Крень измеряют по ширине и длине занятой ею зоны; можно также определять долю (в процентах) площади стороны сортимента, занятой этим пороком.

Креневые трахеиды имеют округлую форму поперечного сечения; остаются крупные межклетные пространства. Толщина стенок в 2 раза больше, чем в нормальных трахеидах.

У креневой древесины примерно на 10 % снижается содержание целлюлозы и увеличивается содержание лигнина. Плотность, торцовая твёрдость, прочность при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе повышаются, а предел прочности при растяжении вдоль волокон и ударная вязкость снижаются. Модули упругости вдоль волокон уменьшаются, а модули сдвига и модули упругости при сжатии поперёк волокон возрастают.

Усушка поперёк волокон у креневой древесины примерно в 2 раза меньше, чем у нормальной, однако усушка вдоль волокон (из-за большого угла наклона микрофибрилл) значительно увеличивается (в 10 раз и более). Это вызывает продольное коробление и растрескивание пилопродукции.

Предел гигроскопичности у креневой древесины ниже; снижается проницаемость древесины для жидкости и газов, что связано с меньшими размерами полостей трахеид и окаймлённых пор; падает водопоглощение.

Присутствие крени в балансах снижает выход химически чистой целлюлозы, увеличивает расходы на её отбелку. Из-за крени ухудшается качество древесной массы, используемой в бумажном производстве, зажимаются пилы при поперечном раскрое досок.

Тяговая древесина. Этот порок строения древесины лиственных пород по происхождению родственен крени, но в отличие от крени он образуется в верхней (растянутой) зоне искривлённых или наклонённых стволов и ветвей некоторых пород (бук, тополь и др.). У бука после валки дерева тяговая древесина может быть обнаружена по более светлой окраске с серебристым или перламутровым оттенком. Под действием света, воздуха, а также в результате удаления влаги при сушке тяговая древесина окрашивается в более тёмный коричневый цвет.

На торцах лесоматериалов тяговая древесина имеет вид дугообразных участков, отличающихся цветом и структурой (пушисто-бархатистой поверхностью) от нормальной древесины. На радиальной поверхности и в шпоне из древесины с хорошо видимыми годичными слоями (дуб, ясень) она наблюдается в виде узких полосок — тяжей. В лесоматериалах со слабо выраженными годичными слоями (из берёзы, клена) распознание порока затруднено. Способы измерения тяговой древесины такие же, как и для крени.

Содержание волокон либриформа в тяговой древесине увеличивается, они имеют меньший диаметр, но большую длину и значительно утолщённые стенки. В стенках волокон либриформа имеется мощный желатинозный слой, выстилающий внутреннюю поверхность (со стороны полости). Этот слой богат целлюлозой и не одревесневает. Общее содержание целлюлозы и золы выше, а лигнина и гемицеллюлоз ниже, чем у нормальной древесины.

Плотность тяговой древесины примерно на 10-30% выше, усушка вдоль волокон примерно в 2 раза больше, чем у нормальной древесины, однако снижение усушки поперёк волокон меньше, чем у креневой древесины. Прочность при сжатии вдоль волокон меньше, а прочность при растяжении вдоль волокон и ударная вязкость больше, чем у нормальной древесины.

 

Тяговая древесина затрудняет механическую обработку пиломатериалов, приводя к образованию ворсистых и мшистых поверхностей. Отделяющиеся при резании волокна забивают пазухи пил, и процесс пиления замедляется.

 

 

Нерегулярные анатомические образования

 

Ложное ядро. Так называется тёмноокрашенная внутренняя зона древесины лиственных пород (берёзы, бука, ольхи, осины, клёна, граба, липы и др.). Граница ложного ядра обычно не совпадает с годичными кольцами. От заболони оно отделено чаще тёмной, реже светлой (например, у берёзы) каймой.

Различают округлое, звездчатое и лопастное ложные ядра, окрашенные в тёмно-бурый или красно-бурый цвет, иногда с лиловым, фиолетовым или тёмно-зелёным оттенком. Встречается тёмная кайма, которая делит ядро на секции. На продольных разрезах заметна широкая полоса одного или нескольких из указанных цветов.

Причинами образования порока могут быть возрастная дифференциация тканей, раневая реакция дерева, воздействие грибов, влияние сильных морозов.

В круглых лесоматериалах ложное ядро измеряют по наименьшему диаметру окружности, в которую оно может быть вписано; в фанерном сырье (чураках) измеряют наименьшую ширину свободной от порока периферической зоны. В пилопродукции и шпоне измеряют размеры зоны, занятой пороком.

Ложное ядро ухудшает внешний вид древесины. Эта зона имеет пониженные проницаемость, прочность при растяжении вдоль волокон, ударную вязкость. При наличии ложного ядра уменьшается способность древесины к загибу. У берёзы ложное ядро легко растрескивается. По стойкости к загниванию ложное ядро часто превосходит заболонь.

Внутренняя заболонь. В древесине у дуба, ясеня (иногда и у других лиственных пород) в зоне ядра могут образовываться несколько смежных годичных слоёв, похожих на заболонь по цвету и другим свойствам. В круглых сортиментах на торцах среди тёмноокрашенной древесины ядра бывает заметно одно или несколько разной ширины колец светлого цвета. В пиломатериалах на радиальных или близких к ним поверхностях видны ровные светлые полосы. На тангенциальных поверхностях внутренняя заболонь наблюдается в виде более или менее широкой полосы, которая при перерезании годичных слоёв выклинивается. Внутренняя заболонь образуется вследствие нарушения нормальной деятельности камбия, которое вызвано морозами.

В круглых сортиментах измеряют наружный диаметр кольца внутренней заболони, а также ширину кольца. В пилопродукции и шпоне измеряют ширину и длину или площадь зоны, занятой пороком.

Внутренняя заболонь, как и нормальная заболонь, имеет значительно меньшую стойкость против загнивания, чем ядро, легко пропускает жидкости. Усушка древесины внутренней заболони несколько меньше, чем ядровой древесины.

Пятнистость. В древесине растущих деревьев лиственных пород вследствие раневой реакции, воздействия химических факторов, грибов и насекомых образуются сравнительно небольшие по размеру тёмноокрашенные участки древесины (по цвету напоминающие ядро и сердцевину).

Тангенциальная пятнистость чаще всего встречается у бука. Она заметна на торцах в виде вытянутых по годичному слою пятен шириной, примерно равной ширине годичного слоя, и длиной до 2 см, а иногда и более.

На тангенциальных разрезах видны продольные широкие полосы коричневого или серо-коричневого цвета, на радиальном разрезе — узкие полосы с резко выделяющимися на тёмном фоне сердцевинными лучами.

Радиальная пятнистость встречается у лиственных пород (чаще у берёзы), обычно ближе к центральной части ствола; на торцах сортиментов она заметна в виде небольших пятен тёмно-бурого, коричневого или тёмно-серого цвета, которые вытянуты преимущественно по радиальному направлению, т. е. вдоль сердцевинных лучей. На продольных разрезах пятнистость наблюдается в виде продольных полос, суживающихся по концам. Она возникает под воздействием грибов и насекомых, в результате повреждений коры птицами.

Прожилки, или сердцевинные повторения, постоянно встречаются в древесине берёзы, а также других лиственных пород (ольха, рябина и др. ). Прожилки хорошо заметны на радиальном разрезе в виде коричневых чёрточек, расположенных у границ годичного слоя. На тангенциальном разрезе они имеют петлеобразную форму. В шпоне различают разбросанные и расположенные скученно, в виде переплетающихся полосок, групповые прожилки. Сердцевинные повторения представляют собой микроаномалии строения древесины, вызванные различными причинами.

В круглых лесоматериалах пятнистость не учитывается. В пилопродукции и шпоне измеряют длину и ширину этого порока или процент от площади соответствующей поверхности сортимента. На механические свойства крупных сортиментов пятнистость существенного влияния не оказывает, однако в шпоне в местах крупных пятен радиальной пятнистости происходит растрескивание. Большое количество прожилок может снизить прочность шпона при растяжении.  

Сердцевина. В круглых сортиментах присутствие сердцевины неизбежно, поэтому в них она пороком не считается. В пилопродукции измеряют глубину залегания сердцевины, считая от ближайшей пласти или кромки. Сердцевина и примыкающая к ней ювенильная древесина существенно снижают прочность сортиментов малого сечения. В крупных пиленых сортиментах присутствие сердцевины нежелательно из-за многочисленных заросших сучков вокруг неё. Кроме того, сортименты, выпиленные таким образом, что в них оказывается сердцевина, при сушке, как правило, растрескиваются вследствие анизотропии усушки. Сердцевина легко загнивает.

Смещенная сердцевина. Порок выражается в эксцентричном расположении сердцевины, затрудняющем использование круглых лесоматериалов; он указывает на наличие реактивной древесины.

Двойная сердцевина. В сортиментах, выпиленных из ствола вблизи его разделения на отдельные вершины, могут быть обнаружены две сердцевины, а иногда и более. Каждая сердцевина имеет свою систему годичных слоёв и по периферии ствола окружена общей системой годичных слоёв. Сечение ствола принимает овальную форму.

В пилопродукции и шпоне измеряют длину участка с двойной сердцевиной, а в круглых лесоматериалах только отмечают наличие этого порока. Пиленые сортименты с двойной сердцевиной сильнее коробятся и растрескиваются. Распиловка и лущение круглых сортиментов затруднены и сопровождаются увеличением количества отходов.

Пасынок и глазки. В эту подгруппу включены очень крупные или, наоборот, крайне малые сучки.

Пасынок представляет собой отставшую в росте или отмершую вторую вершину ствола, которая пронизывает сортимент под острым углом к его продольной оси на значительном протяжении. В круглых лесоматериалах пасынок имеет вид сильно вытянутого овала, в пилопродукции и шпоне — полосы или овала с самостоятельной системой годичных слоёв. Порок измеряют по наименьшему диаметру его сечения. Пасынок нарушает однородность строения древесины, а в пилопродукции — и целостность, снижает прочность, особенно при изгибе и растяжении.

Глазки — это следы не развившихся в побег спящих почек, которые обнаруживаются в пилопродукции и шпоне. Диаметр глазков не более 5 мм. Различают глазки разбросанные и групповые (три глазка и более на расстоянии друг от друга менее 10 мм). Кроме того, в шпоне выделяют светлые, почти не отличающиеся по цвету от окружающей древесины, и тёмные глазки. При наличии разбросанных глазков определяют их число, а при наличии групповых — ширину занимаемой ими зоны. В мелких сортиментах глазки, особенно находящиеся в растянутой зоне опасного сечения, снижают прочность при статическом изгибе и ударную вязкость.

 

Раны

 

Сухобокость. Так называется наружное одностороннее омертвление ствола. Лишенный коры углубленный участок вытянут по длине сортимента, по краям имеет наплывы (рис. 1). Этот порок встречается у всех пород; образуется он вследствие обдира, ушиба, ожога или перегрева коры растущего дерева. У хвойных пород сухобокость сопровождается повышенной смолистостью. В области сухобокости часто появляется заболонная грибная окраска; ядровые окраски и гнили в этом случае смещены в наружные зоны древесины. В круглых сортиментах порок измеряют по глубине, ширине и длине. Сухобокость изменяет правильную форму круглых сортиментов, вызывает завитки и нарушает целостность древесины у мест наплывов, снижает выход пиломатериалов и шпона.

Прорость. Так называется зарастающая или заросшая рана, содержащая кору и омертвелую древесину. При частичном зарастании рана легко обнаруживается на боковой поверхности ствола. При полном зарастании прорость видна только на торце как отлуповидная щель и внутренняя радиальная трещина, заполненная остатками коры.

Различают прорость открытую, выходящую только на боковую поверхность любого сортимента или на боковую поверхность и торец, и закрытую, которая обнаруживается только на торцах круглых лесоматериалов и пилопродукции. Открытая прорость имеет ширину менее 2 см, что позволяет отличать её от более широкой раны — сухобокости.

В пилопродукции и шпоне среди открытых проростей выделяют одностороннюю, выходящую на одну или две смежные боковые стороны сортимента, и сквозную, выходящую на две противоположные боковые стороны сортимента.

Кроме того, в шпоне могут быть ещё такие разновидности проростей: сросшаяся — след от закрытой прорости в виде вытянутого участка (шва) свилеватой древесины; светлая — прорость, близкая по цвету к окружающей древесине, и тёмная — прорость, содержащая включение коры или значительно отличающаяся по цвету от окружающей древесины.

В круглых лесоматериалах открытую и закрытую прорости измеряют по наименьшей толщине сердцевинной вырезки (доски), в которую она может быть вписана. В пиломатериалах прорости измеряют по глубине, ширине, длине, а также учитывают их число в штуках на 1 м длины или на всю сторону сортимента, в шпоне — измеряют по длине и учитывают число в штуках на 1 м2 или на всю площадь листа.

Прорость нарушает целостность древесины и сопровождается искривлением годичных слоёв. Степень влияния проростей на качество древесины зависит от их разновидности, размеров, местоположения, количества, а также от характера сортимента.

Рак. Это рана, возникающая на поверхности ствола растущего дерева в результате деятельности грибов и бактерий. Рак может быть открытым (в виде незаросшей раны с плоским или неровным дном, ступенчатыми краями и наплывами у периферии) или закрытым (в виде заросшей раны с ненормальными утолщениями тканей коры и древесины возле поражённых мест). Этот порок встречается у лиственных и хвойных пород. У хвойных пород он сопровождается сильным смолотечением и засмолением древесины. Открытый рак измеряют по ширине, длине и глубине раны, закрытый — по длине и толщине вздутия.

При этом пороке нарушается правильная форма круглых сортиментов. В связи с изменением строения и повышенной смолистостью древесины у хвойных пород затрудняется использование сортиментов по назначению.

 

Ненормальные отложения в древесине

 

Засмолок. Так называется обильно пропитанный смолой участок древесины, образующийся вследствие ранения стволов хвойных пород. Чаще всего засмолки встречаются у сосны. На круглых сортиментах они обнаруживаются по наличию ран и по скоплению смолы. Засмолённые участки темнее окружающей нормальной древесины и в тонких сортиментах просвечивают.

Порок измеряют по длине, ширине и глубине или площади засмолённого участка. Засмолённая древесина имеет значительно меньшую водопроницаемость, влаго- и водопоглощение, но большую плотность и пониженную ударную вязкость; теплота сгорания пропитанной смолой древесины по данным увеличивается (на 30 % при смолистости 45 %). Засмолённая древесина имеет повышенную стойкость к загниванию, но плохо отделывается и склеивается.

Кармашек. Этот порок, который назывался ранее смоляным кармашком, представляет собой полость внутри или между годичных слоёв, заполненную смолой или камедями. Такие смоловместилища встречаются у хвойных пород, содержащих смоляные ходы в древесине, особенно часто у ели. На торцах видны дугообразные трещины — луночки, плоской стороной обращённые к центру ствола, а выпуклой — к его периферии (рис. 1). На тангенциальной поверхности кармашки представляют собой углубления в виде овала, вытянутого в продольном направлении; на радиальном разрезе они имеют вид коротких щелей.

В пилопродукции различают односторонний кармашек, выходящий на одну или две смежные стороны сортимента, и сквозной, выходящий на две противоположные стороны. Размеры кармашков у ели сибирской могут колебаться от нескольких миллиметров до 10-15 см. Кармашки возникают в результате подкорового повреждения камбия при нагревании отдельных участков ствола солнечными лучами в морозный период.

Мелкие кармашки могут образовываться и от повреждения насекомыми. Для улучшения добычи живицы из ели можно создавать кармашки искусственным путем, нанося специальным инструментом крупные подкоровые повреждения камбия.

Кармашки измеряют по глубине, ширине и длине, а также учитывают их число в штуках (в пилопродукции — на 1 м длины или на всю длину сортимента, в шпоне — на 1 м2 или на всю площадь листа). Вытекающая из кармашков смола препятствует отделке и склейке деталей изделий. В мелких деталях кармашки могут существенно снизить прочность древесины.

Водослой. Это участки ядра или спелой древесины с повышенной влажностью в свежесрубленном состоянии. Порок встречается в комлевой части ствола как у хвойных пород (у сосны, кедра и особенно часто у ели и пихты), так и у лиственных (осины, ильма, тополя и др.).

На торцах лесоматериалов при указанном пороке видны тёмные пятна различной формы, а на продольных разрезах заметны полосы. После высыхания пятна водослоя бледнеют, и на этих участках древесины появляются мелкие трещинки. Влажность сосны и ели в зоне водослоя в 3-4 раза превышает влажность здоровой древесины (ядра или спелой древесины).

В круглых лесоматериалах водослой измеряют по наименьшей толщине сердцевинной вырезки (доски), по наименьшему диаметру окружности, в которые он может быть вписан, или по площади зоны, занятой пороком. В пилопродукции измеряют ширину и длину или площадь зоны, занятой пороком.

Причины образования водослоя окончательно не установлены. Некоторые исследователи считают, что этот порок в древесине ильма, тополя, пихты и некоторых других пород вызывается деятельностью бактерий. В ряде работ возникновение водослоя связывают с проникновением дождевой воды через незаросшие сучки. Один из учёных высказывает предположение о грибной природе водослоя у осины, в которой механические свойства снижаются в среднем на 10% (особенно заметно падает ударная вязкость). Водослойная древесина отличается от здоровой повышенной усушкой и разбуханием. Замечено повышение предела гигроскопичности. Водослой затрудняет пропитку древесины антисептиками. Повышенная способность к водопоглощению может служить причиной утопа при сплаве. Согласно исследованиям, образование водослоя у ели и сосны связано с перенасыщенностью почвы влагой. Отмечается значительная хрупкость водослойной древесины указанных пород. Наличие трещин в центральной зоне водослоя у растущих деревьев и образование трещин при подсыхании срубленной древесины снижает выход высококачественных пиломатериалов.  

Особенности различных видов древесины для паркетных досок

Деревянный пол создает уют в любом помещении, считается достойной экологичной альтернативой другим напольным покрытиям, поэтому пользуется все большей популярностью среди покупателей. Паркетная доска отличается привлекательным видом, эстетично смотрится в любом интерьере, а различные варианты рисунков и оттенков украсят любую комнату. Благодаря износостойкости, практичности, простоте в уходе, разнообразии вариантов покрытий, деревянный пол можно применять в жилых помещениях, а также в общественных местах. Различные по размеру доски состоят из нескольких слоев, каждый из которых отвечает за долговечность и прочность отдельного элемента.

Производство паркетного покрытия

Качество изделия, его износостойкость, эстетичный вид зависит от используемой древесины, подготовительных работ по селекции сырья, процесса обработки и качества клеящего материала.

Выбор сырья относится к основному производственному этапу. На складе или в другом хранилище происходит осмотр древесины, выявление дефектов, которые затруднят обработку и испортят внешний эстетичный вид готового изделия. Сортируют материал по породам, отделяя более ценное по стоимости сырье, бракованные не допускаются к следующим этапам изготовления паркетной доски.

На производстве оборудованы специальные сушильные камеры, в которых древесное сырье пару месяцев подвергается высоким температурам без доступа воздуха. Это способствует уплотнению текстуры, увеличению плотности и устойчивости к деформациям. Потом происходит естественное охлаждение термически обработанной древесины. Различные формы высушенные материалы приобретают в специальном цехе на фрезерных станках, шлифовальных машинках, торцевых и строгальных механизмах.

Дорогие породы дерева используются для формирования верхнего слоя паркетной доски, а менее ценная древесина, например, лиственница или сосна, — для среднего и нижнего слоев. К внешней облицовке приступают после формирования двух нижних прослоек. Ценную древесину распускают на полоски, которые подвергаются обработке на фрезерном станке. Верхний слой укладывается волокнами вдоль доски, чтобы увеличить прочность и предотвратить деформацию изделия после укладки. Все слои склеивают между собой и прессуются с помощью специального механизма, потом облицовка несколько раз покрывается лаком.

Полученные изделия отличаются между собой по составу древесных пород, цвету, плотности материала и рисунку. Различные формы и цвета штучного материала применяются для создания рисунков на полу. На современном производстве древесине могут придавать различные оттенки, изменять текстуру поверхности, делать ее шероховатой, специально состаривать и придавать другие свойства.

Стоимость готового изделия зависит не только от ценности породы, но также от количества ламелей. Производство однополосных досок считается наиболее дорогим. Поверхность изделий защищается лаками или маслами, которые придают насыщенность цвета и выравнивание. Многоэтапная обработка, трехслойная структура придает паркетной доске отличную звукоизоляцию без накапливания вредной для здоровья электростатики.

Породы древесины для паркета

Паркетная доска изготавливается из нескольких пород деревьев, которые обладают определенным цветом, износостойкими свойствами, различаются по стоимости и распространенности в определенном регионе мира. Материал различается по цвету, рисункам годичных колец, фактуре и другим характеристикам.

Популярны в производстве деревянного напольного покрытия такие породы:

  • Дуб. Наиболее используемый материал, универсальный по цветовой гамме и текстуре, отлично сочетается с любым интерьером, имеет эстетичный внешний вид. Характерно, что дубовый пол со временем не портится, а только становится прочнее, не теряет окраску, сохраняя благородные оттенки. Древесина имеет ярко выраженные годовые кольца, поэтому дубовый пол выделяется среди других деревянных покрытий. Переносимость влаги у дуба довольно высокая, но все же зависит от местности его произрастания. Выросшее в сухих условиях дерево прочное, неупругое, с желтоватым оттенком. Дуб, произрастающий в гористом регионе, отличается розоватым оттенком, а северные деревья обладают наибольшей прочностью, адаптируясь в суровых климатических условиях. Особенным материалом считается мореный дуб, которому придается темно-фиолетовый оттенок с помощью специальной технологии (морения), на такой древесине слегка видны серебристые прожилки.
  • Лиственница. Не поддается гниению и влиянию вредных микроорганизмов за счет содержания специальных смольных веществ. Древесина устойчива деформации, имеет ярко выраженные годичные кольца, золотистый оттенок. Материал популярен за счет его натурального золотистого цвета, который значительно осветляет помещение и зрительно расширяет пространство. По стабильности материалы из лиственницы стоит в одном ряду с дубом.
  • Береза. Обладает эстетическим видом, оттенки варьируются от молочно-белого до желтоватого или с розовинкой. Из древесины со слабо выраженными годичными кольцами получается паркетная доска без узора, характеризуется невысокой стабильностью, поэтому подвержена изменениям при частых резких перепадах уровня влаги. Кроме того, дерево следует защищать от гниения с помощью специальных антисептиков. Исключительными качественными характеристиками обладает карельская береза, рисунок которой после обработки похож на «мраморный». Такой сорт древесины относится к дорогим породам, поэтому полученные из него изделия ценятся дороже, чем обычная береза. Паркетная доска из карельского дерева применяется фрагментарно в декоративном рисунке и редко используется полностью в напольном покрытии.
  • Бук. Отличается необычным узором, гладкой текстурой без сучьев, оттенки варьируются от светлых до розоватых. Наряду с этим, подвержен деформации под воздействием влаги, перепадов температуры, а также механическим повреждениям от упавших предметов, когтей животных. Влажность в помещении с буковым покрытием не должна превышать 55%.
  • Ясень. Древесина обладает упругостью и эластичностью, поэтому очень удобна в обработке. Паркет из ясеня можно подвергать окраске, применять эффект старения, тонировать. Гамма оттенков древесины варьируется от светлого до желтого или розового, поэтому ясень отлично подходит для создания интересных дизайнерских решений.
  • Клен. Древесина этой породы отражает свет, поскольку обладает характерным блеском, особенно при солнечном свете. Годичные кольца на паркете из клена почти не выражены, поэтому поверхность получается чистая. Светлые оттенки визуально расширяют помещение, добавляя в него свет даже в пасмурную погоду. Для изготовления паркетной доски используется канадский клен, отличающийся прочностью и отсутствием сучков.
  • Вишня. Необычные, от темно-розового до почти черного, оттенки древесины делают привлекательным такое напольное покрытие. Вишня проста в обработке, имеет небольшую жесткость и среднюю гибкость. Особенно интересно смотрится темно-бордовый оттенок, которого нет ни у одного другого дерева. Для вишни также характерны темные вкрапления, годичные кольца, необычная матовая и гладкая поверхность. Наиболее популярна среди покупателей американская вишня.
  • Бамбук. Паркетное покрытие, оттенки которого варьируются от темного кофейного до светло-желтого. Изготовляется из бамбуковых волокон, горизонтально или вертикально склеенных после специальной обработки, потом покрываются лаком. Популярность паркетной доски из бамбука обусловлена приемлемой ценой, устойчивостью к механическим повреждениям, деформации под влиянием влаги. Такой материал считается экологичным и привлекает интерес дизайнеров для создания необычного интерьера.

На производстве выпускают также доски из других пород деревьев, произрастающих в различных уголках планеты. Они отличаются плотностью, устойчивостью к деформациям, оттенками. В современном напольном покрытии используются одинаковые или различные виды древесины для создания необычных рисунков и смелых дизайнерских решений.

Оттенки древесины

Обработка на производстве не может кардинально изменить первоначальный цвет древесины, поэтому каждая порода сохраняет уникальные оттенки и выраженность прожилок. Это позволяет разнообразить интерьер и подобрать паркетные доски на любой вкус.

Для создания паркета с золотистыми и желтыми оттенками используют тик или оливу. Тик устойчив к деформациям и хорошо отталкивает влагу, а олива обладает необычным светло-янтарным цветом.

Кроме вишни и бука, розовым оттенком обладает также груша, имеющая среднюю твердость древесины и слабо выраженные годовые кольца. Ольха также дает розовый цвет, хорошо переносит процедуру сушки, не деформируется, при небольших показателях твердости, такая древесина устойчива к влаге, грибкам и различным вредителям.

Тем, кто предпочитает красные оттенки, следует обратить внимание на махагон, которому присущ красно-коричневый цвет с характерным волокнистым рисунком. Древесина устойчива к механическим повреждениям за счет высокой плотности, слабо подвержена деформациям и хорошо поддается обработке, в том числе шлифованию. Паркетная доска из ярры напоминает по внешнему виду махагон, имеет оттенки от красноватого до темно-бордового. Древесина этого эвкалиптового дерева с возрастом темнеет и легко поддается шлифовке. К красным породам деревьев также относятся дуссия, которая может иметь и желтую древесину.

Американский падук и кемпас относятся к красным сортам деревьев. Падук отличается кораллово-красным оттенком, который постепенно приобретает темный насыщенный тон. В помещениях, где существует высокая механическая нагрузка на напольное покрытие, рекомендуется использовать кемпас. Устойчивая к истиранию красноватая древесина обладает высокой твердостью, но во избежание деформации следует поддерживать оптимальную температуру в помещении без резких перепадов.

Благородным коричневым оттенком обладает сорт мербау. Древесина этой породы имеет коричневого или желтого цвета прожилки, темнеющие со временем, выравнивая тон материала. Необычным темно-малиновым цветом обладает сукупира, которую легко обрабатывать с помощью шлифовки. Ее отличительной чертой также являются желтые прожилки.

Темные шоколадные и красноватые оттенки присущи джакаранде. Массивная и плотная древесина приобретает красивую поверхность после полирования. Ореховые оттенки варьируются от светло-коричневых до темных, в зависимости от климатических условий и почв, где произрастало дерево. Оттенками от светло-кофейного до коричневого с выраженными прожилками обладает мутения.

Сорта паркетных досок

Паркетные доски разделяются по сортам, зависящим от наличия трещин, текстуры древесины, оттенков, отсутствия сучков:

  • Селект. Строгое соответствие по цвету и текстуре всей партии материала. Стандартный сорт исключает наличие сучьев, различных трещин, четкое соответствие размерам друг друга и хорошая стыковка в замках.
  • Натур. В таком сорте допускается незначительное отличие в оттенках деревянных досок из одной партии. Допускается наличие небольших трещинок или других незначительных отметок в виде зазубринок. Такой внешний вид характерный для определенных видов древесины, но это не влияет на качество самого дерева и прочность напольного покрытия.
  • Рустик. Наиболее недорогостоящий материал для любителей создавать необычный интерьер из отличающихся по цвету досок. Здесь нет ограничений по оттенкам, поэтому рустик выгодно применять в помещениях, где ежедневно существуют большие механические нагрузки.

Твердые породы древесины

Для определения твердости материалов (в том числе древесины) используют различные методы. Для определения твердости чаще всего проводят испытания по методам Бринелля и Роквелла.

По методу Бриннеля в материал под нагрузкой вдавливают стальной шарик, затем измеряют глубину вдавливания. После этого по формулам вычисляют твердость в единицах, обозначаемых НВ.

При изучении твердости по Роквеллу в материал вдавливается также стальной шарик или (для наиболее твердых материалов) алмазный конус. Твердость, в зависимости от используемой шкалы измерений, обозначается как HRA, HRB и HRC.

По результатам измерений составлен перечень видов древесины по твердости. Ниже приводится перечень пород древесины, от более твердых до самых мягких (по Бринеллю).

Ятоба

Это тропическое дерево имеет очень прочную древесину, ее твердость равна 7НВ. Родина ятобы – влажные тропики Южной и Центральной Америки. Древесина достаточно светлая, сероватая в заболони. Сердцевина имеет красный, красно-коричневый или темный оранжевый цвет, в нем наблюдается желтая, оранжевая и красная полосчатость. Распил дерева темнеет в течение 6 -7 дней и становится кирпично-красным. Ятобу называют «бразильской» или «южноамериканской вишней».

Высота зрелого дерева достигает 40 метров. Древесина идет на изготовления мебели, напольной и паркетной доски. Из ятобы делают элементы декоративной отделки интерьера.

Сукупира

Твердость древесины равна 5.6НВ. Сукупира растет только в тропических лесах Амазонии. Высота зрелого дерева достигает 30 метров. Ядро ствола состоит из красно-коричневой «тусклой» древесины. Внешняя часть, заболонь, более светлая, белесая. В распиле ясно видны желтые полосы паренхимной материи. Текстура сукупиры своеобразна и отличается от структур других пород древесины. Она красива, а маслянистые вещества, содержащиеся в древесине, делают ее устойчивой к разрушению жуками древоточцами и грибами. Используется сукупира для изготовления напольной доски, паркетной доски и мебели. Древесина с трудом поддается распиловке, но хорошо принимает шлифовку и полировку.

Мутения

Твердость древесины мутении — 5НВ.

Это дерево растет во влажных тропиках Западной Африки. Оно вырастает 60 м в высоту. Древесина мутении коричневая, как у грецкого ореха, оливковая с коричневатым оттенком. Особенную красоту материалу придают «лучи» фиолетового цвета. По структуре древесина мутении похожа на древесину тика.

Мутения используется для изготовления напольной доски, мебели и элементов внутренней отделки зданий.

Мербау

Твердость древесины мербау составляет 4.9НВ. Родина мербау – влажные тропики Папуа и Новой Гвинеи и леса юго-востока Азии. Взрослое дерево мербау вырастает до 30 метров. Древесина плотная (вес кубического метра достигает 800 кг), сердцевина окрашена в светлый оранжевый цвет или желтый цвет. Заболонь мербау светло-желтая. Дерево со временем темнеет, становится бронзовым или коричневым, с серебристым отливом. Волокна прямые или извилистые, они создают красивую текстуру. Мербау устойчиво к воздействию влаги и пригодно для декорирования ванных комнат. Из древесины мербау делают паркетную доску, мебель, из нее строят прочные, долговечные здания.

Клен канадский

Существует 200 клена, произрастающего в Евразии и Северной Америке. Древесина канадского клена имеет твердость, равную 4.8НВ.

Клен вырастает в высоту до 20 метров. Древесина его белая, однородная по структуре, с хорошо заметными годичными кольцами. На срезе ясно видны сердцевидные лучи светлой серой окраски. Клен не набухает от воды и хорошо гнется при обработке паром.

Большая часть кленовой древесины идет на изготовление мебели, паркетной доски, оружейных прикладов, фанеры, музыкальных инструментов, шкатулок, резных изделий народных промыслов, старинной деревянной посуды. Клен хорошо режется и легко полируется.

Ярра австралийская эвкалиптовая

Твердость ярры австралийской по Бриннелю — 4.7-5 HB. Дерево вырастает до 35-40 м, до высоты примерно 20 м вообще не имеет сучков, что положительно влияет на качество древесины. Цвет древесины у молодых деревьев разнообразен – от розоватых до насыщенных фиолетовых оттенков. У зрелых деревьев древесина темно-красная. Спил на воздухе темнеет, становясь багрово-красным. Изделия из этого дерева очень красивы, но готовый материал склонен к растрескиванию и изменению формы при сушке. Поэтому обработка пиломатериала ведется после высушивания. Ярра хорошо режется и полируется. Из древесины делают шпон, паркет, мебель, музыкальные инструменты, спортивный инвентарь. В Австралии из нее строят мосты, здания, причалы, телеграфные столбы.

Ярра амазонская

Твердость ярры амазонской около 6НВ, ее родина – Южная Америка. Ярра амазонская имеет темный красноватый или сливовый цвет сердцевины. Заболонь дерева более светлая желтоватая, либо коричневатая. Древесина ярры амазонской темнеет от воздействия воздуха и влаги, ее текстура состоит из мелких волокон, резкой границы между заболонью и сердцевиной не наблюдается. Ярра амазонская обрабатывается тяжело, но хорошо полируется и гнется. Эта древесина используется как материал для строительства зданий и лодок, из нее делают мебель и самые разнообразные вещи.

Розовое дерево

Твердость розового дерева – 4.4НВ, растет оно только в лесах Гватемалы и Бразилии и дает один из самых дорогих видов древесины. Высота взрослого дерева — 25-28 метров. Древесина имеет запах свежих роз и яркую окраску (розовая и темно-красная, полосчатая сердцевина и желтая заболонь). Из стружки розового дерева получают ароматическое масло, которое используется в парфюмерной промышленности и косметологии.

Розовое дерево прекрасно высушивается, пилится, режется и отлично полируется. Из него делают декоративные ящики и шкатулки для сигар (хьюмидоры), музыкальные инструменты, сувенирную продукцию и деревянные элементы подарочного оружия, декоративные элементы интерьера.

Ясень

Твердость древесины ясеня – 4НВ. Это очень распространенная порода дерева, оно растет повсеместно в Европе и Азии (ясень европейский) и на американском континенте (ясень американский). Зрелое дерево вырастает до 35 и более метров в высоту. Древесина молодых деревьев однородная, светлая, слегка сероватая. У взрослых деревьев цвет сердцевины бурый, коричневый, серый. Некоторые виды ясеня имеют ядро и заболонь красноватых и желтоватых оттенков.

Волокно древесины прямое, а структура дерева относится к крупно сложным и напоминает структуру дуба. Годичные кольца хорошо видны и создают полосчатый узор. Древесные лучи также развиты, особенно в нижней части ствола.

Область применения этого вида древесины велика, из нее делают доски различных размеров, фанеру, мебель, в том числе гнутую, шпон. В Средневековье и в древности из ясеня делали оружие, охотничий инвентарь, осадные боевые орудия и катапульты.

Дуб

Твердость дуба равна 3. 8НВ. Известно 600 видов этого дерева. Древесина у дуба устойчивая к атмосферному воздуху и не гниет при воздействии воды.

Цвет древесины белый, желтоватый, коричневатый различных оттенков, с хорошо выраженными годовыми кольцами. Заболонь у некоторых видов дуба значительно белее ядра.

Дуб, несколько столетий пролежавший на дне водоема, не сгнивает и не разлагается, но становится прочным, очень твердым материалом темно-коричневого или почти черного цвета.

Структура древесины имеет высокие декоративные свойства, хорошо режется и полируется. Дуб — ценная порода дерева, из него делают самые разнообразные вещи: мебель, паркетную доску, деревянные детали вагонов и другого транспорта, бочки.

Мореный дуб – ценный материал для художественной резьбы, изготовления резных панелей, лестниц, перилл, мебели, дверей и наличников, элементов интерьера, деревянной скульптуры. Этот материал до сих пор используют в кораблестроении (лестницы, перила, пол, отделка).

Бук

Твердость бука – 3. 8 НВ, распространен этот вид в центральной и западной части Европы, высота зрелого дерева достигает 35 метров. Волокно бука ровное и прямое, без свилей и дефектов. Древесина бука имеет желтоватую или розоватую окраску, по структуре это однородный, плотный материал. Зрелые деревья в возрасте более 80-85 лет имеют красную сердцевину. Эта неравномерность исчезает после пропаривания древесины, эта процедура придает буку однородный коричневый, немного красноватый цвет.

Пропаренный бук хорошо гнётся, из него делают мебель в стиле венских стульев, гнутые детали кресел и другой мебели.

Бук хорошо зарекомендовал себя как строительный материал, он является сырьем для производства целлюлозы. Из него также делают доски, шпон, фанеру, мебель, стружку, вискозу. Всего насчитывается около 2оо видов применений этого дерева.

Рябина

Твердость рябины равна 3НВ. Это дерево широко распространено, существует 48 видов рябины.

Древесина рябины используется ограниченно, она значительно уменьшается в объеме при сушке и обладает высокой огнестойкостью.

Заболонь рябины, в зависимости от вида, белая с красным оттенком или светлая желтоватая. Ядро рябины темное, коричневое или красновато-коричневое.

Это дерево не вырубают в промышленных масштабах. Его заготавливают ограниченно для изготовления мебели, сувениров, деревянных рукоятей инструмента.

Яблоня

Древесина яблони мягкая или средней твердости. У яблони коричневато-красная сердцевина и белая, красноватая заболонь. Годовые кольца обычно хорошо выражены, волокна древесины прямолинейные и волнистые. Недостаток древесины яблони состоит в том, что в ней может поселиться древоточец и привести в негодность мебель и прочие изделия. Плотная структура яблони позволяет делать очень тонкую и изящную резьбу.

 

Груша

Древесина груши плотная и вязкая, твердая и тяжелая по весу. При сушке материал сильно теряет в весе из-за усадки. Цвет древесины ровный, коричневый, с розовым оттенком. Рисунок годичных слоев на срезе почти не виден. После высушивания древесина груши пригодна для изготовления как мебели, мелких предметов, шкатулок и сувениров. В высушенном виде материал не теряет форму, что позволяет делать из него музыкальные инструменты. Несколько десятилетий назад из груши делали кульманы, чертежные принадлежности и детали приборов.

Орех

Орех европейский (грецкий орех) растет в южной части Европы и в Малой Азии. Твердость древесины равна 5НВ. Орех дает дорогую древесину, очень ценимую любителями натуральных материалов. Древесина ореха имеет ровную, параллельную структуру волокон, на отдельных участках волокна создают волнообразные искривления. Более светлой древесиной обладают деревья, живущие в северных участках ареала, южные сорта древесины – темнее и дороже.

Древесина в ядре темно коричневая, либо серая. Заболонь светлая серая, коричневатая, различных оттенков. Древесина грецкого ореха – качественное сырье для производства мебели, паркета и шпоны, скульптур, сувениров. Готовые изделия из ореха может испортить жук древоточец.

Орех американский обладает теми же свойствами, что и грецкий орех, но твердость его древесины меньше и равна 4НВ.

Вишня (черешня)

Твердость древесины вишни (черешни) – 3.5 НВ. В деревообработке используется как европейская, так и американская вишня. Дерево вырастает до высоты 25 метров. Из древесины вишни производят шпон и мебель ограниченными партиями, рукояти инструмента, сувениры, игрушки. Изделия из вишни должны использоваться внутри помещения, так как атмосферные осадки способствуют гниению и разрушению дерева. Жуки древоточцы тоже могут испортить древесину.

Материал ядра у вишни темный, коричневый, иногда с красным оттенкам. Заболонь светлая желтоватая. На срезе хорошо просматриваются годичные кольца. Структура древесины тонко и мелко полосчатая. У американской вишни заболонь более темная, чем у европейской.

Береза

Твердость древесины березы европейской — 3НВ, карельской (скандинавской) — 3.5НВ. Древесина березы прочная, однородная, белого либо желтоватого цвета. У европейской березы древесина белее, чем у карельской.

Американская береза отличается распространением свилей, в отличие от древесины европейских видов.

Береза упругая и хорошо поддается любым инструментам для точения и резьбы. Структура древесины очень нежна и красива, особенно контрастен и оригинален рисунок у карельской березы после морения.

Древесина березы широко используется в самых различных отраслях. Она хороша для изготовления светлой мебели и музыкальных инструментов, рукоятей, сувениров и игрушек. Из березы делают веретена, катушки и шпульки для наматывания нитей в текстильном производстве.

Вяз

Твердость древесины вяза — 3НВ. Насчитывается 35 видов этого дерева. В высоту вяз вырастает до 40 метров. Заболонь у вяза светло-коричневая, сердцевина дерева значительно темнее. Она хорошо развита у зрелых деревьев. На срезе заметны годичные кольца и сердцевина хорошо отделяется от заболони.

Вяз хорошо принимает полировку и обработку любым инструментом. Это прочная, хорошо гнущаяся древесины, из нее получаются качественные дуги и ободы, мебель, фанера, предметы интерьера транспортных средств. Вяз – любимое дерево городских озеленителей.

Каштан (конский)

Древесина каштана светлая, почти белая, со слегка волнистой структурой. Она мягкая, однородная и вязкая. Каштан устойчив к поражению грибами и воздействию жуков древоточцев. Из этого материала получается красивая паркетная доска и мебель. Древесины каштана хорошо принимает полировку и любую обработку.

Твердые хвойные породы — лиственница и можжевельник

Лиственница

Твердость древесины лиственницы — 2.6НВ. Ствол дерева имеет ядро темной красноватой окраски. Заболонь лиственницы более светлая, желтовато-красная. Заболонь отделяется от ядра четкой границей, годичные кольца на срезе дерева видны хорошо.

Лиственница прекрасно противостоит процессам гниения. Дома, построенные из этого дерева, стоят сотни лет, пиломатериал дает незначительную усадку.

Древесина лиственницы вязкая, и ее обработка – трудоемкий и не быстрый процесс. Воздействие воды в разы повышает твердость лиственной древесины и ее сопротивляемость процессам разрушения (вымоченная древесина «твердая, как камень»). Плотины, столбы и мосты из этого материала служат десятилетиями. Из лиственницы строят дома, изготавливают доски, мебель, скульптуры для открытого воздуха.

Можжевельник – твердая порода хвойного дерева, включающая 70 видов. Для можжевельника характерен своеобразный хвойный запах древесины, который сохраняется в готовом изделии на годы. Ядро дерева имеет темно-коричневую, бурую окраску. Заболонь древесины светлая, зеленовато-желтая или светло-желтая. Это плотная, крепкая порода, которая хорошо принимает любую обработку и полировку, не дает сколов при резке(вручную и на токарном станке) и распиливании. Используется древесина можжевельника ограниченно, для изготовления небольших предметов, игрушек и сувениров.

Посетители, просмотревшие эту статью, также заинтересовались следующими:

Древесина ясеня

Внешний вид ясеня впечатляет: ствол ровный, в диаметре достигает полутора метров, а в высоту поднимается…

Древесина березы

Общие свойства и характеристики Около 70 лет должна расти береза для того, чтобы стать сырьем…

Древесина клена

Свойства клена и его промышленное использование Древесина клена считается одной из самых ценных и полезных…

Древесина ореха

Свойства и характеристики Грецкий орех (walnut – англ. ) как вид сформировался в Средней Азии. Сейчас…

Механические свойства древесины

Древесина вследствие волокнистого строения отличается высокой прочностью при растяжении и сжатии вдоль волокон и значительно меньшей — поперек волокон. У хвойных пород предел прочности при сжатии вдоль волокон в 10-12 раз больше, чем поперек, а у лиственных — в 5-8 раз. Механическая прочность древесины в значительной степени зависит от объемной массы; с увеличением объемной массы древесины повышается прочность.

Прочность зависит от влажности — с повышением влажности она уменьшается. На прочность древесины оказывает влияние лишь изменение количества гигроскопической влаги. При повышении влажности выше точки насыщения волокон прочность древесины практически не уменьшается.

Прочность древесины характеризуется пределом прочности, т.е. напряжением, равным отношению наибольшей нагрузки, предшествовавшей разрушению образца, к первоначальной площади его сечения. Деформация древесины может быть различной не только в зависимости от величины действующих сил, но и от продолжительности их воздействия. Так, при кратковременном воздействии определенной силы деформация может быть упругой, а при длительном воздействии той же силы — остаточной и тем большей, чем длительнее воздействие.

Во многих деревянных конструкциях древесина работает на сжатие, смятие, скалывание, изгиб и реже на растяжение как вдоль, так и поперек волокон. В связи с этим древесину испытывают, главным образом, на сжатие вдоль и поперек волокон, на скалывание и изгиб.

Прочность древесины при сжатии вдоль волокон. Это одно из важных механических свойств древесины. Сопротивление сжатию вдоль волокон составляет значительную величину и колеблется у различных пород от 40 до 60 МПа при стандартной влажности 12% и от 20 до 40 МПа при влажности выше 30%. Сжатие древесины вдоль волокон имеет важное значение при использовании ее для мебели, свай, стоек, стропильных ферм и т. д.

Предел прочности о 12, Па, вычисляют по формуле Оц * Pab. Здесь Р — максимальное разрушающее усилие, Н; а и b — ширина и толщина образца, м.

Прочность древесины при сжатии поперек волокон. При сжатии древесины поперек волокон в зависимости от породы и направления сжатия (радиального, тангентального) деформация может быть равномерной — однофазной и неравномерной — трехфазной. В последнем случае при испытании вначале наблюдается повышение напряжений и деформации (фаза), затем прирост напряжений почти прекращается и наблюдается только увеличение деформации образца (фаза), далее напряжения начинают возрастать (фаза). Вследствие наличия пофазной деформации испытания на сжатие поперек волокон ведут с регистрацией как усилий, так и величин деформации. За условный предел прочности при сжатии поперек волокон принимают напряжение, соответствующее пределу пропорциональности, т.е. максимальное значение напряжения на прямолинейном участке диаграммы. Условный предел в 6-10 раз меньше чем при сжатии вдоль волокон.

Прочность при растяжении вдоль волокон. При растяжении древесины вдоль волокон показатель прочности имеет наибольшие значения. Деформация древесины при растяжении (удлинение образца) незначительна. Разрушение происходит в виде разрыва тканей. При высокой прочности разрыв длинноволокнистый, а при низкой — раковистый, почти гладкий. Прочность древесины на растяжение вдоль волокон зависит от породы древесины и находится в пределах 70-170 МПа при

влажности 12%. Увеличение влажности приводит к некоторому снижению прочности. Предел прочности определяют по формуле а = Pmax/bh. Здесь b и h — ширина и толщина рабочей части образца, см; Ртах — максимальная нагрузка, предшествующая разрушению образца; Н.

Прочность при растяжении поперек волокон. Древесина сравнительно слабо сопротивляется растяжению поперек волокон. Величина предела прочности при растяжении вдоль волоконца если есть трещины, это значение вообще может упасть до нуля. Поэтому на практике древесину не применяют для работы на растяжение поперек волокон. Определение величины прочности древесины на растяжение поперек волокон необходимо для разработки безопасных в отношении растрескивания режимов сушки и для обоснования режимов резания.

Прочность древесины при статическом изгибе. При изгибе древесины возникают напряжения растяжения на выпуклой стороне и напряжения сжатия на вогнутой. Кроме того, возникают касательные напряжения при скалывании вдоль волокон. Сопротивление древесины статическому изгибу имеет большое значение во многих конструкциях, изготовляемых из нее, — мебели, лыжах, балках, стропилах, мостах. Предел прочности древесины при статическом изгибе в зависимости от породы колеблется в пределах 70-150 МПа (при влажности 12%). Увеличение влажности приводит к снижению предела прочности до 40-90 МПа (при влажности 30% и выше). Предел прочности при нагружении образца в центре о12 = ЗР ax/2bh2. Здесь  — расстояние между центрами опор, см; b — ширина образца, см; h — высота образца (в направлении действия силы), см .

Прочность древесины при сдвиге. При сдвиге на древесину действуют две равные и противоположные по направлению силы. Многие конструкции узлов мебели, мостов, ферм работают на сдвиг. При сдвиге действуют касательные силы, расположенные в плоскости, параллельной действию внешних сил.

Испытание на сдвиг возможно в трех направлениях: скалывание вдоль волокон, скалывание поперек волокон, перерезание древесины поперек волокон. Каждый вид испытания молено проводить в радиальном и тангентальном направлениях. Всего возможны шесть случаев испытания на сдвиг. Наиболее

распространенное испытание — на скалывание вдоль волокон. Предел прочности при скалывании вдоль волокон для хвойных пород древесины почти не зависит от радиального или танген-тального направления и составляет 6,5-10 МПа. У лиственных пород при радиальном скалывании предел прочности в зависимости от породы находится в пределах 6-16 МПа, при танген-тальном на 10-30% выше, чем при радиальном. Прочность древесины при других случаях сдвига мало изучена. Предел прочности при сдвиге определяют по формуле х = Р/Ы. Здесь b — ширина площади скалывания, см;  — длина площади скалывания, см.

Ударная вязкость древесины. При статическом изгибе на древесину действует определенная нагрузка, величина которой либо остается постоянной либо возрастает постепенно. Однако в отдельных случаях изгибающая нагрузка может действовать и более резко: при прыжке на лыжах с трамплина, большой нагрузке на мост или стул, ударе судна о причал. Здесь важно знать о поведении и прочности древесины. Нагрузка при ударном изгибе производится на специальной испытательной машине — маятниковом копре.

Определяют ударную вязкость древесины А, Дж/см2, по формуле А12 = Q/nh. Здесь Q — работа, затраченная над илом (по шкале копра), Дж; b — ширина образца, см; h — высота образца, см.

Твердость древесины. С твердостью древесины приходится сталкиваться при изучении ее стойкости на истирание (деревянные полы, паркет, деревянные настилы), при обработке режущим инструментом, скреплении гвоздями (тара строительные блоки). Твердость может быть различной на торцовой, радиальной и тангнентальной поверхностях. Наиболее твердая — торцовая поверхность (22-97 МПа в зависимости от породы при влажности 12%). Твердость радиальной и тангентальной поверхностей почти одинаковы между собой, а по отношению к торцовой ниже на 30-40%. При увеличении влажности твердость уменьшается.

Модули упругости. Способность материала деформироваться, т.е. его жесткость, характеризуется модулем упругости, который представляет собой отношение напряжения в материале к упругой деформации. При растяжении и сжатии модуль упругости Е, МПа, определяют по формуле Е = ст/е (модуль  рода). Здесь о — нормальное напряжение, МПа, е — относительная деформация (величина безразмерная).

При действии сдвигающих сил модуль сдвига определяют по формуле G = т/У (модуль  рода). Здесь т — касательное напряжение, МПа; У — относительный сдвиг (величина безразмерная), характеризуемый относительным искажением прямого угла. Для определения модуля упругости или сдвига при испытаниях одновременно измеряют напряжения и деформации (с высокой точностью).

Технологические свойства древесины имеют большое значение при изготовлении из нее изделий. К ним относятся обрабатываемость резанием, сопротивление истиранию, способность к загибу, склеиванию и окрашиванию, а также способность удерживать гвозди и другие металлические крепления. Многие из них зависят от объемной массы, влажности и элементов анатомического строения древесины.

Обрабатываемость резанием — пилением, строганием, долблением и сверлением — зависит от твердости древесины и определяется усилием на обработку и степенью чистоты поверхности. Твердая и плотная древесина обрабатывается легче и чище, чем мягкая. Чем выше влажность древесины, тем труднее ее обрабатывать; практически невозможно чисто обработать поверхность влажной древесины. На мягкой древесине (ива, тополь, осина, липа) часто остаются царапины и вмятины. Больше усилий затрачивается на обработку древесины с повышенной объемной массой.

Сопротивление истиранию зависит от направления волокон, объемной массы, твердости и влажности древесины. Сопротивление истиранию с торца значительно больше, чем с боковой поверхности. С повышением объемной массы и твердости сопротивление истиранию возрастает, а при увеличении влажности — уменьшается. Истирание древесины происходит в результате постепенного разрушения поверхности под воздействием мелких твердых частиц и трения, при этом мелкие частицы удаляются неровностями трущихся деталей.

Способность древесины к загибу учитывают при изготовлении гнутой мебели, колец, полуколец и других

криволинейных деталей, а также бочек, ободов, дуг, т.е. в тех случаях, когда необходимо придать форму шаблона без разрушения волокон древесины и снижения механической прочности. Способность к загибу, как правило, выше у кольцесосуди-стых пород (дуба, ясеня и др.) и некоторых рассеяннососудистых пород с повышенной пластичностью, например бука. Уплотнение древесины происходит за счет крупных сосудов, без разрушения волокон. Способность древесины к загибу повышается по мере увеличения ее влажности до точки насыщения, а также температуры. При вбивании гвоздей в твердую древесину приходится затрачивать больше усилий. В этом случае в древесине высверливают отверстия диаметром на 0,2-0,3 мм меньше толщины гвоздя.

Способность древесины удерживать гвозди, шурупы и другие крепления имеет большое значение как в строительстве, так и при сборке мебели. Гвоздь, вбитый в древесину, испытывает давление ее отдельных частей, которое и удерживает его за счет трения. Показателем способности древесины удерживать крепления является усилие, необходимое для выдергивания гвоздя (в Н на м2 поверхности соприкосновения гвоздя с древесиной). Это усилие зависит от породы, направления волокон, объемной массы и влажности древесины. Поперек волокон оно на 25% выше, чем вдоль. С увеличением объемной массы удельное усилие возрастает. При высыхании древесины способность удерживать крепление снижается вследствие уменьшения упругости волокон. Удерживающая способность древесины твердых пород в несколько раз выше, чем мягких. Удельное усилие для выдергивания шурупов при прочих равных условиях в 2 раза выше, чем для выдергивания гвоздей.

Коэффициенты качества древесины. При»использовании древесины в различных отраслях промышленности, если решающее значение имеет не только прочность, но и масса деталей и узлов, изготовленных из разных материалов, комплексным показателем свойств материала, в том числе и древесины, является коэффициент качества.

Коэффициент качества — это отношение показателя механических свойств к плотности материала. Если сравнить коэффициенты качества* различных материалов при растяжении, окажется, что древесина по этому показателю стоит выше многих металлов, соперничая с лучшими сортами стали: Сталь легированная                             0,95-2,3

Стальное литье                                    0,45-0,55

Железо                                               0,32-0,42

Дюралюминий                                    1,1-1,7

Алюминий                                          0,3-0,4

Чугун                                                 0,3-0,51

Древесина:

ель, сосна                                        1,4-2,1

липа                                                1,7-2,4

береза                                              1,9-2,7

Коэффициенты качества могут быть определены для любого показателя прочности. При сравнении показателей хвойных и лиственных пород древесины можно установить, что лиственные породы по многим механическим свойствам превосходят хвойные. Однако показатели качества при сжатии и статическом изгибе у хвойных пород выше, чем у лиственных.

Допускаемые напряжения для древесины. Прочностные показатели, полученные при различных видах нагрузки, являются предельными и не могут служить исходными данными при расчете конструкций из древесины по разным причинам. Во-первых, для удовлетворительной работы деревянных конструкций необходим определенный запас прочности. Во-вторых, в реальных условиях прочность древесины может быть ниже, чем при испытаниях, из-за несовпадения направления волокон, наклона волокон, изменения влажности, пороков в древесине (сучков, гнили и др.), влияния колебаний температуры и т. д. Поэтому при расчете конструкции принимают так называемые допускаемые напряжения. Отношение величины предела прочности к величине допускаемого напряжения называется коэффициентом запасам.

Вследствие анизотропности строения древесины и значительной изменчивости ее свойств во времени и под влиянием различных факторов коэффициенты запаса для нее устанавливаются более высокими, чем для металлов. Коэффициенты запаса для сжатия и скалывания составляют от 3 до 5, при растяжении

.

вдоль волокон — до 8-10. Модуль упругости при приближенных расчетах принимают независимо от породы равным 10000 МПа, если изделие эксплуатируют в сухом помещении, 7000 МПа для элементов, долго находящихся в увлажненном состоянии.

Для расчета элементов из сосны и ели, эксплуатируемы в сухом помещении при длительных нагрузках, принимают следующие допускаемые напряжения, МПа: изгиб и сжатие вдоль волокон — 10; растяжение вдоль волокон — 7; перерезание поперек волокон — 4,5; смятие поперек волокон — 3,5; скалывание вдоль волокон — 1-2; скалывание поперек волокон 0,5. Для древесины ясеня, дуба, клена допускаемые напряжения могут быть выше в 2 раза, кроме скалывающих напряжений, которые выше в 1,6 раза.

Факторы, влияющие на механические свойства древесины

В табл. сопоставлены объемная масса и показатели прочности древесины хвойных и лиственных пород.

Средние показатели механических свойств древесины хвойных и лиственных пород (при 15%-ной влажности)


Общая тенденция состоит в том, что чем плотнее древесина, тем большую прочность Она имеет. Плотность и прочность древесины возрастают, если лес растет на возвышенных местах и песчаных почвах.

Повышение влажности до предела гигроскопичности (до 30%) понижает механические свойства древесины. Высушивание же древесины на 1% (в пределах изменения влажности от 20 до 8%) повышает ее сопротивление сжатию и изгибу на 4%, растяжению — на 1%.

Пороки древесины понижают ее прочность.

Пороками называют недостатки отдельных участков древесины, снижающие ее качество и ограничивающие возможности использования.

Дефектами называют пороки механического происхождения, возникающие в древесине в процессе заготовки, транспортировки, сортировки, штабелевки и обработки.

Ввиду наличия пороков прочность бруса или доски не может быть оценена по результатам испытания малых чистых образцов. Поэтому в отличие от других материалов сорта лесоматериалов устанавливают не по прочности образцов, а на основании оценки характера, размеров и количества пороков.

Все о влажности древесины — статья BELMASH

В процессе роста дерево наполняется водой из земли через корни. Так оно впитывает питательные вещества, способствующие развитию. Затем, когда ствол срубают на заготовки, часть влаги остаётся с ним. Влажность древесины не должна превышать 22%. Ниже 15% высушить естественным способом ее не получится, поскольку внешняя среда тоже питает материал жидкостью. Показатель количества влаги влияет на свойства древесины, на то, как она будет вести себя при обработке. Чрезмерное количество воды приводит к появлению плесени и гниению.

Естественная влажность

Показатель используют для определения количества воды внутри ствола сразу после спиливания или во время роста. Он определяет качество сушки древесных материалов. Естественная влажность древесины считается изначальной величиной, на основе которой начинают вести расчеты по сушке материала. Если показатель определён неверно, есть риск недосушить или пересушить пиломатериал.

Сколько процентов воды содержится в стволе определяют следующие факторы:

  • строение древесины;
  • пористость;
  • окружающая среда.

Показатели естественной влажности древесины колеблются от 30 до 80% и меняются в зависимости от типа материала. От них отталкиваются перед тем, как определить оптимальный режим сушки для достижения нужного качества сухой заготовки.

Порода Влажность, %
Ядра Заболони Средняя
Береза 70-90 78
Дуб 50-80 70-80 70
Ель 30-40 100-120 91
Лиственница 30-40 100-120 82
Осина 80-100 90
Сосна 30-40 100-120 88
Ясень 35-40 35-40 38
Пихта 101
Кедр 92

У лиственных пород естественная влажность древесины ниже, чем у хвойных. Это связано со строением древесины. В ели содержится до 90% влаги, в пихте в пределах 92%. Для сравнения в ясеневой древесине всего 36%. Кроме этого, на процент воды в материале влияет состояние окружающей среды. Зимой растения переходят в “спящий режим” и практически не потребляют питательных веществ из земли. Поэтому влажность в летний период намного превышает зимние показатели. Также у свежесрубленной древесины процент влаги значительно выше, чем у давних заготовок.

Задача тех, кто занимается обработкой пиломатериала — снизить влажность до минимально возможного процента. Это делается для того, чтобы заготовки обрели необходимую твердость, прочность. Износ у изделий материал которых прошел процесс сушки успешно существенно ниже.

Влажность также влияет и на размер заготовок. Чем больше усыхает материал, тем меньше по габаритам он становится. Правильная сушка должна быть организована таким образом, чтобы влага испарялась равномерно. Тогда вес и размер заготовки будет стандартным, а сам материал приобретет необходимые свойства. Новейшие способы сушки древесины снижают процент влажности до 6. Этот показатель также зависит от породы, структуры дерева, времени года.

Для строительства сильно высушенная древесина не используется, поскольку она может дать трещину. Количество воды в материале для этих целей снижается следующими способами:

  • Самостоятельное досушивание. Приобретается готовый распил естественной влажности, и раскладывается на участке штабелями. Между рядами досок делаются зазоры с помощью брусков, чтобы воздух свободно циркулировал. Опору надо ставить не реже, чем через 1,5 метра друг от друга, и материал не прогнется. Чтобы дождь или другие осадки не испортили древесину, сверху конструкцию укрывают пленкой или рубероидом. Естественную сушку лучше проводить в теплое время года. Материалы размещаются в тени, под навесом. Тонкие по ширине доски просохнут быстрее, чем толстые. Конструкция устанавливается на прокладки из хвойных веток или защитного материала.
  • Покупка готового материала. В этом случае продавец уже подготовил доски и высушил их естественным способом самостоятельно.
  • Если требуется понизить количество влаги до 15% и ниже, то применяют камерную сушку в закрытом помещении. Такие материалы будут дороже стоить, так как при обработке потребуется большая трата ресурсов. И для строительства такую древесину лучше не использовать, она может дать трещину.

Идеальное применение сухой древесины — мебель и предметы интерьера.

Равновесная влажность

Чтобы пиломатериал хранился продолжительное время и не сгнил, его необходимо правильно высушить. Для проведения процедуры понадобится показатель равновесной влажности древесины. Он достигается путем длительного нахождения пиломатериалов в определенной внешней среде. При изменении внешних условий меняется и равновесная влажность.

Равновесная влажность древесины при различном температурно-влажностном режиме зимовников
Месяц Во внешней среде В зимовниках
Температура воздуха, С Влажность воздуха, % Равновесная влажность древесины, % Температура воздуха, С Влажность воздуха, % Равновесная влажность древесины, %
Апрель 8,8 59 11,4 5,9 79 15,7
Май 17,0 49 9,3 8,3 86 16,7
Июнь 20,6 53 10,0 10,5 92 21,0
Июль 18,0 54 10,3 12,4 90 20,9
Август 16,4 69 13,1 11,6 87 19,5
Сентябрь 14,3 72 13,0 11,8 84 16,1
Октябрь 6,3 63 9,0 5,9 68 11,6
Ноябрь -4,1 85 17,4 -4,1 65 10,6

Избыточное количество влаги в породе негативно влияет на состояние готового изделия и портит заготовки. Пиломатериал под воздействием воды плесневеет, в нем заводится грибок. Древесина по структуре пористая и впитывает влагу легко. Также легко от нее и избавляется, уменьшаясь или увеличиваясь в размерах. В результате при неправильных расчетах показателя, некоторые участки деревянного строения могут начать выпирать со временем или осесть. А потом, под воздействием внешней среды вновь сгладятся.

Степень влажность у хвойных и лиственных пород отличается. Для четкой сортировки пиломатериала его разделяют на 3 степени по процентному соотношению воды в составе:

  • Сырая древесина. Содержит более 35% влаги.
  • Полусухая. В диапазоне от 25 до 35%.
  • Сухая. Менее 25%.

Далее представлена таблица равновесной влажности древесины в зависимости от температуры и относительной влажности воздуха:

 

t, С Относительная влажность воздуха, %
35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 98
0 до 5 7,1 7,9 8,7 9,5

10,4

11,3 12,4 13,5 14,9 16,5 18,5 21,0 24,3 26,9
10 7,1

7,9

8,7 9,5 10,3 11,2 12,3 13,4 14,8 16,4 18,4 20,9 24,2 26,8
15 7,0 7,8 8,6 9,4 10,2 11,1 12,1 13,3 14,6 16,2 18,2 20,7 24,1 26,8
20 6,9 7,7 8,5 9,2 10,1 11,0 12,0 13,1 14,4 16 17,9 20,5 23,9 26
25 6,8 7,6 8,3 9,1 9,9 10,8 11,7 12,9 14,2 15,7 17,7 20,2 23,6 26,3
32 6,7 7,4 8,1 8,9 9,7 10,5 11,5 12,6 13,6 15,1 17,0 19,5 22,9 25,6
40 6,5 7,2 7,9 8,7 9,5 10,3 11,2 12,3 13,6 15,1 17,0 19,5 22,9 25,6
45 6,3 7,0 7,7 8,4 9,2 10,0 11,0 12 13,2 14,7 16,6 19,1 22,4 24,7
50 6,1 6,8 7,5 8,2 8,9 9,7 10,6 11,7 12,9 14,4 16,2 18,6 22,0 24,7
55 5,9 6,6 7,2 7,9 8,7 9,4 10,3 11,3 12,5 14,0 15,8 18,2 21,5 24,2
60 5,7 6,3 7,0 7,7 8,4 9,1 10,0 11,0 12,1 13,6 15,3 17,7 21,0 23,7

При естественной сушке показатель снижается до 30%. При этом меняются габариты и масса материала. Для ускорения процесса применяются технологии, позволяющие в короткий период снизить его до 7-18%.

Свободная и связанная влага

Когда дерево срублено и лежит на складе, влага по стволу распределяется равномерно. Прежде чем это произойдет должен пройти достаточно большой промежуток времени. Сразу после спила влажность повышена, достигает в среднем 60%. Влага внутри ствола делится на:

  • гигроскопическую (свободную), которая задерживается в волокнах;
  • капиллярную (связанную), содержащуюся в клетках растения.

В процессе сушки из ствола выходит только свободная влага. Капиллярная остается. Ее в древесине всего примерно 23%. Если пиломатериал срубили недавно, то влажность будет распределяться неравномерно по длине ствола. Самый высокий процент наблюдается в комлевой части, чем ближе к верхушке, тем процент становится ниже. Еще есть зависимость количества влаги в древесине у некоторых пород от близости к ядру. У одних она повышается при приближении к сердцевине, у других, наоборот, понижается.

Таблица показателей влажности пиломатериала:

Тип древесины Показатель влажности, % Комментарий
Мокрая Выше 100 Приобретается, если материал долго пролежит в воде.
Свежесрубленная 50-100 Дерево свалили недавно
Воздушно-сухая 15-20 Характерна для материала, который долго хранился на воздухе.
Камерной сушки 8-12 Пиломатериал продолжительное время находится в отапливаемом помещении
Абсолютно сухая 0 Древесина высушивается в специальной машине

Когда вода распределяется равномерно по всей структуре древесины и не превышает показатель 15 % — это называется стандартная влажность. В таком состоянии заготовку можно использовать для обработки и подготовки к работам (отделочным, строительным). Материал хорошо хранится, но восприимчив к погодным условиям, при выпадении осадков может промокнуть и показатель количества влаги изменится.

Для производства качественной древесины необходимо использовать оба понятия (стандартной и равновесной влажности). Надо понимать, что при эксплуатации готового изделия на улице, под воздействием разных температурных режимов, ее свойства могут меняться. Поэтому изделие необходимо защитить пропиткой.

Точка насыщения волокон древесины

Это показатель равновесной влажности, при котором свободная влага из древесины уже испарилась, а капиллярная осталась. Процент влажности в точке насыщения колеблется от 23 до 30. Зависит от породы древесины, внешних условий. Если показатель наличия влаги опустить ниже этой точки, то процесс сушки замедлится, материал начнет усыхать, смещаться, оседать. При естественном процессе сушки, верхние слои материала быстрее отдают свободную влагу и начинают отдавать связанную. В результате свойства заготовки меняются. Этот процесс вносит трудности в процесс сушки.

Порода Коэфициент усушки (Ку) и разбухания (Кр) в направлениях
Объемном Радиальном Тангенциальном
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
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 0,35
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

После достижения точки насыщения волокон, дальнейшее намокание и просушка заготовки уже не несет такого значения, как прежде.

Абсолютная влажность древесины

Физическая величина, которая отображает количество влаги заготовки по отношению к количеству влаги в совершенно сухом материале. Показатель абсолютной влажности древесины при расчетах обозначают знаком — W. Влажность совершенно сухой древесины считается равной 0%. Высчитывается эта величина для расчета параметров стройматериалов. В процессе сушки вес пиломатериала постоянно уменьшается. Если влажность в атмосфере повысилась — показатель начнет расти. Этот процесс затормаживается, когда достигается точка насыщения волокон. В это время вес заготовки перестанет падать. Это состояние называется абсолютно сухим, его показатель считается идеальным и берется за основу при других расчетах.

Формула абсолютной влажности:

W = (mc-mo)/mo× 100

где mс и mo — это масса влажной свежесрубленной (mc) и масса сухой (mo) заготовки.

По ГОСТу это понятие трактуется как просто влажность. Иногда, при расчетах возникают ошибки, поскольку учитывается абсолютно сухая масса древесины, неполный вес.

Порода древесины Плотность кг/м3 Коэфициент усушки (числитель) и разбухания (знаменатель), %
при 12 %-ной влажности в абсолютно сухом состоянии условная объемных радиальных тангенциальных
береза 630 600 500 0,54/0,56 0,26/0,28 0,31/0,34
бук 670 640 530 0,47/0,55 0,17/0,18 0,32/0,35
дуб 690 650 550 0,43/0,50 0,18/0,19 0,27/0,29
ель 445 420 360 0,43/0,50 0,16/0,17 0,28/0,31
липа 495 470 400 0,49/0,58 0,22/0,23 0,30/0,33
лиственница 660 630 520 0,52/0,61 0,19/0,20 0,35/0,39
ольха 520 490 420 0,43/0,49 0,16/0,17 0,28/0,30
осина 495 470 400 0,41/0,47 0,14/0,15 0,28/0,30
пихта карказская 435 410 350 0,46/0,54 0,17/0,18 0,31/0,34
пихта сибирская 375 350 300 0,39/0,44

0,11/0,11

0,28/0,31
сосна кедровая 435 410 350 0,37/0,42 0,12/0,12 0,26/0,28
сосна обыкновенная 500 470 400 0,44/0,51 0,17/0,18 0,28/0,31

Показатель выражается в процентах и посчитать его можно следующими способами:

  • исходя их влажной и сухой массы заготовки;
  • пользуясь данными о количестве влаги в граммах и весе заготовки.

Чтобы расчет оказался верным, требуется произвести практические манипуляции.

  1. От заготовки отрезается образец пиломатериала.
  2. Свежеспиленный образец взвешивается, данные фиксируются.
  3. Далее, он высушивается до абсолютно сухого состояния и взвешивается повторно.
  4. Фиксируется фактическая разница между двумя показателями. Так получается масса воды внутри образца.

Далее, по формуле:

W = mв/mо × 100

где — масса воды, а — масса образца в обычном состоянии, высчитывается относительная влажность.

Так можно определить процент влаги по отношению ко всей массе имеющихся пиломатериалов.

Влажность пород древесины

От породы дерева зависит реакция пиломатериала на атмосферные явления, способность впитывать влагу и испарять ее. Одни деревья более устойчивы к влаге, другие абсолютно не переносят влажного климата и обработки при помощи воды, третьи быстро наполняются и легко сушатся.

Порода древесины Удельный вес (плотность древесины в т./м3)
Влажность Свеж. 70 % 25 % 15 % 10 %
Сосна  0,82 0,72 0,54 0,51 0,47
Ель 0,76 0,64 0,47 0,45 0,42
Береза 0,87 0,89 0,67 0,64 0,60
Осина 0,76 0,71 0,53 0,50 0,47
Ольха 0,81 0,75 0,55 0,53 0,49
Дуб 0,99 0,99 0,74 0,72 0,67
Лиственница 0,94 0,93 0,70 0,67 0,63
Клен 1,05 0,99 0,74 0,70 0,68
Липа 0,75 0,71 0,54 0,50 0,49
Пихта сибирская 0,68 0,54 0,40 0,38 0,35
Пихта кавказская 0,72 0,62 0,46 0,44 0,41
Кедр 0,76 0,62 0,46 0,44 0,41
Бук 0,92 0,89 0,71 0,68 0,64
Вяз 0,94 0,88 0,69 0,66 0,61
Ясень 0,96 0,93 0,73 0,69 0,64
Граб 1,06 1,13 0,84 0,81 0,67

Менее всех подвержены изменениям при влажном климате дуб и мербау. Бук и груша впитывают воду активно и также легко высушиваются. Теми же свойствами обладает кемпас.

Те рыхлые по структуре деревья, которые легко сушатся, могут быстро пересушиться и тогда на них появятся трещины, сколы. Плотные породы, менее подверженные воздействию влаги, не меняют своих свойств под воздействием воды. У хвойных пород изначально древесина более влажная, чем у лиственных. Причем показатель растет ближе к центральной части ствола, а у лиственных деревьев по всему стволу одинаковые проценты.

В некоторых столярных работах используют воду, чтобы придать материалу необходимую форму. Это называется столярной влажностью, и ее показатель колеблется в пределах 6-8%. При таких условиях материал проще точить, резать, шлифовать и пр. Сухая древесина проще склеивается, не подвержена загниванию, слабо коробится.

Если материал изначально мокрый или свежесрубленный с высоким процентом влаги, его необходимо немного подсушить перед транспортировкой, иначе он просто может не доехать до пункта назначения. Транспортная влажность пиломатериалов составляет 18-20%. Перед тем как погрузить такой пиломатериал и отправить транспортом, его вылеживают на улице примерно 2,5 месяца. Для ускорения процесса были придуманы специальные сушильные камеры, и сушка сократилась до 5 дней. После достижения необходимых показателей древесина становится устойчивой к атмосферным проявлениям и сохраняет свои габариты до прибытия на дальнейшую обработку.

Способы определения степени влажности

Методы, с помощью которых можно измерить влажность древесины, зависят от типа материала и атмосферной среды. Для каждой породы определены собственные стандарты измерения.

Основными способами определения степени считаются весовой и электронный. Между собой показатели могут незначительно отличаться, но разница несущественная.

Способ 1. Весовой

Чтобы померить количество влаги в образце потребуется пила, доска, линейка и точные весы.

Этапы:

  1. С середины доски берется пробный образец древесины. Для этого при помощи пилы отрезается кусок небольшого размера 1-2 см шириной. Важно: образец берется из средней части доски, в центре концентрация влаги оптимальна. По краям пиломатериал обычно суше, так как влага испаряется оттуда в самом начале сушки.
  2. Образец очищается от коры или других лишних элементов и измеряется на весах. Полученный результат записывается. Например, значение М0 будет указывать на изначальную массу образца.
  3. Образец отправляют в специальный сушильный аппарат под воздействие нагрева до 100 градусов по Цельсию. Там брусок высушивается до абсолютно сухого состояния.
  4. Следующее контрольное взвешивание проводится спустя 5 часов. Значение массы образца записывается как М1. Последующие весовые показатели снимаются с перерывом в два часа.
  5. Сушить образец необходимо до тех пор, пока цифра на весах не начнет показывать одно и то же значение. Значит, результат достигнут и образец стал совершенно сухим. Последний показатель обозначается как МС.
  6. При помощи формулы:
  7. W = (М0 — МС):(МС × 100%)

    где W — искомая влажность, М0 — первый вес, МС — последний вес.

    Чтобы получить достоверный результат рекомендуется провести процедуру с несколькими пробами.

Способ 2. Электрический

Для первого способа потребуется немалое количество времени, так как сушка занимает несколько часов, а выполнять ее потребуется много раз. Электронный способ более простой, быстрый и требует меньше усилий. Результат же окажется гораздо точнее чем в предыдущем методе.

Для того чтобы узнать процент естественной влажности древесины применяют электрический прибор — влагомер. Его работа основывается на показаниях сопротивления пиломатериала электрическим импульсам. Наличие водяных молекул в древесине меняет значение сигнала тока и определяет процент.

Для измерения иглы-электроды влагомера вставляются в заготовку напротив друг друга. По ним проводится слабый разряд, и прибор определяет процент наличия влаги на конкретном отрезке. Для более точных данных рекомендуется проверить значения на нескольких отрезках заготовки.

Описанные выше способы проводятся при помощи технических приборов. Но деревообработкой человечество занимается уже миллионы лет и раньше могли определять влажность древесины без влагомеров.

Приходилось обходиться собственными силами. Простые методы определения естественной влажности древесины:

  1. Согнуть в пальцах стружку после распила. Если она отпружинит и выпрямится, значит дерево было сырым. Если превратится в крошку – сухим.
  2. Ударить по стволу тяжелой деревянной палкой. Глухим звуком отзовется сырая древесина. Сухая имеет тонкий и звонкий “голос”.
  3. Понадобится простой карандаш. На торце, где только что спилили дерево провести линию карандашом. Материал с высокой влажностью заставит линию посинеть через некоторое время, сухой — оставит как было.
  4. У сухого пиломатериала торцы имеют трещины. Влажный такого не допускает.
  5. Если по бревну провести острым металлическим предметом, то останется царапина. У сухого материала она останется сухой.
  6. При работе с ручной пилой сухое бревно начинает крошиться, а влажное пускает воду в разрез. Оба варианта к распилу не пригодны.

Определить влажность древесины в домашних условиях довольно просто, однако точного показателя без влагомера добиться практически невозможно.

К народным методам как узнать влажность древесины,относятся следующие:

  • По цвету древесины. Темный оттенок и вскипевшая смола на месте свежего распила говорит о том, что дерево сухое. Светлый оттенок и — высокая влажность.
  • На ощупь. Поверхность твердая, занозистая, по весу доска легкая — значит сухая.
  • С помощью дрели. Просверлить в образце отверстие глубиной 3-4 см и задержать в нем сверло на несколько секунд. Если задымится — материал сухой, ничего не случилось — средняя влажность. А если появилась стружка из отверстия — мокрый.

Современные приборы для определения влажности древесины дают точный и быстрый результат. Делятся они на игольчатые и бесконтактные. Настраиваются для работы с разными видами древесины (мультимер), размер имеют небольшой, легко помещаются в карман. Некоторые способны измерять показатель влажности у сыпучего материала (стружка, опилки). При помощи приборов проводят измерения крупные деревообрабатывающие компании, которым необходимо контролировать процесс на всех этапах.

Наименьшей влажностью до спиливания обладает сухостой. Это поврежденные деревья, которые больше не получают влаги из земли. Используется такой материал нечасто, так как подвержен вредителям. Влажное дерево не используется при строительстве и производстве. Самые сухие материалы идут на изготовление мебели и предметов интерьера. Оптимальная влажность для строительства 15-20%. Для всего остального 10-15%.

Пропитка для дерева от влаги, описание пропитки для дерева от влаги и гниения

Древесина относится к лидерам среди материалов для строительства частных домов. Однако при всех своих преимуществах она имеет один недостаток – способность повреждаться и приходить в негодность под воздействием повышенной влажности. Предотвратить ее разрушение можно при помощи пропитки для дерева от влаги и гниения, которая позволяет сохранить первоначальные характеристики деревянных конструкций и значительно продлить срок их эксплуатации.

Для чего нужна пропитка для дерева от влаги?

Будучи натуральным материалом, дерево обладает природной гигроскопичностью и имеет свойство вбирать в себя влагу при контакте с талыми водами и атмосферными осадками. При повышении влажности древесины более чем на 15 % она начинает набухать, расслаиваться, терять свою форму. С течением времени на ней появляются плесень, грибки, развиваются процессы гниения, которые снижают долговечность и эстетику деревянных конструкций.

Современная пропитка для дерева от влаги наделяет изделия водоотталкивающими свойствами и помогает избежать их высокого увлажнения. Ее использование сводит к минимуму риски появления гнили, которая не просто портит внешний вид дерева, но и негативно сказывается на здоровье людей. Споры гнилостных образований способны попадать в лёгкие человека и провоцировать хронические болезни, поэтому защита древесины от чрезмерной влажности является важным этапом в создании благоприятного микроклимата в доме.

Причины ускоренного разрушения дерева

Деревья, произрастающие в природе, обладают надежной защитой в виде собственной древесной коры. При строительстве зданий или изготовлении различных изделий из дерева кора удаляется, что влечет за собой нарушение древесной структуры под негативным влиянием внешней среды. Если на конструкциях нет пропитки для дерева от влаги и гниения, то они разрушаются вследствие следующих факторов:

  • Грибки и плесень – часто поражают древесину в условиях влажности и ограниченного доступа воздуха. Дерево служит отличной питательной средой для вредных микроорганизмов, особенно если оно напитано влагой.
  • Насекомые – наиболее распространенными врагами дерева являются жук-долгоносик, короед, древоточец, которые способны не только навредить древесине, но и полностью ее разрушить. Характерными признаками появления насекомых служат небольшие дырочки и канавки, видимые на деревянной поверхности.
  • Влага – дожди, туманы, тающий снег, да и просто повышенная влажность внутри помещения приводят к разбуханию древесины и образованию трещин, а также благоприятствуют появлению гнили. Пропитка для дерева от воздействия влаги снижает водопоглощение материала, не влияя при этом на его способность «дышать».

В качестве дополнительных факторов, отрицательно воздействующих на дерево, стоит упомянуть ультрафиолетовые лучи, которые разрушают природное вещество лигнин, отвечающее за твердость и жесткость древесины. Под влиянием солнца деревянные изделия становятся более мягкими, теряют природный цвет и покрываются трещинами.

Виды средств для защиты дерева

Современный рынок предлагает потребителю качественные растворы, которые предотвращают процессы гниения и становятся надежной биологической защитой деревянных конструкций. Все пропитки для дерева от влаги и гниения могут различаться между собой в зависимости от состава и способов их применения:

  • по месту обработки;
  • по природе используемых растворителей;
  • по характеру активного компонента.

По месту нанесения

Исходя их локализации обработки, пропитки бывают внутренними и внешними. Первые используются для проведения внутренних работ и отличаются экологической чистотой. Они мягко воздействуют на микроорганизмы и не наносят вреда здоровью человека. Внешние средства применяются для наружных работ и обеспечивают лучшую защиту для дерева, но отличаются более высокой токсичностью.

По активному компоненту

Главным действующим компонентом в пропитках для дерева от влияния влаги могут быть вещества органического и неорганического происхождения. Чаще всего составы изготавливаются на масляной основе, акрилате или алкидных смолах, а также на летучих химических компонентах, которые не могут проникнуть глубоко в дерево, но формируют прочную защитную пленку на его поверхности.

По растворителю

В зависимости от растворителя для пропиток смеси бывают водными и неводными. В первом случае активный компонент смешивается с водой, которая обеспечивает древесине хорошую смачиваемость пор. Что касается неводных смесей, то их разводят при помощи спирта или химических растворителей, которые при нанесении на поверхность быстро улетучиваются в атмосферу.

Если вам нужна надежная пропитка для дерева от влаги и гниения, подобрать необходимый материал можно в магазине «ТБМ-Маркет». В нашем каталоге представлены средства как для наружных, так и для внутренних работ, позволяющие обеспечить хорошую защиту для дерева на долгие годы.

Как подобрать эффективную пропитку для дерева от влаги?

Чтобы пропитка дала максимальный эффект, рекомендуется ознакомиться с характеристиками предлагаемых средств и подобрать именно тот материал, который лучше всего подходит конкретному типу деревянных конструкций и условиям их эксплуатации. К главным аспектам, на которые следует обратить внимание, относятся:

  • глубина проникновения средства в древесину;
  • экологическая безопасность пропитки для дерева от негативного воздействия влаги, наличие/отсутствие резкого запаха;
  • место применения – для внешних или внутренних работ;
  • степень действия состава на разные виды грибка, плесени и насекомых;
  • расход материала – в среднем он должен составлять до 200–250 г/м²;
  • срок действия смеси.

При покупке следует учитывать климатические условия местности. Если дом находится в областях с частыми атмосферными осадками, лучше всего выбирать пропитки, которые эффективно защищают дерево при резких перепадах температур. Для мест с повышенной влажностью желательно брать водоотталкивающий состав, основной функцией которого является защита дерева от влаги.

Правила обработки пропиткой для дерева от влаги

Как правило, пропитка для дерева от влаги и гниения не вызывает трудностей в нанесении, однако при обработке древесины нужно придерживаться определенных рекомендаций, которые помогут правильно нанести состав с гарантией его долгосрочного действия:

  • Перед обработкой необходимо очистить древесину от пыли, жира или ранее нанесенных красок и лаков.
  • Если на дереве уже заметны следы грибка, его нужно обработать щеткой с металлическими щетинками.
  • Неотъемлемым этапом является тщательная сушка дерева, поскольку сухая древесина не так интенсивно впитывает влагу.
  • Пропитка наносится кистью или валиком, начиная со срезов доски, ее торцевых элементов и тех частей дерева, которые уже подверглись повреждению. При обработке необходимо надевать средства индивидуальной защиты.
  • Если пропитку для дерева от влаги нужно нанести в несколько слоев, то следует подождать высыхания каждого предыдущего слоя.

Когда использование пропиток особенно необходимо?

Поскольку древесина подвергается наибольшему повреждению в условиях повышенной влажности, применение антисептиков особенно важно в местах, где влага оказывает максимальное разрушительное воздействие. К таковым относятся подвальные помещения, бани и сауны, уличные беседки, садовая мебель, а также те части деревянных сооружений, которые имеют тесный контакт с землей.

Обработка такой поверхности может производиться как на этапе строительства, так и на готовых конструкциях. При помощи пропитки для дерева для защиты от влаги и гниения можно свести к минимуму появление грибка и плесневых пятен, избежать появления гнили и защитить деревянные материалы от разрушительной силы воды.

Как защитить дерево подручными средствами?

Существует немало подручных средств, которые вполне могут заменить магазинные растворы. Чаще всего для защиты дерева используют:

  • силикатный (столярный) клей;
  • раствор соды с уксусом;
  • смолу;
  • медный купорос;
  • отработанное машинное масло;
  • серную кислоту в сочетании с бихроматом калия;
  • составы из борной кислоты, воды и соли.

Указанные варианты не так эффективны, как пропитка для дерева от влаги и гниения, поскольку препятствуют воздействию влаги только на короткое время. Если вы хотите получить длительный и действительно качественный эффект, оптимальным решением станет обращение в интернет-магазин «ТБМ-Маркет» и покупка надежных пропиток для древесины от европейских производителей.

Шкала твердости паркетных полов, объясненная с помощью рейтинговой шкалы Janka

Паркетные полы оцениваются по шкале твердости. Твердость напольного покрытия определяет его долговечность и устойчивость к царапинам и потертостям. В этом кратком руководстве мы хотим объяснить нашим клиентам, как работает шкала твердости и как твердость породы дерева должна повлиять на ваше окончательное решение о покупке.

Что такое шкала твердости?

Наиболее распространенная шкала, используемая в промышленности, называется шкалой твердости древесины Янка.Это универсальная система, используемая розничными торговцами и производителями древесины лиственных пород для определения твердости любой конкретной породы древесины. Твердость древесины определяется величиной силы, необходимой для того, чтобы загнать стальной шарик диаметром 0,444 дюйма на глубину, равную половине диаметра шарика. Требуемая для этого сила, измеренная в фунтах-силах (lbf), становится рейтингом твердости этого вида. Чем выше рейтинг, тем тверже пол.

Красный дуб является эталоном, по которому сравниваются все другие породы. Имея рейтинг твердости 1290, он обеспечивает идеальный баланс между устойчивостью к повседневному износу и удобством в работе. Полы с более высокими показателями твердости будут более устойчивы к царапинам и вмятинам. Важно отметить, что порода дерева — не единственный фактор, влияющий на долговечность изделия. В рейтинге Janka не учитываются другие факторы, влияющие на твердость пола, такие как отделка и производственные процессы.

Почему показатель твердости важен?

Паркетные полы в большом доме открытой планировки с непринужденной столовой и кабинетом

Большинство лиственных пород подходят для обычного напольного покрытия, но шкала твердости дает покупателям простой способ сравнить долговечность двух или более пород.Хотя эстетика, как правило, является наиболее важным фактором для домовладельцев, покупающих новое напольное покрытие, рейтинг твердости может быть определяющим фактором при выборе между двумя аналогичными продуктами. Кроме того, некоторые домовладельцы могут придавать большее значение более прочным или устойчивым к царапинам продуктам, например, тем, у кого в помещении есть дети, домашние животные или тяжелая бытовая техника. В конечном счете, шкала твердости помогает домовладельцам и подрядчикам принимать обоснованные решения о покупке напольных покрытий.

Более высокая твердость не всегда хороша

Тот факт, что один вид имеет более высокий рейтинг, чем другой, не означает, что это правильный выбор для вашего дома.Древесина с высоким показателем твердости более сложна в работе и установке, потому что в нее труднее забивать гвозди и шурупы. Это приводит к длительному и зачастую более дорогому монтажу.

Есть вопросы о твердости твердой древесины? Спросите своего местного эксперта по напольным покрытиям.

Если у вас есть какие-либо вопросы о долговечности или устойчивости к царапинам паркета, не стесняйтесь обращаться к местному продавцу паркета. Эксперт по напольным покрытиям из твердой древесины будет знаком с тем, какие виды и продукты из твердой древесины лучше всего подходят для вашего дома, и может помочь вам принять решение о покупке.Если вы находитесь в районе метро округа Колумбия, позвоните по телефону District Floor Depot . Наши сотрудники всегда готовы ответить на ваши вопросы о древесине и других напольных покрытиях.

Уплотнение древесины – Химические и структурные изменения при ультразвуковой и механической обработке :: Биоресурсы

Рудак О., Барчик Ш., Рудак П., Чаевский В. и Коледа П. (2021). « Уплотнение древесины. Химические и структурные изменения вследствие ультразвуковой и механической обработки «, Биоресурсы, 16(4), 8379-8393.
Abstract

В данной статье представлен современный метод уплотнения поверхности древесины путем прессования ультразвуком. Описаны свойства ультразвука и его влияние на структуру и свойства древесины, а также вызванные ультразвуком химические изменения в древесном материале. Были проанализированы следующие результаты исследований: эффекты акустической кавитации в древесном материале, пластификация древесного лигнина при обработке ультразвуком, влияние ультразвука на анатомическую структуру древесины, совместное воздействие ультразвука и прессования древесины, стерилизация древесины с использованием ультразвуковое действие. Ультразвук вызывает перевод лигнина из стеклообразного состояния в квазирезинообразное, что способствует уплотнению поверхности заготовки. Кроме того, под действием ультразвука в жидкой среде древесного вещества происходят рост и схлопывание газовых пузырьков (кавитационные явления), сопровождающиеся высокими локальными температурами и образованием химически активных радикалов. Это способствует разрушению прежних и образованию новых связей в древесном веществе, что важно для повышения стабильности размера заготовки после уплотнения.Сделанные выводы об ультразвуке могут быть эффективно использованы для пластификации древесины и о перспективах совместного использования прессования древесины и ультразвука для уплотнения поверхности древесины.


Скачать PDF
Статья полностью

Уплотнение древесины – химические и структурные изменения при ультразвуковой и механической обработке

Оксана Рудак, а, * Стефан Барчик, б Павел Рудак, в Вадим Чаевский, д и Петр Коледа б

В данной статье представлен современный метод уплотнения поверхности древесины путем прессования ультразвуком. Описаны свойства ультразвука и его влияние на структуру и свойства древесины, а также вызванные ультразвуком химические изменения в древесном материале. Были проанализированы следующие результаты исследований: эффекты акустической кавитации в древесном материале, пластификация древесного лигнина при обработке ультразвуком, влияние ультразвука на анатомическую структуру древесины, совместное воздействие ультразвука и прессования древесины, стерилизация древесины с использованием ультразвуковое действие. Ультразвук вызывает перевод лигнина из стеклообразного состояния в квазирезинообразное, что способствует уплотнению поверхности заготовки.Кроме того, под действием ультразвука в жидкой среде древесного вещества происходят рост и схлопывание газовых пузырьков (кавитационные явления), сопровождающиеся высокими локальными температурами и образованием химически активных радикалов. Это способствует разрушению прежних и образованию новых связей в древесном веществе, что важно для повышения стабильности размера заготовки после уплотнения. Сделанные выводы об ультразвуке могут быть эффективно использованы для пластификации древесины и о перспективах совместного использования прессования древесины и ультразвука для уплотнения поверхности древесины.

Ключевые слова: Поверхностное уплотнение; пластификация древесины; Смягчающий лигнин; давление ультразвуком; Твердость древесины; Качество поверхности

Контактная информация: а: Кафедра технологии и дизайна деревянных изделий БГТУ, ул. Свердлова, 13а, г. Минск, Республика Беларусь; b: Факультет технологии производства и автоматизации, Технический университет в Зволене, Студенческая 26, Зволен, Словацкая Республика; в: Общество с ограниченной ответственностью «БалансКонтакт», Республика Беларусь, г. Минск, Смоленская, 15, помещение 303б; г: Физический факультет БГТУ, Свердлова, 13а, Минск, Республика Беларусь; *Автор для переписки: [email protected]ру

ВВЕДЕНИЕ

В последние десятилетия актуализировался вопрос использования различных пород древесины в качестве нерудных конструкционных материалов, способных заменить черные и цветные металлы, текстолит, некоторые пластики. Производство других конструкционных материалов (сталь, сплавы, пластмассы и др. ) связано с потреблением большого количества сырья, запасы которого не возобновляются, а постоянно истощаются. Кроме того, создание большинства строительных материалов требует больших затрат энергии, дефицит которой, особенно в последние годы, особенно остро ощущается.

Для производства номерных деревянных деталей требуется древесина с высокими физико-механическими характеристиками, в основном плотностью древесины. Древесина большей плотности имеет более высокие дополнительные механические характеристики и общее качество древесины. Например, плотность древесины тесно связана с ее твердостью и прочностью (Wangaard 1950; Fang et al. 2012). Твердость поверхности древесины определяет ее сопротивление истиранию. Это особенно важно для таких деталей, как пол, паркет, столешницы и лицевые поверхности мебели.

Поэтому лиственные породы (например, дуб, ясень, бук, граб, клен) используются при производстве, например, напольных покрытий и строительных конструкций. Общий объем вывозки круглого леса (под корой) во всех 27 странах Евросоюза составляет около 550 млн м 3 в год. При этом общий объем делового круглого леса составляет более 324 млн м 3 в год (European Commission 2019).

Экологические проблемы, связанные со снижением производства качественной древесины в лесном хозяйстве, нарастают.Это мотивирует использование менее качественных пород древесины (ель, сосна, береза, осина, тополь, ольха и др.) в качестве заменителей высококачественных древесных материалов и материалов на основе ископаемого топлива (Кутнар и Сундберг, 2015). Разработка и совершенствование методов повышения твердости древесных заготовок из мягких и твердых пород древесины имеют большое значение для повышения полноты и эффективности использования природных ресурсов.

Уплотнение древесины — новая технология. Эта технология реализуется путем объемного и поверхностного уплотнения, гибки и формовки оболочек и труб.Эти методы позволяют увеличить плотность древесины примерно до 1000 кг/м 3 (ель до уплотнения – плотность 430 кг/м 3 , после уплотнения – плотность 1230 кг/м 3 ; местная японская древесина – плотность от 430 кг/м 3 до более 900 кг/м 3 ). Это позволяет расширить область применения древесины как мягкой, так и твердой (Navi and Sandberg 2012; Kutnar et al. 2015). Наиболее широко используемым улучшением механических свойств деревянных заготовок является сжатие только их поверхности (поверхностное уплотнение) (Laine 2014).

Уплотнение поверхности древесины хвойных пород позволит расширить ее применение для изготовления полов, дверей и окон. Уплотненная древесина стала вытеснять втулки и подшипники скольжения, которые ранее изготавливались из дорогостоящих сплавов (баббит, бронза) и полимеров (капролактам, полиамид, текстолит) (Постников, Камалова, 2015). Спрос на такую ​​продукцию постоянно растет в связи с развитием горнодобывающей, нефтегазодобывающей и металлообрабатывающей промышленности.

На сегодняшний день процесс уплотнения древесины включает различные комбинации обработки древесины в присутствии влаги, химических реагентов (растворов аммиака или мочевой кислоты), при высокой температуре (предварительное пропаривание при температуре от 120 °С до 220 °С в течение до 20 мин, термообработки при 150°С до 200°С в течение 1-3 мин, последующее пропаривание прессованной древесины при 165-235°С до 30 мин, при механическом нагружении (13-25 МПа), пропитка химических веществ (карбамидоформальдегидные смолы, алкидные, алкидно-уретановые и акриловые смолы и кислоты), а также под воздействием высокочастотного электромагнитного излучения (частота от 5 до 9 МГц) (Solar and Melcer 1980; Dwianto et al . 1999 г.; Шамаев 2003; Эстевес и Перейра, 2009 г.; Иноуэ и др. . 2008а; Кошелева и Шейкман 2014; Кутнар и др. 2015; Ангелски 2017; Садатнежад и др. 2017).

Такие комбинированные методы обработки древесины классифицируются как термомеханические, термогидромеханические (Kutnar et al. 2015; Angelski 2017; Balasso et al. . 2020; Sandberg et al. . 2017), химико-механические процессы. (Шамаев 2015; Мания и др. 2020, Митаворн и др. .2020; Джейкоб и др. . 2020), уплотнение с использованием тепла, давления и предварительного умягчения паром (вязкоупруго-тепловое сжатие), уплотнение с использованием температуры, давления и вибрации в качестве нового приложения (термо-вибромеханика) (Şenol and Budakçi 2016) и высокая -обработка давлением (Yong и др. 2020). В процессе термо-, гидро-, механического и химического воздействия для уплотнения поверхность древесины может изменять цвет, частично подвергаться термическому разложению, механически повреждаться (Uhmeier et al. 1998 г.; Винанди и Кржисик, 2007). Детали с уплотненными поверхностями могут восстанавливать свои размеры до уплотнения при воздействии влажной среды, а также в среде с повышенной температурой. Эти явления называются пружинением и памятью формы (Navi and Sandberg 2012; Kutnar et al. 2015).

Высокочастотное электромагнитное излучение также используется для нагрева древесины. Это связано с тем, что диполи воды в древесине испытывают интенсивное движение. Это результат их стремления следить за быстро меняющимися по знаку полюсами электрического поля.

Внутреннее теплообразование создает условия для возникновения одностороннего распространения влаги и тепла в объеме материала от центра к поверхности. В этом основное отличие данного метода от широко распространенных способов нагревания древесины (контактный, конвективный), где температура поверхности выше температуры в центре. Этот метод применяется для пластификации древесины перед ее объемной деформацией – изгибом. Это один из самых быстрых способов нагрева дров.В высокочастотном поле деталь из древесины бука размером 35 мм × 50 мм × 850 мм могла быть согнута и высушена от влажности 40% до 10% в течение 150 с, а от влажности 20% до 10% только в течение 150 с. 1 мин (Иноуэ и др. 1998; Ангелски 2017).

Однако быстрая деформация и сушка деталей из бука в высокочастотном поле приводит к множеству дефектов обработки, таких как внутренние трещины и поверхностные ожоги. Серьезные трудности вызывает и естественная неравномерность распределения влаги в древесине, что приводит к неравномерному прогреву.Этот метод не подходит для пород древесины с большим количеством клеточных барьеров (мембран). Они препятствуют свободному доступу пара из древесины, что приводит к внутренним разрывам. Эти и другие причины (такие как высокая стоимость высокочастотных генераторов, их сложный уход и потенциальная радиационная опасность) создают ограничения для практического применения высокочастотного электромагнитного излучения для пластификации древесины (Angelski 2017).

Задачи снижения энергозатрат на уплотнение древесины, улучшения качества поверхности обрабатываемой древесины, повышения производительности, обеспечения экологической безопасности, повышения размерной стабильности уплотняемых деталей в процессе их эксплуатации являются актуальными и актуальными. имеет большое практическое значение.

Одним из перспективных методов уплотнения древесины является одновременная обработка древесной заготовки прессованием и ультразвуком. Эта статья представляет собой обзор состояния дел и знаний по этой теме.

Ультразвук и эффект акустической кавитации

Ультразвук — это акустическая энергия, считающаяся механической, неионизирующей и не загрязняющей окружающую среду; он широко используется в технике и имеет большой потенциал (Raj et al. 2004). Акустические волны представляют собой вибрационное возмущение окружающей среды с частотой от 20 кГц до 1 ГГц (не слышимое для человека) и нуждаются в средствах распространения для распространения и передачи, в отличие от электромагнитных волн, которые могут распространяться в любой среде, включая вакуум. Из-за этого акустические волны также называют механическими волнами (Агранат и др. 1987).

В деревообрабатывающей промышленности ультразвук успешно применяется для сушки древесины, окорки древесины, очистки поверхности, повышения эффективности пропитки древесины, выявления дефектов древесного сырья и контроля качества изделий из древесины (Гаспарян 2013; Фан ). и др. 2016). Воздействие ультразвука на материалы многообразно. Выделяют даже отдельные отрасли науки, изучающие физико-химические явления, сопровождающие ультразвук (сонофизика и сонохимия) (Crum 1994; Ashokkumar and Mason 2000).

Многие физические и химические воздействия ультразвука на материалы связаны с явлением акустической кавитации (Leighton 1994; Franc and Michel 2010), которая возникает под действием быстро чередующихся высокоамплитудных волн давления и заключается в росте и схлопывании пузырьков газа внутри жидкая среда. Пузырьки растут в областях низкого давления, сильно схлопываясь при переходе в области высокого давления и создавая локальные температуры, близкие к 5000 K, а также давления выше 1000 атм (Soria and Villamiel 2010) из-за высвобождения энергии, накопленной при расширении. .Результатом высоких локальных температур после схлопывания пузырей является образование химически активных радикалов (Moholkar et al. 2015). Энергия, обеспечиваемая кавитацией в этой так называемой сонохимии, составляет приблизительно от 10 до 100 кДж/моль, что находится в пределах шкалы энергии водородной связи (Suslick 1990; Tischer et al. 2010). С явлением кавитации связывают и звукокапиллярный эффект ультразвука (Агранат и др. 1987).

Этот эффект заключается в многократном увеличении глубины и скорости проникновения жидкости в капиллярные каналы пористых материалов под действием ультразвука.Движение жидкости в капилляре осуществляется под действием импульса давления, возникающего на устье капилляра при захлопывании кавитационной полости.

С эффектом кавитации связан также эффект увеличения проницаемости пористых тел под действием ультразвука (до 10—12 раз) (Анненков, 1974). Расчетами установлено, что возникновение кавитации под действием ультразвука возможно в капиллярах древесины и межфибриллярном пространстве клетчатки из-за наличия связанной воды (Киприанов, 2002).

Уникальные эффекты ультразвука являются обязательным условием его применения в процессе эффективного уплотнения древесины, так как разрушение химических связей в древесном веществе, появление свободных радикалов, увеличение проницаемости капилляров могут создать благоприятные условия для процесса создания сохранение остаточных деформаций древесины при уплотнении. Однако влияние явления кавитации требует дополнительного изучения.

Пластификация древесины путем обработки образцов ультразвуком

Одним из важнейших этапов уплотнения древесины является размягчение (пластификация) структуры древесины в области, подлежащей уплотнению (Kutnar et al. 2015). На молекулярном уровне древесину можно упростить, моделируя ее как частично закристаллизованные области макромолекул целлюлозы, как бы «растворенные» в аморфном лигнине (Эринш, 1977). В нормальных условиях лигнин древесины находится в стеклообразном состоянии и необходимо сначала «смягчить» лигнин, то есть каким-то образом перевести его в квазикаучукоподобное состояние (Lamason, Gong, 2007). Пластификацию древесины можно осуществить различными способами (обработка древесины температурой, влагой или химическими веществами).

Применение пара в качестве нагревающей и смягчающей среды является наиболее традиционным методом, используемым для смягчения древесины. К сожалению, из-за механизмов тепломассопереноса при пропаривании древесины важными проблемами этого метода являются затраты времени и энергии.

Пластификация древесины химическими методами (обработка аммиаком в присутствии воды, карбамидов, и т.д. ) (Solár and Melcer 1980; Yamashita et al. 2009; Fekiač et al. 2015; Шамаев, 2015) приводит к частичной деструкции волокон целлюлозы, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на физических характеристиках уплотненной древесины (Постников, Камалова, 2015). Исследования последних лет показали возможность эффективного размягчения лигнина путем обработки образцов ультразвуком (Постников и др. . 2010).

Изменения в структуре лигнина вызваны химическими эффектами, возникающими под влиянием кавитации от действия ультразвука. Кавитация наиболее интенсивна на границе фаз «вода-сорбент» (Антонова и др. 2006). Некоторые авторы предполагают два возможных механизма поглощения ультразвука при обработке древесины (Постников, Камалова, 2013). Во-первых, этот процесс может происходить из-за появления механического трения на границе ультразвуковой иглы и поверхности образца. За счет сил трения контактная область образца может нагреваться. Второй механизм поглощения – результирующее ультразвуковое действие вязкого трения в середине области контакта двух соседних клеточных стенок, состоящей в основном из лигнина.

Пластификация древесины березы ультразвуковым потоком энергии от 25 до 30 Вт/см 2 в течение 90-100 с и последующее ее прессование позволили повысить твердость с 42 до 200 МПа. Такая же твердость ранее достигалась прессованием древесины после пластификации лигнина сложным, длительным и небезопасным методом пропитки образцов раствором аммиака. Поэтому обработка древесины ультразвуком позволяет пластифицировать лигнин так же эффективно, как и при действии высокотоксичного аммиака (Постников, Камалова, 2013).

Кавитация в древесном материале под действием ультразвука приводит к образованию многих гидроксильных радикалов и перекиси водорода. Эти вещества также изменяют структуру древесины и лигнина (Антонова и др. . 2014).

Таким образом, воздействие ультразвукового поля мощностью от 25 до 30 Вт/см 2 приводит к пластификации образцов древесины, достаточной для последующего оптимального уплотнения (с минимальной степенью разрушения древесных волокон). Этот результат доказывает, что воздействие ультразвука переводит образцы лигнина из стекловидного состояния в вязкотекучее (Кальченко, 2011).

Таким образом, ультразвук можно эффективно использовать для реализации важнейшего этапа уплотнения, а именно для пластификации древесины. Еще одним важным этапом уплотнения древесины является этап фиксации размеров уплотнения.

Влияние ультразвука на анатомическую структуру древесины

Известно, что элементы древесины раннего дуба ( Quercus robur L. ) относительно устойчивы к действию ультразвука, но мелкие и широкие сосуды, а также либриформные волокна по-разному реагируют на воздействие ультразвука.Наиболее активно ультразвук действует на мелкие сосуды и либриформные волокна. Под действием ультразвука пористость либриформных волокон и площадь поперечного сечения мелких сосудов увеличились почти в два раза, возможно, за счет присутствия абсорбированной воды, наличие которой усиливает процесс кавитации (Антонова и др.). 2009).

Ультразвук большой мощности (80 Вт/см 2 ) особенно сильно разрушает лигнин при длительном воздействии на древесину дуба на воздухе (Антонова и др. 2009). Наиболее активно ультразвук действует на мелкие сосуды и либриформные волокна. Под действием ультразвука увеличивается пористость либриформных волокон и площадь поперечного сечения мелких сосудов. Это связано с наличием абсорбированной воды, наличие которой усиливает процесс кавитации.

Влияние ультразвука на анатомическое строение древесины дуба изучали путем помещения древесины в водно-этанольную смесь и непосредственного контакта генерирующего устройства с древесиной на воздухе (Коновалова и др. 2003). Нарушается анатомическое строение древесины дуба, изменяются морфологические параметры ее элементов, особенно либриформных волокон, и межмолекулярные связи ее компонентов под действием ультразвука как в воздушной, так и водно-спиртовой среде. Лигнин в древесине претерпевает изменения после ультразвукового воздействия в воздушно-водяной смеси по данным гистохимического и спектрального (ИК-спектроскопия) исследования древесины (Коновалова и др. 2002, 2003, 2006).

Комбинированное воздействие ультразвука и механического воздействия на некоторые параметры древесины

Древесина – сложный полимерный материал. Вибрационные деформации клеток древесины и содержащихся в них высокомолекулярных соединений возникают из-за знакопеременных напряжений при обработке древесины ультразвуком. Интенсивное ультразвуковое воздействие на полимеры вызывает разрушение макромолекулярных цепей, поворот участков этих цепей и разрыв связей между волокнами.

Одним из фундаментальных свойств макромолекул полимеров является их переход в состояние молекулярного потока или состояние золя под действием изменяющегося во времени температурного поля (Антонова и др. 2014). В этом случае возникает явление скачка деформации, если полимер находится под нагрузкой. Молекулярное «течение» полимера происходит за счет снижения модуля упругости и разрушения его физической сетки (Антонова и др. 2014).

Известно, что в эластомерах, к которым по своим физическим характеристикам можно отнести и лигнин, при высоких значениях внешнего давления скорость высокоупругих деформаций снижается, а скорость вязкотекучих деформаций возрастает и достигает максимального значения (Бартенев, Зеленев, 1983).Помимо сонохимических реакций, протекающих под действием ультразвука, известны также трибохимические реакции (Стефанович и др. 2014). Они возникают при интенсивном механическом воздействии на материал, из-за чего разрушаются и образуются новые химические связи в полимерах.

Совместное применение прессования древесины и акустического воздействия показало возможность эффективной пластификации даже влажной свежесрубленной древесины (Кривоногова 2016). Установлено, что акустическое воздействие значительно снижает силу трения между древесной заготовкой и формой пресса при прессовании древесины (Birman et al. 2015).

При уплотнении древесины в поле ультразвуковых колебаний (интенсивность от 3 до 10 Вт/см 2 , амплитуда колебаний от 30 до 70 мкм и частота 22 кГц) ее плотность может достигать до 1,4 г/см. см 3 до 1,45 г/см 3 . При такой плотности древесина становится почти изотропной и почти одинаково воспринимает усилия во всех направлениях. Такая древесина рекомендуется для изготовления трущихся деталей (ползунов прессов, лесопилок, вкладышей крупных подшипников или подпятников).Детали, воспринимающие вибрации и удары (шестерни, пальцы муфт, кулачки люнетов, виброгасящие прокладки и накладки в различных механизмах и машинах или пальцы муфт) (Иванов и др. 2007).

При уплотнении древесины в акустическом поле ультразвуковое воздействие повышает пластичность древесины, снижает усилие проталкивания заготовки через матрицу, уменьшает количество микродефектов заготовки, т. е. , повышает качество поверхность уплотненной древесины (Новолокин 2002).Под действием ультразвука происходит процесс деформации образцов из различных материалов с уменьшением усилий, необходимых для деформации (Родимов и др. 2013).

Из Sun-Tae (2000) известно, что деревянную заготовку нагревают ультразвуком и затем сжимают, в результате чего объем деревянной заготовки в целом уменьшается, а древесина обезвоживается и уплотняется. При этом клетки древесины не разрушаются.

На кафедре электроакустики и ультразвуковой техники Санкт-Петербургского государственного университета создана экспериментальная установка по уплотнению древесины.Петербургский государственный электротехнический университет (Россия). Они имеют богатый опыт разработки ультразвукового оборудования и его применения для обработки материалов (Вьюгинова и Вьюгинов, 2013; Вьюгинова, и др., . 2014).

Образец древесины шириной до 200 мм уплотняется при прохождении между двумя ультразвуковыми волноводами. Расстояние между двумя волноводами меньше начальной толщины заготовки и определяет степень уплотнения древесины. Ультразвук снижает трение при прохождении заготовки через зону обработки.Это позволяет повысить производительность обработки (скорость подачи не менее 3 м/мин).

В результате проведенных экспериментов удалось повысить твердость по Бринеллю заготовки из канадского кедра до 3 раз (с 1,6 до 5,1), осины до 2,5 раз (с 1,86 до 4,98). ), а Дуб в 1,5 раза (с 3,7 до 5,62). В то же время по параметрам шероховатости поверхность ближе к полированной (рис. 1, рис. 2).

Рис. 1. Фотографии деревянных поверхностей, прошедших прессование ультразвуком и необработанных: канадский кедр (а), осина (б) и дуб (в) (Чижков, 2017)

Рис.2. Половые доски из лиственницы: обработанные прессованием с ультразвуком (а) и необработанные (б) (Чижков 2017)

Поверхность, обработанная ультразвуком, может иметь меньшую впитывающую способность, что хорошо для экономии отделочных материалов. Кроме установленного повышения твердости сжимаемой ультразвуком поверхности, других исследований их свойств не проводилось. Основное внимание исследователей сосредоточено на улучшении характеристик ультразвуковой акустической системы.

Применение ультразвука для постоянной фиксации размеров уплотненной древесины

Существует три основных способа достижения постоянной фиксации размеров уплотненной древесины (Inoue et al. 2008b; Kutnar et al. 2015): 1. Образование поперечных связей между молекулами древесной матрицы; 2. Релаксация напряжений, накопленных в микрофибриллах и матрице; 3. Обеспечение гидрофобности древесины.

Ультразвук воздействует на все эти три пути.Тот факт, что ультразвуковое воздействие на древесину не только разрушает связи между макромолекулами лигнина, но и способствует образованию новых связей, подтвержден экспериментально (15 Вт/см 2 , 21,5 кГц, обработка ультразвуком в течение 120 с), методами термомеханической спектроскопии. методы (Антонова и др. 2014).

Известно, что под воздействием ультразвука даже малой мощности происходит деполимеризация лигнина и изменение его структуры (Сайдалимов и др. 1977). Нарушаются внутримолекулярные связи макромолекул лигнина и появляются свободные функциональные группы, способствующие взаимодействию между фрагментами деструктированного полимера (поток ультразвука 4 Вт/см 2 , частота 22 кГц, время воздействия ультразвуком на древесину дуба на воздухе). составлял от 15 до 35 мин) (Антонова и др. 2006). В качестве причины изменения структуры лигнина рассматривается эффект кавитации и локальное повышение температуры вещества древесины под влиянием ультразвукового воздействия.

Кратковременное воздействие ультразвука большой мощности вызывает изменение химического состава древесины дуба. При этом содержание целлюлозы и пространственное распределение лигнина в морфологических структурах древесины не изменяются. Под действием ультразвука в лигнине происходят структурные изменения, которые сопровождаются снижением содержания высокомолекулярных и увеличением низкомолекулярной фракции (Антонова и др. 2009).

При обработке ультразвуком древесина подвергается совместному воздействию локальных высоких давлений и температур.Это разрушает лигнин-углеводные связи и разрывает связи между субъединицами лигнина. Следовательно, сеть лигнина разлагается, увеличивая доступную площадь поверхности целлюлозного ядра без нарушения упорядоченности (Koutsianitis et al. 2015; Qiu et al. 2016). Данные условия облучения приводят к усилению делигнификации и усилению деградации аморфной целлюлозы за счет образования радикалов (Koutsianitis et al. 2015).

Zhengbin He и коллеги провели ультразвуковое исследование на частоте 28 и 40 кГц с интенсивностью 10 Вт·см -2 на деревянных образцах тополя ( Populus cathayana ) в дистиллированной воде в течение 30-90 мин.Древесина становится менее гигроскопичной после воздействия ультразвука (He et al . 2016). Повышенная размерная стабильность позволяет распространить его использование на среду с высокой температурой и высокой влажностью, в которой изделия из дерева обычно легко усыхают и набухают.

Было обнаружено, что предварительная ультразвуковая обработка снижает содержание гидроксила в древесине. Водородные связи во влаге в образцах древесины разрушались при обработке ультразвуком. Ультразвуковое воздействие приводит к разложению или обезвоживанию гемицеллюлоз и экстрактивных веществ, содержащих много гидроксильных групп.В образцах древесины, обработанных ультразвуком в течение 30 мин, часть мембран ямок разрушилась. На ямках имелись обрушенные структуры и микроканалы (He и др. 2016).

Стерилизация древесины с помощью ультразвука

Стерилизующий эффект ультразвука также имеет большое практическое значение. Хорошо известно обеззараживающее действие ультразвука, например, на воду. Увеличение мощности ультразвука приводит к большей эффективности разрушения бактериальных клеток.Высокочастотный ультразвук более полезен для дезинфекции воды, чем низкочастотный (Phull et al. 1997).

Было исследовано применение высокоинтенсивного ультразвука для очистки древесины винных бочек (включая дрожжи для порчи Brettanomyces ), и была разработана коммерческая система для дезинфекции деревянных винных бочек (Yap et al. 2008; Taylor et др. 2011).

Определенные комбинации времени и частоты ультразвуковых волн и производимого тепла эффективны для уничтожения нематод сосновой древесины ( Bursaphelenchus xylophilus ), что приводит к фитосанитизированной древесине (смертность нематод достигает 100%) (Sohi et al. 2016).

За счет воздействия на древесину дуба ультразвуком большой мощности достигнута полная стерилизация древесины в отношении мицелиальных грибов. Это связано с локальным тепловым действием ультразвука (Антонова и др. 2009).

Противоплесневой эффект ультразвука установлен в экспериментах с китайским бамбуком мосо (Guan et al. 2013). Скорость плесени бамбука уменьшилась после ультразвуковой обработки, что было обратно пропорционально мощности и продолжительности времени обработки.Сканирующий электронный микроскопический анализ показал, что гранулы крахмала в значительной степени исчезли после обработки ультразвуком, что, вероятно, произошло из-за того, что ультразвуковая волна разрушила или желатинизировала крахмал и расширила ямки клеточной стенки, так что крахмал мог легко вытекать, что привело к уменьшению роста плесени.

Однако установлены некоторые организмы и их формы (например, споры), на которые ультразвук оказывает меньшее влияние (Piyasena et al. 2003). Например, грамположительные бактерии в древесине дуба ультразвуком не уничтожались (Антонова, 2009).

Рекомендуется сочетать ультразвук с нагревом или применением механического давления для эффективной стерилизации древесины (Taylor et al. 2011). Таким образом, стерилизация древесины с помощью ультразвукового воздействия перспективна и требует дальнейшего изучения.

Итак, известно действие ультразвука на живые организмы. Многое также известно о влиянии ультразвука на организм человека. Ультразвуковое воздействие, если оно достаточно интенсивное, вызывает синдром, включающий тошноту, головную боль, рвоту, нарушение координации, головокружение и утомляемость, а также может вызвать временное или постоянное ухудшение слуха (Павлачик-Лущинска и Дударевич, 2020).

Для защиты от негативного воздействия ультразвука в промышленных установках рекомендуется применять дистанционное управление, блокировки, обеспечивающие автоматическое отключение в случае вскрытия звукоизоляционных устройств, а также применение звукоизоляционных кожухов, полукожухов, экранов. Непосредственный контакт человека с рабочей поверхностью источника запрещен. ультразвуком и с контактной средой при возбуждении в ней ультразвука (Geppa 2020).

ОБЗОР

  1. Разработка и совершенствование методов повышения твердости древесных заготовок из мягких и твердых пород древесины имеет большое значение для повышения полноты и эффективности использования природных ресурсов.
  2. Задачи снижения энергозатрат на уплотнение древесины, улучшения качества поверхности обрабатываемой древесины, повышения производительности, обеспечения экологической безопасности, повышения размерной стабильности уплотняемых деталей в процессе их эксплуатации являются актуальными и актуальными. имеет большое практическое значение.
  3. Исследования последних лет показали возможность эффективного размягчения лигнина путем обработки образцов ультразвуком. Таким образом, ультразвук можно эффективно использовать для реализации важнейшего этапа уплотнения, а именно для пластификации древесины.
  4. Ультразвук вызывает изменения физических, химических и функциональных свойств древесины.
  5. Стерилизация древесины ультразвуковым воздействием перспективна и требует дальнейшего изучения.
  6. Использование комбинированного воздействия ультразвука и прессования для уплотнения поверхности древесины весьма актуально.

Благодарности

Работа выполнена в рамках проекта: ВЕГА 1/0315/17 «Исследование актуальных свойств термомодифицированной древесины при контактных воздействиях в процессе механической обработки с прогнозированием получения оптимальной поверхности» и при поддержке проекта АПВВ 17- 0456 «Термическая обработка древесины водяным паром для целенаправленного и устойчивого изменения цвета древесины.

Ссылки ЦИТИРОВАННЫЕ

Агранат Б.А., Дубровин М.Н., Хавский Н.Н. (1987). Основы ультразвуковой физики и техники [ Основы ультразвуковой физики и инженерии ], Изд-во Выш. шхолы, Москва, Россия.

Ангелски, Д. Х. (2017). «Сравнительный анализ методов пластификации массивной древесины», Журнал международных научных публикаций: материалы, методы и технологии 2017(8), 346-354.

Анненков В. Ф. (1974). Древесные материалы и технология их производства [ Древесные материалы и технологии их производства ], Лесная Промышленность, Москва, Россия.

Антонова Г.Ф., Багенов А.В., Вараксина Т.В. Н., Евграфова С.Ю., Коновалов Н.Т., Коновалова Н.Н., Пашенова Н.В. и Стасова В.В. (2009). «Влияние мощных акустических колебаний на древесину дуба», Химия растительного сырья 2009(3), 21-30.

Антонова Г.Ф., Багенов А.В., Вараксина Т.В. Н., Коновалов Н.Т., Коновалова Н.Н., Стасова В.В. (2006). «Влияние ультразвука на лигнин дуба», Химия растительного сырья 2006 (3), 5-16.

Антонова Г.Ф., Ольхов Ю.А., Коновалов Н.Т. (2014). «Структурные изменения древесины дуба под действием ультразвука», Химия растительного сырья 2014(4), 77-84. DOI: 10.14258/jcprm.201404312

Ашоккумар М. и Мейсон Т.Дж. (2000). Сонохимия. Энциклопедия химической технологии Кирка-Отмера , John Wiley & Sons, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

Бартенев Г.М., Зеленев Ю.В. В. (1983). Физика и механика полимеров [ Физика и механика полимеров ], Изд-во Выш. школа, Москва, Россия.

Бирман А.Р., Кривоногова А.С., Соколова В.А. и Нгуен В.Т. (2015). «Модификация древесины хвойных пород методом глубокого уплотнения», Scientific Reviews 2015(17), 90-94.

Балассо, М., Кутнар, А., Преловшек Ниемеля, Э., Микульян, М., Нолан, Г., Котларевски, Н., Хант, М., Джейкобс, А. и О’Рейли-Вапстра, Дж. (2020). «Характеристика свойств древесины термогидромеханически обработанных плантаций и местных тасманских пород древесины», Forests 11(1189). DOI: 10.3390/f11111189

Чижков, А. (2017). «Кованое дерево» (http://www.kovdrev.ru), по состоянию на 12 января 2021 г.

Крам, Лос-Анджелес (1994). «Сонолюминесценция, сонохимия и сонофизика», Journal of the Acoustical Society of America 95(1), 559-562.DOI: 10.1121/1.408351

Двианто В., Морока Т., Норимото М. и Китадзима Т. (1999). «Релаксация напряжения древесины суги ( Cryptomeria japonica D. don) при радиальном сжатии под действием высокотемпературного пара», Holzforschung 53(5), 541-546. DOI: 10.1515/HF.1999.089

Эриньш, П.П. (1977). Структура и свойства древесины как многокомпонентной полимерной системы [ Структура и свойства древесины как многокомпонентной полимерной системы ], Издательство Хим Древ, Москва, Россия.

Эстевес, М. Б., и Перейра, Х. (2009). «Модификация древесины путем термической обработки: обзор», BioResources 4(1), 370-404.

Европейская комиссия (2020 г.). Статистика сельского, лесного и рыбного хозяйства: Статистические книги , Бюро публикаций Европейского Союза, Люксембург, Бельгия. DOI: 10.2785/143455

Фанг, Ч. Х., Мариотти, Н., Клотье, А., Кубаа, А., и Бланше, П. (2012). «Уплотнение шпона путем сжатия в сочетании с теплом и паром», European Journal of Wood and Wood Products 70(1-3), 155-163.DOI: 10.1007/s00107-011-0524-4

Фанг Ю., Лу З., Линь Л., Фэн Х. и Чанг Дж. (2016). «Ускоренная ультразвуковая визуализация древесины с воздушной связью с использованием сжатого зондирования», BioResources 11 (1), 1015-1030. DOI: 10.15376/biores.11.1.1015-1030

Фекиач Дж., Земиар Дж., Гафф М., Габорик Дж., Гашпарик М. и Марушкак Р. (2015). «3D-формование виниров, пластифицированных водой и аммиаком», BioResources 10(1), 866-876. DOI: 10.15376/biores.10.1.866-876

Франк, Дж.П. и Мишель, Дж. М. (2010). Основы кавитации, гидромеханики и ее приложений , Kluwer Academic Publishers, Дордрехт, Нидерланды.

Гаспарян Г.Д. (2013). «Моделирование процесса ультразвуковой разметки лесоматериалов», Современные проблемы науки и образования 2013(5), 18-24.

Геппа И. (2020) «Неблагоприятное воздействие ультразвука на организм человека: профилактика и защита», в: Взаимодействие науки и общества: проблемы и перспективы , Уфа, Россия, с.60-62.

Гуань, М.Дж., Чжоу, М.М., и Юн, К. (2013). «Влияние ультразвуковой обработки против плесени на китайский бамбук мосо», Forest Products Journal 63(7-8), 288-291.

Хе, З., Чжан, Ю., Ван, З., Чжао, З. и Йи, С. (2016). «Сокращение времени сушки древесины за счет предварительной обработки ультразвуком», Технология сушки 34(10), 1141-1146. DOI: 10.1080/07373937.2015.1099107

Иноуэ М., Кодама Дж., Ямамото Ю. и Норимото М. (1998). «Стабилизация размеров прессованной древесины с использованием высокочастотного нагрева», Mokuzai Gakkaishi [Журнал Японского общества исследования древесины], 44(6), 410-416.

Иноуэ М., Морока Т., Роуэлл Р. М., Норимото М. и Инглунд Ф. (2008a). «Механизм частичной фиксации прессованной древесины на основе матричного метода неразмягчения», Wood Material Science and Engineering 3(3-4), 126-130. DOI: 10.1080/174802700347

Иноуэ, М., Секино, Н., Морока, Т., Роуэлл, Р.М. и Норимото, М. (2008b) «Фиксация деформации сжатия в древесине путем предварительного пропаривания», Journal of Tropical Forest Science 20(4) , 273-281.

Якоб, М., Стеммер Г., Чабани И., Мюллер У. и Гиндл-Альтмуттер В. (2020). «Изготовление высокопрочной фанеры из частично делигнифицированной уплотненной древесины», Полимеры 12(1796). DOI: 10.3390/polym12081796

Кальченко С.В. (2011). Воздействие ультразвука и импульсного магнитного поля на высокомолекулярный биокомпозит , магистерская диссертация, Воронежская государственная лесотехническая академия, Воронеж, Россия.

Киприанов А.В. И. (2002). «Инициирование химических реакций в жидкофазной среде», в кн.: Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья 2002 , Алтайский государственный университет, Барнаул, Россия, с.64-67.

Коновалова Н.Н. , Коновалов Н.Т., Баженов А.В., Шмитько И.М. (2006). «Влияние сверхзвуковой обработки на структуру и компоненты древесины дуба», в: 5 th Симпозиум IUFRO «Структура и свойства древесины ’06» , Факультет знаний и технологии обработки древесины Свеуилита, Зволен, Словакия, стр. 59 -65.

Коновалова Н.Н., Коновалов Н.Т., Баженов А.В., Сорокина Е.Ю., Антонова Г.Ф. (2003). «Влияние ультразвука на древесину дуба», В кн.: Вибрация-2003 (Вибрационные машины и технологии ), Курский государственный технический университет, Курск, Россия, с.270-275.

Коновалова Н.Н., Коновалов Н.Т., Стасова В.В., Антонова Г.Ф. (2002). «Влияние акустических колебаний на анатомическое строение древесины дуба», в кн.: Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья 2002, Алтайский государственный университет, Барнаул, Россия, стр. 68-71.

Кошелева Н.А., Шейкман Д.В. (2014). «Улучшение эксплуатационных свойств древесины лиственных пород с целью расширения ее применения», Известия БГТУ, Лесная и деревообрабатывающая промышленность 1(4), 235-237.

Куцианитис, Д., Митани, К., Джагли, К., Цалагкас, Д., Халас, К., Колонич, О., Галлис, К., и Чока, Л. (2015). «Свойства тонких двухкомпонентных лигноцеллюлозных пленок, экстрагированных ультразвуком», Ultrasonics Sonochemistry 2015 (23), 148-155. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2014.10.014

Кривоногова А.С. (2016). «Технология глубокого уплотнения древесины хвойных пород», в кн.: Мир науки и инноваций: Сборник статей Международной научно-практической конференции , Пермь, Россия, с.104-106.

Кутнар, А., и Сандберг, Д. (2015). «Следующие шаги в разработке термомодифицированной древесины для удовлетворения требований европейской экономики с низким уровнем выбросов углерода», International Wood Products Journal  6(1), 8-13. DOI: 10.1179/2042645314Y.0000000079

Кутнар, А., Сандберг, Д., и Халлер, П. (2015). «Прессованная и формованная древесина от обработки до продукции», Holzforschung 69(7), 885-897. DOI: 10.1515/hf-2014-0187

Лайне, К. (2014). Улучшение свойств древесины путем поверхностного уплотнения , Ph.D. Диссертация, Университет Аалто, Эспоо, Финляндия.

Ламасон, К., и Гонг, М. (2007). «Оптимизация параметров прессования осины с механическим поверхностным уплотнением», Forest Products Journal 57(10), 64-68.

Leighton, TG (1994) The Acoustic Bubble , Academic Press, Кембридж, Массачусетс, США.

Маня П., Врублевски М., Вуйчак А., Росик Э. и Молиньски В. (2020). «Твердость уплотненной древесины по отношению к измененному химическому составу», Леса 11(506).DOI: 10.3390/f11050506

Митаворн, Б., Шриваро, С., Конгтонг, С. (2020). «Новый метод уплотнения для производства высокопрочной каучуковой древесины для конструкционного применения», Construction and Building Materials (265). DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2020.120862

Мохолкар В.С., Чоудхури Х.А., Сингх С., Ханна С., Ранджан А., Чакма С. и Бхасаркар Дж. (2015). «Физические и химические механизмы ультразвука в синтезе биотоплива», в: Производство биотоплива и химикатов с помощью ультразвука. Том 4 журнала Biofuels and Biorefineries , Springer, Дордрехт, Нидерланды, стр. 35-86.

Нави, П., и Сандберг, Д. (2012). Термогидромеханическая обработка древесины , Presses Polytechniques et Universitaires Romandes, Лозанна, Швейцария.

Новолокин А. А. (2002). Математическая модель процесса уплотнения древесины осины методом одноосного прессования с применением ультразвука [ Математическая модель процесса уплотнения древесины осиный Методом Одноосного Прессования с Применением Ультразвука ], СПб.Петербургская государственная лесотехническая академия, Санкт-Петербург, Россия.

Фулл С.С., Ньюман А.П., Лоример Дж.П., Поллет Б. и Мейсон Т.Дж. (1997). «Разработка и оценка применения ультразвука в биоцидной обработке воды», Ultrasonics Sonochemistry 4(2), 157-164. DOI: 10.1016/S1350-4177(97)00029-1

Павлачик-Лущинская, М., и Дударевич, А. (2020). «Воздействие очень высокочастотного звука и низкочастотного ультразвука на людей — современное состояние дел», Международный журнал медицины труда и гигиены окружающей среды 33(4), 389-408. DOI: 10.13075/ijomeh.1896.01586

Пиясена, П., Мохареб, Э., и МакКеллар, Р. (2003). «Инактивация микробов с помощью ультразвука: обзор», International Journal of Food Microbiology 87(3), 207-216. DOI: 10.1016/s0168-1605(03)00075-8

Постников В.В., Камалова Н.С. (2013). «Поглощение ультразвука в древесине», Известия АН. Серия Physics 77(8), 1195-1196. DOI: 10.7868/S0367676513080322

Постников В.В., Камалова Н.С. (2015). «Физика процесса получения древесины с прочностью стали», Лесной журнал 5(17), 160-177. DOI: 10.12737/11274

Постников В.В., Камалова Н.С., Кальченко С.В. (2010). «Ультразвуковая пластификация лигнина в модифицированной древесине», Известия РАН: Физика 74(9), 1319-1320. DOI: 10.3103/S106287381009039X

Цю С., Ван З., Хе З. и Йи С. (2016). «Влияние предварительной обработки ультразвуком на размерную стабильность древесины тополя», BioResources 11(3), 7811-7821.DOI: 10.15376/biores. 11.3.7811-7821

Радж, Б., Раджендран, В., и Паланичами, П. (2004). Наука и технология ультразвука , Издательство Нароса, Нью-Дели, Индия.

Родимов Г. А., Батищева О. М., Папшев В. А., Гудков А. И. (2013). «Изменение механических характеристик поверхностей контакта под действием ультразвуковых колебаний», в кн.: Материалы Международного симпозиума «Надежность и качество », Пензенский государственный университет, Пенза, Россия, с.37-39.

Садатнежад, С. Х., Хазаеян, А., Сандберг, Д., и Табарса, Т. (2017). «Непрерывное поверхностное уплотнение древесины: новая концепция крупномасштабной промышленной переработки»,  BioResources 12(2), 3122-3132. DOI: 10.15376/biores.12.2.2846-2863

Саидалимов С.А., Смирнова Л.С., Абдуазимов Х. А. (1977). «О влиянии ультразвука на лигнин», Chemistry of Wood 1977(2), 43-44.

Сандберг, Д., Кутнар, А., и Мантанис, Г. (2017).«Технологии модификации древесины – обзор», IForest. Биогеонауки и лесное хозяйство 10(6), 895-908. DOI: 10.3832/ifor2380-010

Шенол, С., и Будакчи, М. (2016). «Методы механической модификации древесины», Журнал науки и технологий Мугла, 2(2), 53-59. DOI: 10.22531/muglajsci.283619

Шамаев В.А. (2003). Механохимическая модификация древесины [ Химико-механическое модифицирование древесины ], ВГЛТА, Воронеж, Россия.

Шамаев В.А. (2015). «Получение химико-механического процесса модифицированной древесины и исследование ее свойств», Forestry Engineering Journal 5(4), 177-187. DOI: 10.12737/17421

Сохи, А., Узунович, А., и Аврамидис, С. (2016). «Ультразвуковая фитосанитарная обработка древесины, зараженной сосновой нематодой», Maderas. Ciencia y Tecnologia 18(1), 99-104. DOI: 10.4067/S0718-221X2016005000010

Солар, Р., и Мелсер, И. (1980). «Изменение некоторых физико-механических свойств граба ( Carpinus betulus L.) при его пластификации раствором гидроксида аммония», Proceedings of Scientific Works 1980, 123-137.

Сориа, А.С., и Вильямиэль, М. (2010). «Влияние ультразвука на технологические свойства и биологическую активность пищевых продуктов: обзор», Trends in Food Science and Technology 21(7), 323-331. DOI: 10.1016/J.TIFS.2010.04.003

Стефанович Б., Пиркер К. Ф., Розенау Т. и Поттхаст А. (2014). «Влияние трибохимических обработок на целостность целлюлозы», Carbohydrate Polymers 111, 688-699.DOI: 10.1016/j.carbpol.2014.05.011

Сун-Тэ, А. (2000). «Способ и устройство для повышения твердости и прочности древесины», патент США № 6047751 А.

.

Суслик, К. С. (1990). «Сонохимия», Science 247(4949), 1439-1445. DOI: 10.1126/наука.247.4949.1439

Тейлор, А., Перчермайер, А., Янг, Т., и Живанович, Л. (2011). «Испытание ультразвука высокой интенсивности для фитосанитарной обработки древесины», Forest Products Journal 61(5), 365-366.

Тишер, П. К., Сераковский, М. Р., Вестфаль, Х., и Тишер, К. А. (2010). «Наноструктурная реорганизация бактериальной целлюлозы с помощью ультразвуковой обработки», Biomacromolecules 11(5), 1217-1224. DOI: 10.1021/bm3a

Умейер А., Морока Т. и Норимото М. (1998) «Влияние термического размягчения и деградации на радиальное сжатие влажной ели», Holzforschung 52(1), 77-81. DOI: 10.1515/hfsg.1998.52.1.77

Вьюгинова А.и Вьюгинов С. (2013). «Устройство для ультразвуковой обработки пиломатериалов», Патент РФ № 130909.

Вьюгинова А., Вьюгинов С. и Конович В. (2014). «Кованое дерево», Новости деревообработки 12(168). п. 12.

Вангаард, Ф. (1950). Механические свойства древесины , John Wiley & Sons, Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, США.

Винанди, Дж. Э., и Кржисик, А. М. (2007). «Термическая деградация древесных волокон при горячем прессовании композитов МДФ: Часть I. Относительные эффекты и преимущества теплового воздействия», Wood and Fiber Science 39(3), 450-461.

Юн Ю., Акян Л., Кайя Ю., Хосахалли С. Р., Сунмин З. и Хуанхуань Л. (2020). «Уплотнение под высоким давлением и гидрофобное покрытие для улучшения механических свойств и стабильности размеров мягких древесных плит из тополя», Journal of Wood Science 66, 45. DOI: 10.1186/s10086-020-01892-1

Ямасита О., Йокочи Х., Мики Т. и Канаяма К. (2009). «Податливость древесины и ее применение в формовании», Journal of Materials Processing Technology 209 (12-13), 5239-5244.DOI: 10.1016/j.jmatprotec.2008.12.011

Яп А., Шмид Ф., Йиранек В., Гарбин П. и Бейтс Д. (2008). «Инактивация Brettanomyces/Dekkera в винных бочках с помощью ультразвука высокой мощности», , Австралия и Новая Зеландия, , Wine Industry Journal, , 23(5), 32-40.

Статья отправлена: 26 января 2021 г.; Экспертная проверка завершена: 10 апреля 2021 г.; Получена и принята исправленная версия: 4 августа 2021 г.; Опубликовано: 11 августа 2021 г.

DOI: 10.15376/биорес.16.4.Рудак

Твердость древесины в зависимости от содержания влаги

Введение

Рисунок 1: Шкала твердости древесины.

Мне давно говорили, что древесина с возрастом твердеет, но у меня есть неофициальные свидетельства того, что это не всегда так. Я также знаю, что некоторые виды намного сложнее, чем другие (рис. 1).

Я прочитал следующее сообщение на форуме, которое, как мне показалось, содержит действительно полезную информацию о твердости и влажности древесины, которую я хотел бы изучить немного подробнее и представить здесь.Ключевым моментом обсуждения на форуме было то, что древесина становится тверже по мере уменьшения ее влажности, что может происходить с древесиной по мере ее старения. Другие факторы, такие как насекомые и плесень, уменьшают твердость древесины. Меня здесь волнует только влажность – остальные факторы непредсказуемы.

Я представлю две численные модели того, как твердость древесины зависит от влажности. Эти две модели, как будет показано, примерно эквивалентны.

Фон

Концепция

Многие свойства древесины зависят от влажности древесины.Вот несколько примеров:

  • твердость
  • модуль сдвига
  • предел прочности при растяжении
  • прочность на сжатие

Я видел два подхода к моделированию влияния влаги на эти свойства: (1) степенная зависимость (USDA) и линейная модель (Bozkurt Y, Göker Y [1987]). Я покажу, что оба подхода дают одинаковые результаты в узком диапазоне содержания влаги.

Определение твердости

Мой пост здесь будет посвящен твердости по Янке, которая является широко используемой мерой твердости древесины.Вот определение процесса измерения Janka и то, как определяется содержание влаги.

Твердость сторон Janka
Твердость по Янке — это нагрузка, необходимая для заделки шарика диаметром 11,28 мм (0,444 дюйма) на половину его диаметра.
Содержание влаги (M)
Процент массы древесины, состоящей из воды. Его часто измеряют в полевых условиях с помощью электрического испытательного оборудования. В лаборатории его можно измерить, измерив массу испытуемого образца до и после сушки и вычислив
, где
  • м вода масса воды в образце древесины.
  • m влажный — масса образца древесины до сушки.
  • м сухая — масса высушенной пробы древесины.

На рис. 2 показан тест Янка.

Рисунок 2: Иллюстрация теста Янки (Википедия).

Этот пост посвящен твердости, но этот подход можно использовать и для многих других параметров.

Лабораторная модель лесных товаров (USDA)

Уравнение 1 показывает модель из Лаборатории лесных товаров (FPL).Я буду использовать данные FPL для моделирования твердости древесины.

Экв. 1

где

  • P свойство древесины (например, твердость)
  • P 12 Значение свойства при 12% влажности.
  • P g — стоимость недвижимости в зеленых условиях.
  • M – влажность древесины, выраженная в процентах.
  • M P определяется в Главе 4 Справочника по древесине 1999 г. как процентное содержание влаги на пересечении горизонтальной линии, представляющей прочность сырой древесины, и наклонной линии, представляющей логарифм соотношения прочности и содержания влаги для древесины. сухая древесина.Затем они говорят принять 25%, если M P неизвестно. Я могу объяснить, почему они говорят о 25%, если у вас нет другой информации. Утверждение о пересечении кажется неверным. Я вдаюсь в подробности здесь.

Линейная модель

Уравнение 2 показывает модель, которую я видел во многих публикациях (пример, раздел 2.3), для нормализации данных, полученных от древесины при различном содержании влаги, до 12%, что является отраслевым стандартом для содержания влаги.

Экв.2

где

  • P 12 расчетное значение параметра при влажности 12%.
  • P – измеренное значение параметра при содержании влаги u%.
  • α — это константа, которая обычно зависит от породы тестируемой древесины. Его можно рассчитать с помощью . Это соотношение показано на рис. 3.

Анализ

Цель

Я покажу, как соотносятся уравнения 1 и 2, поскольку они дают аналогичные результаты для твердости древесины в типичном диапазоне содержания влаги в древесине.

Расчеты

Для своей работы здесь я буду работать с твердостью древесины, приведенной к твердости при содержании влаги 12%. Нормализация позволяет мне работать с числами, близкими к 1. На рис. 3 показан мой анализ.

Рисунок 3: Сравнение точной и линейной аппроксимации.

Заключение

Мне удалось показать, что уравнения 1 и 2 дают одинаковые результаты в типичном диапазоне содержания влаги в древесине (от 6% до 14%). Я также вижу, что модель утверждает, что древесина становится тверже по мере уменьшения содержания влаги, что я и наблюдал.

Чтобы централизовать данные, которые я использую для своей личной работы, я включил список параметров твердости для распространенных североамериканских видов (таблица 1).

Приложение A: M

P Значения для распространенных североамериканских видов.

M P является важным параметром для оценки твердости древесины, и его значение зависит от породы. В Справочнике по дереву указано, что его значение обычно составляет около 25%. На рисунке 4 показаны некоторые распространенные значения M P , и вы можете видеть, что они составляют около 25%.

Рисунок 4: Таблица 4-13 из Справочника по дереву.

Приложение B: M

P Обсуждение определений.

Определение уравнения 1 включает некоторые формулировки, которые мне трудно понять. Я постараюсь дать некоторые дополнительные разъяснения здесь. Вот как определяется M P .

M P [является] содержанием влаги на пересечении горизонтальной линии, представляющей прочность сырой древесины, и наклонной линии, представляющей логарифм соотношения прочности и влажности сухой древесины.

На самом деле я не мог понять это утверждение в том виде, в каком оно написано, хотя я думаю, что могу объяснить, как вы определяете M P . На рисунке 5 показано мое объяснение, которое предполагает, что у вас есть (1) график зависимости твердости от содержания влаги в рассматриваемой древесине и (2) вы знаете твердость сырого материала.

Рис. 5: Пояснение к заявлению об определении Mp.

Рисунок 5 показывает, что если мы нарисуем уравнение 1, M P – это уровень влажности, при котором прочность древесины равна прочности в сыром виде.На рис. 6 показано соотношение между M P и точкой насыщения волокна (FSP). Обратите внимание, что «зеленая» прочность достигается до FSP. Это означает, что уравнение 2 не выполняется выше M P .

Рисунок 6: Взаимосвязь между Mp и FSP.

Приложение C: Таблица значений твердости (сухой/зеленый/соотношение) для распространенных пород.

Таблица 1 взята из публикации Лесной службы США, которую я дополнил столбцом с общими названиями деревьев.Научные названия для меня малопригодны — я знаю только общеупотребительные названия деревьев. Обратите внимание, что уровни твердости указаны в ньютонах (метрическая мера), а в фунте содержится 4,448 ньютона. Например, твердость черной вишни оценивается в 4210 ньютонов, что составляет ~ 950 фунтов.

Таблица 1. Твердость (сухой/зеленый) и соотношение сухой/зеленый по видам
Тип Общее имя Вид Сухая твердая. (Н) Зеленый Твердый.(Н) Соотношение сухого/зеленого
Твердая древесина ОЛЬХА ОБЫЧНАЯ АЛНУС КЛУТИНОЗА 2940 2220 1,32
ОЛЬХА, КРАСНАЯ АЛНУС РУБРА 2620 1950 1,34
ЯСЕНЬ, ЧЕРНЫЙ ФРАКСИНУС ЧЕРНЫЙ 3770 2310 1,63
ЯСЕНЬ, ЕВРОПЕЙСКИЙ ФРАКСИНУС ЭКСЕЛЬСИОР 6140 4270 1.44
ЯСЕНЬ, ЗЕЛЕНЫЙ ФРАКСИНУС ПЕННСИЛЬВАНСКИЙ 5320 3860 1,38
ЯСЕНЬ, ОРЕГОН ФРАКСИНУС ЛАТИФОЛИА 5140 3500 1,47
ЯСЕНЬ, БЕЛЫЙ ФРАКСИНУС АМЕРИКАНСКИЙ 5850 4260 1,37
ОСИН, ДРОГА ПОПУЛЮС тремулоидный 1550 1330 1.17
БУК, АМЕРИКАНСКИЙ ФАГУС ГРАНДИФОЛИЯ 5760 3770 1,53
БУК, ЕВРОПЕЙСКИЙ ФАГУС СИЛЬВАТИЧЕСКИЙ 6410 4270 1,50
БЕРЕЗА, ЧЕРНАЯ БЕТУЛА ЛЕНТА 6520 4300 1,52
БЕРЕЗА, БУМАГА БЕТУЛА ПАПИРИФЕРНАЯ 4040 2480 1.63
БЕРЕЗА ЖЕЛТАЯ БЕТУЛА АЛЛЕГАНСКАЯ 5590 3460 1,62
ОРЕХ ЖУГЛАНС СИНЕРА 2170 1730 1,25
ВИШНЯ, ЧЕРНЫЙ СЕРОТИНОВАЯ СЛИВКА 4210 2930 1,44
ВИШНЯ, СЛАДКАЯ ЧЕРНУС АВИУМ 5780 4140 1.40
КАШТАН, АМЕРИКАНСКИЙ КАСТАНЕА ДЕНТАТА 2390 1860 1,28
КАШТАН, СЛАДКИЙ КАСТАНЕЯ САТИВА 3070 3160 0,97
ХЛОПОК, ЧЕРНЫЙ ПОПУЛЮС ТРИХОКАРПА 1550 1110 1,40
ХЛОПОК, ВОСТОЧНЫЙ ПОПУЛЮС ДЕЛЬТОИДНЫЙ 1910 1510 1.26
ОГУРЦОВОЕ ДЕРЕВО МАГНОЛИЯ Остроконечная 3100 2310 1,34
РЕЗИНА, ЧЕРНАЯ НИССА СИЛЬВАТИЧЕСКАЯ 3590 2840 1,26
КУЗОВ, СЕВЕРНЫЙ ЗАПАДНАЯ СЕЛЬТИС 3900 3100 1,26
ГРАНДИОЗНЫЙ ГЛЕДИЦИЯ ТРИАКАНТОС 7010 6160 1.14
ГРА, ЕВРОПЕЙСКИЙ КАРПИН БЕЛОВЕЛОВЫЙ 6980 5470 1,28
КОНСКИЙ КАШТАН АЕСКУЛУС ГИППОКАСТОВЫЙ 3340 2580 1,29
МАГНОЛИЯ, ЮЖНАЯ МАГНОЛИЯ ГРАНДИФЛОРА 4520 3280 1,38
КЛЕН, БОЛЬШОЙ ЛИСТ ACER МАКРОФИЛЛУМ 3770 2750 1.37
КЛЕН, ЧЕРНЫЙ ACER ЧЕРНЫЙ 5230 3730 1,40
КЛЕН, КРАСНЫЙ ACER РУБРУМ 4210 3100 1,36
КЛЕН, СЕРЕБРО АКЕР САХАРИН 3100 2620 1,18
КЛЕН, САХАР АКЕР САХАРУМ 6430 4300 1.50
КЛЕН, ПЛАВАН ПСЕВДОПЛАТАН ACER 4850 3830 1,27
ДУБ АВСТРИЙСКИЙ КЕРКУС СЕРРИС 8270 6180 1,34
ДУБ, АЛЫЙ КЕРКУС КОКЦИНЕЯ 6210 5320 1,17
ДУБ, БЕЛЫЙ БОЛОТА БЕРКУС ДВУХЦВЕТНЫЙ 7180 5140 1.40
ДУБ, БЕЛЫЙ БЕРКУС БЕЛЫЙ 6030 4700 1,28
ФЕКАН КАРИА ИЛЛИНОЭНСИС 8070 5810 1,39
ПЛАНЕТРИ, ЛОНДОН Платан ацерифолистный 5650 4270 1,32
ТОПОЛЬ, ТЮЛЬПАН ЛИРИОДЕНДРОН ТУЛИПИФЕРА 2390 1950 1.23
СЛАДКАЯ ЖЕМЧУГ ЛИКВИДАМБАР СТИРАЦИФЛУА 3770 2660 1,42
СИКАМОРА Платан западный 3410 2710 1,26
ТУПЕЛО, ВОДА НИССА АКВАТИКА 3900 3150 1,24
ГРЕЦКИЙ ОРЕХ, ЧЕРНЫЙ ЖУГЛАНС ЧЕРНЫЙ 4480 3990 1.12
ГРЕЦКИЙ ОРЕХ, ПЕРСИДСКИЙ ЖУГЛАНС РЕГИА 3600 2970 1,21
ТОПОЛЬ КАНАДСКИЙ ПОПУЛЮС КАНАДЕНСКИЙ 2220 2050 1,08
ТОПОЛЬ, СЕРЕБРО ПОПУЛЮС КАНЕСКЕНСКИЙ 2360 1730 1,36
Твердая древесина
Средняя
4474 3343 1.34
Мягкая древесина БАЛДКИПРЕСС ТАКСОДИУМ ДИСТИХУМ 2260 1730 1,31
КЕДР, АЛЯСКА ГОЛОВКА ЦИПАРИЗА ОТКАТЕНСИС 2570 1950 1,32
КЕДР, АТЛАНТИЧЕСКИЙ БЕЛЫЙ CHAMAECYPARIS THYOIDES 1550 1290 1,20
КЕДР, ПОРТ-ОРФОРД ШАМАЦИПАРИС ЛАУСОНИАНА 2790 1690 1.65
ПИХТА, БАЛЬЗАМ АБИЕС БАЛЬЗАМИЙСКИЙ 1770 1290 1,37
ПИХТА, КАЛИФОРНИЯ КРАСНАЯ АВИС МАГНИФИКА 2220 1600 1,39
ПИХТА, ДУГЛАС ПСЕВДОЦУГА МЕНЗИЕЗИИ 2930 2260 1,30
ПИХТА, ВЕЛИКАЯ АБИС ГРАНДИС 2170 1600 1.36
ПИХТА, БЛАГОРОДНАЯ ABIES PROCERA 1820 1290 1,41
ПИХТА, ТИХООКЕАНСКОЕ СЕРЕБРЯНОЕ АБИЕС АМАБИЛИС 1910 1380 1,38
ПИХТА, СЕРЕБРО АБИС АЛЬБА 2850 1910 1,49
ПИХТА, СУБАЛЬПИЙСКАЯ АБИЕС ЛАЗИОКАРПА 1550 1150 1.35
ПИХТА, БЕЛАЯ КОНЦВЕТ ABIES 2130 1510 1,41
ТОЛУСЬ, ВОСТОЧНЫЙ ЦУГА КАНАДЕНСКАЯ 2220 1770 1,25
ТИСЛУГ, ГОРНЫЙ ЦУГА МЕРТЕНСИАНА 3020 2080 1,45
ХЕМЛОК, ЗАПАДНЫЙ ЦУГА ГЕТЕРОФИЛЛА 2390 1820 1.31
ЛАМИНЫ КЕДР ЛИБОЦЕДРУС ДЕКУРЕНС 2080 1730 1,20
ЛИСТВЕННИЦА, ЕВРОПЕЙСКАЯ ЛАРИКС ДЕЦИДУА 3770 2450 1,54
ЛИСТВЕННИЦА ЯПОНСКАЯ ЛАРИКС КЕМФЕРИ 2940 2140 1,37
ЛИСТВЕННИЦА ЗАПАДНАЯ ЛАРИКС ЗАПАДНЫЙ 3680 2260 1.63
СОСНА, АВСТРИЙСКАЯ ПИНУС ЧЕРНЫЙ 2890 1910 1,51
СОСНА, ГРУППА ПИНУС ПИНАСТЕР 2670 1690 1,58
СОСНА, ВОСТОЧНО-БЕЛАЯ ПИНУС СТРОБУС 1690 1290 1,31
СОСНА, ДОМКРАТ ПИНУС БЭНКСИАНА 2530 1770 1.43
СОСНА, ЛОБЛОЛИ ПИНУС ТАЭДА 3060 2000 1,53
СОСНА, СТОЙКА ПИНУС КОНТОРТА 2130 1460 1,46
СОСНА, ДЛИННОЛИСНАЯ ПИНУС БОЛЕДНИЙ 3860 2620 1,47
СОСНА, МОНТЕРЕЙ ПИНУС РАДИАТА 3330 2130 1.56
СОСНА, ПОНДЕРОСА ПИНУС БЕЛЫЙ 2040 1420 1,44
СОСНА, КРАСНАЯ ПИНУС СМОЛИСТЫЙ 2480 1510 1,64
СОСНА, СКОТЧ ПИНУС СИЛЬВЕСТРИС 2980 2220 1,34
СОСНА КОРОТКАЯ ПИНУС ЭХИНАТА 3060 1950 1.57
СОСНА, ЕЛЬ ПИНУС ГЛАБРА 2930 2000 1,47
СОСНА, САХАР ПИНУС ЛАМБЕРТИАНА 1690 1200 1,41
СОСНА, ВИРДЖИНИЯ ПИНУС ВИРДЖИНСКИЙ 3280 2390 1,37
СОСНА, ЗАПАДНАЯ БЕЛАЯ ПИНУС МОНТИКОЛА 1860 1150 1.62
РЕДКЕДАР, ВОСТОЧНЫЙ МОЖЖЕВЕЛЬНИК ВИРДЖИНСКИЙ 4000 2880 1,39
РЕДКЕДАР, ЗАПАД ТУЯ ПЛИКАТА 1550 1150 1,35
РЕДВУД, ПОБЕРЕЖЬЕ СЕКВОЙЯ СЕМПЕРВИРЕНС 2130 1820 1,17
СЕЛЬ, ЧЕРНАЯ ПИЦЕА МАРИАНСКАЯ 2310 1640 1.41
ЕЛЬ, ЭНГЕЛЬМАНН PICEA АНГЕЛЬМАННЫЙ 1730 1150 1,50
ЕЛЬ, НОРВЕГИЯ ПИСЕА АБИС 2110 1420 1,49
ЕЛЬ, КРАСНАЯ ПИСЕА РУБЕНСА 2170 1550 1,40
ЕЛЬ СЕРБСКАЯ ПИЦЕА ОМОРИКА 2710 1470 1.84
ЕЛЬ СИТКА ПИЦЕА СИТЧЕНСИС 2260 1550 1,46
ТАМАРАК ЛАРИКС ЛАРИЦИНА 2620 1690 1,55
БЕЛЫЙ КЕДР, СЕВЕРНЫЙ ТУЯ ЗАПАДНАЯ 1420 1020 1,39
Мягкая древесина
Средняя
2470 1722 1.43
Большая средняя 3472 2533 1,38

Имеет ли значение твердость деревянного пола

Интересно, что один из вопросов, который чаще всего мы получаем от потребителей, когда они покупают пол из твердой древесины, звучит так: «Имеет ли значение твердость напольного покрытия из твердой древесины? ». Считается, что чем тверже деревянный пол или чем тверже отделка, тем лучше. Является ли это восприятие реальностью? В сегодняшней публикации мы рассмотрим это подробнее.

Определение твердости древесины

Во-первых, позвольте мне объяснить, что такое твердость древесины, ответив на эти 6 вопросов.

1. Что больше всего влияет на твердость деревянного пола?

Основным элементом, влияющим на твердость паркета, является твердость самой породы дерева. Важно понимать, что древесина является натуральным продуктом — ни один производитель не может повлиять на плотность или твердость породы дерева. Он присущ и уникален выбранным вами породам твердой древесины.

2. Как измеряется твердость древесины?

Твердость древесных пород измеряется по шкале Янка. Шкала Янка определяет твердость одной породы дерева по сравнению с другой. Включает лиственные и хвойные породы. Шкала Янка была изобретена Габриэлем Янкой, австрийским исследователем древесины, еще в 1906 году. Она была стандартизирована Американским обществом испытаний и материалов (ASTM) в 1972 году. Шкала Янка измеряет сопротивление вмятинам и износостойкость образца древесины.Он измеряет усилие, необходимое для того, чтобы стальной шарик диаметром 11,28 мм (0,444 дюйма) вонзился в деревянную доску на половину своего диаметра.

 

3. Как мы используем шкалу Янки?

Шкала твердости Янка работает от нуля (самый мягкий) до 4000 фунтов (самый твердый). Древесина с низким рейтингом по шкале твердости — это та, которая легче всего покрывается вмятинами и царапинами. Например, древесина пробкового дерева, очень легкая и используемая для поделок, имеет один из самых низких весов в весе — 100 фунтов.Мы определенно не хотели бы использовать его для деревянных полов! С другой стороны, более высокий балл указывает на то, что требуется больше усилий, чтобы прибить или распилить древесину. Одной из самых твердых пород древесины является ипе (также известная как лапачо или бразильский орех). Эта древесина часто используется для палуб, мебели и напольных покрытий, когда необходимы долговечность и высокая ударопрочность. Поскольку Ipe очень твердый, его часто предварительно просверливают для шурупов.

 

4. Что особенного в Red Oak?

Обладая оценкой 1290 фунтов, прочный и упругий Красный дуб является эталоном, с которым сравниваются все другие породы дерева по шкале Янки.Красный дуб был выбран в качестве среднего стандарта, потому что это одна из самых доступных лиственных пород. Кроме того, из красного дуба получаются отличные полы из твердой древесины — он не такой твердый, чтобы его было трудно пилить и прибивать гвоздями, но и не такой мягкий, чтобы на нем легко образовывались вмятины. Это правильно!

5. Что такое «хорошая» оценка Янки?

Шкала Janka не утверждает, что данный вид деревянного пола лучше другого. При выборе деревянного пола для дома оценка по шкале Янки может дать покупателям только представление о прочности и твердости породы дерева, например, для поддержки очень тяжелой мебели.

6. Что такое «плохая» оценка Янки?

Оценка 950 фунтов или выше по шкале Janka является стандартом для деревянных полов. Таким образом, не существует по-настоящему «плохой» оценки, когда вы выбираете деревянный пол среди всех деревянных полов, доступных на рынке.

В Lauzon вы можете быть уверены, что все предлагаемые виды достаточно тверды для ходьбы. Кроме того, мы предлагаем только паркет; у нас нет хвойных пород, таких как сосна, болиголов, пихта или кедр.

  Другие переменные для рассмотрения

Теперь, когда мы все знаем, что шкала Янки используется в качестве общего ориентира при сравнении твердости различных пород деревянных полов, давайте рассмотрим некоторые другие важные переменные, которые БУДУТ влиять на сопротивление и твердость вашего паркета.

1. Происхождение древесины

Поскольку волокна древесины формируются годичными кольцами роста дерева, место, где заготавливается древесина, может влиять на ее твердость.Ежегодно формируются годовые кольца – одно твердое и одно мягкое. Мягкое кольцо образуется при быстром росте дерева весной, а жесткое узкое кольцо образуется при медленном росте летом. Поскольку климат этих сезонов варьируется от одного региона к другому, вы можете понять, как это может повлиять на деревянную обвязку.

2. Направление волокон древесины

Древесные волокна, использованные для теста, могут повлиять на результаты. Зернистость, представленная по шкале Янки, плоская — считается нормальной.Но если вы сравните, например, текстуру гладкого дуба белого с фактурой дуба белого , распиленного на четверть, последний окажется более твердым из двух из-за направления волокон древесины.

Щелкните здесь, чтобы узнать больше о крапчатом образе , созданном методом распила на четверть .

Если вам интересно узнать больше о различных методах пиления полов из твердой древесины, я призываю вас вернуться к нашему блогу, так как эта тема будет обсуждаться позже.

3. Текстура

Текстурированные полы из твердой древесины помогают скрыть последствия ежедневного движения, собак и жизни в целом. Но знаете ли вы, что они также тверже, чем гладкие паркетные полы того же вида? Процесс, используемый для придания текстуры паркетному полу, удаляет часть текстуры мягкой древесины (весенний рост), оставляя более твердую текстуру древесины (летний рост).

Щелкните здесь, чтобы открыть для себя 5 лучших текстур паркетных полов , доступных на рынке!

4.Планка строительная

Какое место занимает искусственная древесина лиственных пород по шкале твердости Янки? Это не так. Почему? Поскольку под этими деревянными полами находится один (или несколько) слоев более мягкой древесины, твердость невозможно правильно измерить по шкале. Этот нижний слой дает им превосходную производительность и стабильность. У нас не может быть всего в жизни! Имеется мало информации о том, какое место в шкале занимают инженерные деревянные полы из-за разнообразия материалов, используемых для создания слоев напольного покрытия от одной марки к другой.Этот новый факт является четким показателем важности, которую вы должны придавать твердости выбранной вами породы дерева по сравнению со всеми другими характеристиками.

5. Отделка

Покрытие пола из твердой древесины является одним из наиболее важных факторов, определяющих долговечность и простоту ухода за любым полом из твердой древесины. На самом деле качество, а не обязательно твердость отделки определяет, насколько хорошо ваш деревянный пол может выдерживать движение и нормальный износ.Однако имейте в виду, что при ударе или давлении на деревянный пол древесные волокна сминаются, что приводит к появлению вмятин. Некоторые породы древесины обладают естественными характеристиками, которые маскируют вмятины лучше, чем другие, например, Дуб Красный и Дуб Белый , или текстурированный . Вот почему мы обычно рекомендуем паркетные полы из серий Authentik или Urban Loft как отличный выбор, когда люди ищут лучшие паркетные полы для собак или домохозяйства.

Тем не менее, высококачественные напольные покрытия из твердой древесины будут иметь хорошую гибкость, а не быть чрезвычайно твердыми. Эта гибкость позволяет отделке поглощать сильные удары, не трескаясь, изгибаясь вместе с древесиной под ней. Трещины в отделке пола из твердой древесины вызовут просачивание воды и появление неприглядных пятен.

Lauzon является первоклассным производителем напольных покрытий из твердой древесины, и поэтому мы предлагаем лучшее на рынке покрытие с УФ-отверждением в виде нашего титанового покрытия .Титановое покрытие Lauzon обеспечивает большую долговечность, потому что покрытие изгибается вместе с деревом, а не трескается, когда на него падает тяжелый предмет, и обеспечивает замечательную защиту от истирания и сколов. Кроме того, при царапании он не оставляет мелоподобных следов, как в случае со стандартным покрытием из оксида алюминия. Это также делает ваш паркет более устойчивым к интенсивному движению в течение длительного периода времени, сохраняя его блеск.

6. Техническое обслуживание

Вы можете быть уверены, что вашему паркетному полу потребуется надлежащий уход и профилактика, чтобы он выдержал износ со временем.Если вы не позаботитесь о нем, не имеет значения, насколько он тверд или мягок.

Техническое обслуживание и профилактика очень важны для того, чтобы определить, насколько хорошо будет выглядеть деревянный пол спустя годы после его укладки! Нажмите здесь, чтобы ознакомиться со всеми нашими советами в нашем руководстве по обслуживанию e .

В заключение, показатель твердости по Янке является всего лишь показателем устойчивости пород к вдавливанию под действием контролируемой силы и может использоваться в качестве общего ориентира при сравнении различных пород деревянных полов.

Когда придет время выбирать пол из твердой древесины, вам необходимо учитывать ВСЕ другие факторы, которые БУДУТ влиять на сопротивление вашего пола из твердой древесины, такие как уход, текстура и отделка вашего пола из твердой древесины. Но самое главное, сравнивая высококачественные паркетные полы, выбирайте паркет, исходя в первую очередь из своих вкусов и предпочтений в плане внешнего вида!

Итак… Возможно ли восприятие реальности? Вы все еще думаете, что чем тверже паркет, тем лучше?

 

Чтобы узнать, какой паркет Lauzon лучше всего соответствует вашим потребностям, ознакомьтесь с широким предложением паркетного пола или , свяжитесь с одним из наших специалистов в ближайшем к вам магазине.

Ссылки

Фото 5: Absolut, Red Oak, серия Authentik

 

Вишневое дерево: цвет, текстура и характеристики

Часто задаваемые вопросы о вишневой древесине

Какого цвета вишневое дерево?

Вы можете быть удивлены, узнав, что натуральная древесина вишни со временем меняет цвет и что цвет может сильно различаться между деревьями и даже между разными досками из одного и того же дерева. Хотя многие виды древесины со временем могут темнеть, это процесс может быть очень отчетливым при работе с древесиной вишни.Он начинается со светло-золотистого/розового тона и темнеет до насыщенного красновато-коричневого цвета при воздействии света.

Этот процесс потемнения или «созревания» наиболее заметен в течение первых шести месяцев воздействия света и может продолжаться в течение нескольких лет, прежде чем он приобретет тот красивый красновато-коричневый оттенок, которым славится древесина вишни. Ты может ускорить процесс старения, подвергая древесину как можно большему количеству естественного света.

Почему вишневое дерево со временем меняет цвет?

Хотя ведутся споры о том, что именно заставляет древесину менять цвет с течением времени, большинство согласны с тем, что это один или комбинация следующих факторов: окисление (воздействие воздуха) и ультрафиолетовое излучение.Оба процесса вызывают химические изменения в молекулах древесины, которые влияют на то, как свет отражается от поверхности.

Каково общее использование вишневого дерева?

Вишня, пожалуй, самая ценная мебельная твердая древесина в Америке. Для этой цели используется большая часть вишни высшего сорта. Тем не менее, древесина вишни среднего и нижнего яруса часто встречается в кухонных шкафах и деревянных полах. Это также распространены в кухонных принадлежностях, таких как миски, деревянные ложки и разделочные доски.

Как выглядит структура волокон вишневого дерева?

Древесина вишни имеет гладкий закрытый рисунок волокон, очень похожий на древесину клена. Как и в случае с любым натуральным продуктом, мы ожидаем и используем уникальные характеристики текстуры древесины. Одна доска из вишневого дерева может иметь несколько контрастных волокон. узоры в зависимости от роста дерева.

Сердцевина против зерна заболони

Нередко в одном и том же предмете мебели из массива вишневого дерева можно обнаружить различные контрасты текстуры.Более светлое зерно было ближе к коре дерева (заболони), а более темное зерно ближе к центру дерева. (сердцевина).

При выборе досок для вашей мебели наши мастера обычно ориентируются на более темную сердцевину, хотя иногда встречается и заболонь. Наши мастера не торопятся, чтобы выбрать и соединить доски, которые имеют лучшие доступные цвет и зерно совпадают.

Вишня — лиственная или хвойная древесина?

Поскольку древесина вишни фрезеруется из листопадной prunus serotina , она действительно считается лиственной древесиной.Вся древесина, с которой работают наши мастера в Vermont Woods Studios, относится к твердой древесине.

Напротив, древесина хвойных пород считается мягкой древесиной. Вопреки распространенному мнению, классификация древесины как твердой или мягкой не имеет ничего общего с ее плотностью или устойчивостью к царапинам и износу. вмятины.

Насколько плотна / тверда вишня?

Стойкость породы дерева к вмятинам и царапинам измеряется по шкале Янки.Значение Janka представляет собой количество силы, необходимой для частичного внедрения небольшого стального шарика в поверхность дерева. постоянно вмятины на древесине. Ценность Янка американской черной вишни составляет 995, что немного меньше, чем у грецкого ореха, дуба, клена и ясеня, но выше, чем у сосны, болиголова, ольхи и даже красного дерева и кедра.

Узнайте больше о ценностях Janka для лиственных пород Северной Америки.

Откуда берется вишневое дерево?

Древесину вишни

получают из американской черной вишни ( prunus serotina ). Примерно через десять лет prunus serotina начинает давать маленькие терпкие плоды, которые часто используются в желе, джемах и многом другом. Фрукт Произведенные американской черной вишней, не следует путать со сладкими, сочными вишнями, которые вы найдете в местном супермаркете. Эти ягоды размером с десятицентовую монету растут гроздьями на ветвях взрослых вишневых деревьев и быстро после созревания поедается птицами и другими животными.

Где растут американские черешни?

Хотя prunus serotina растет вдоль всего восточного побережья, Среднего Запада и некоторых частей Мексики, самые крепкие и здоровые деревья обычно растут в Пенсильвании, Огайо и Нью-Йорке. Это из устойчиво управляемых лесов в этих районы, в которых наши мастера закупают пиломатериалы.

Насколько велики американские вишневые деревья?

Американская черная вишня различается по высоте и диаметру в зависимости от условий произрастания.В самых идеальных условиях выращивания чернослив серотиновый может вырасти до 100 футов в высоту и 4 фута в диаметре. Однако большинство взрослых вишневых деревьев стоять 50-80 футов в высоту и 2-4 фута в диаметре. Они могут достичь полной высоты всего за 15-20 лет и могут продолжать расти более 250 лет.

Как узнать, настоящая ли у меня мебель из вишни?

Отличить породу дерева по внешнему виду непросто, особенно если на мебель нанесено морилочное покрытие.Многие породы дерева имеют схожий рисунок волокон, а цвет древесины со временем меняется. Лучший Чтобы выяснить, из какого дерева сделана ваша мебель, свяжитесь с мастером, который ее сделал, и спросите.

Может ли вишневая мебель выходить на улицу?

Деревянная мебель любого вида со временем портится под воздействием внешних факторов, независимо от того, какая деревянная отделка используется в качестве покрытия. Мы не рекомендуем ставить вишневую мебель на улицу. Кроме того, проверьте наши переработанные пластиковая уличная мебель, на которую мы даем пожизненную (и то иную) гарантию.

Является ли вишневое дерево экологически чистым? Американские черные вишневые деревья находятся под угрозой исчезновения?

Вишня занимает 4-е место в США по количеству заготавливаемых пиломатериалов после дуба, тополя и ясеня. Американская черная вишня в изобилии растет на большей части востока США, причем самая ценная древесина вишни поступает с плато Аллегейни. Относительная Близость этих вишневых лесов приводит к меньшему углеродному следу из-за более коротких путей транспортировки от леса до мельницы и ремесленника.Использование пиломатериалов из американской черной вишни также служит альтернативой импортным тропическим лесам. леса, что помогает сохранить одни из самых биоразнообразных мест обитания диких животных на планете.

Что такое черные очки из вишневого дерева?

Настоящая древесина вишни естественным образом образует минеральные отложения – маленькие черные пятна в волокнах древесины, где когда-то хранился сок. Минеральные отложения (иногда называемые смоляными карманами) являются естественными и случайно встречающимися и добавляют характер к мебели из вишневого дерева.

Как строительство из Cherry помогает сделать мир более экологичным?

Натуральная древесина вишни — это местная лиственная древесина, собираемая в основном в лесах США, где более строгие правила защиты. принадлежащий природные ресурсы. Напротив, большая часть американской мебельной промышленности полагается на импортную древесину, которую часто незаконно заготавливают в уязвимых тропических лесах. Эти импортированные леса частично ответственны за вырубка лесов в местах обитания диких животных по всему миру, а также транспортировка и переработка древесины создают большой экологический след.Мы рассматриваем вишню как экологически ответственную альтернативу тику, красному дереву и другим материалам. тропические леса – и ничуть не менее красивые, если не больше!

Остерегайтесь искусственного вишневого дерева

Самая распространенная ошибка при покупке вишневой мебели в Интернете — покупка мебели, которая сделан не из настоящего вишневого дерева. «Вишня» часто используется как торговое название различных пород дерева, не связанных с настоящей вишней.

Если вам трудно найти мебель из вишневого дерева, попробуйте добавить в поиск натуральный или натуральный.

Морилки и отделка под дерево вишневого цвета

Некоторые из наших клиентов спрашивают нас о нанесении морилки на их мебель из вишневого дерева. Хотя мы предлагаем цветные морилки для многих наших продуктов, мы пытаемся убедить клиентов рассмотреть возможность использования прозрачной, натуральной отделки для вишневого дерева. А прозрачная масляная или лаковая отделка позволит древесине продемонстрировать свои естественные характеристики.Однако, если вы ищете тонированное вишневое дерево, у нас есть много разных цветов на выбор. Вы найдете возможность заказать образцы на каждой странице продукта.

Где купить мебель из вишневого дерева онлайн

Мы можем с уверенностью сказать, что Vermont Woods Studios продает лучшую в мире мебель из вишневого дерева. Наши мастера добывают пиломатериалы из лучших вишневых деревьев на плато Аллегейни в Пенсильвании. Они положили десятилетия мастерство в создании каждого изделия.Наша мебель очень индивидуальна и изготавливается на заказ только для вас. Не говоря уже о том, что наша команда является экспертом в изготовлении и доставке мебели из ценных пород дерева. Мы упоминали, что у нас есть целая жизнь гарантия и отличные отзывы клиентов?

Испытание на твердость Янка — Джонсон Хардвуд, как испытание применяется к паркетным полам

Тест на твердость Янка (от австрийского эмигранта Габриэля Янки, 1864-1932) измеряет сопротивление образца древесины вмятинам и износу.Он измеряет усилие, необходимое для внедрения стального шарика диаметром 11,28 мм (0,444 дюйма) наполовину в образец дерева. Обычно показатели твердости по Янке используются для определения того, подходит ли тот или иной вид для использования в качестве напольного покрытия. Для напольных покрытий из твердой древесины для испытания обычно требуется образец размером 2″ x 6″ и толщиной не менее 6-8 мм, и наиболее часто используемым тестом является ASTM D1037. При испытании древесины в виде пиломатериалов испытание Янка всегда проводится на древесине ствола дерева (известной как сердцевина), а стандартный образец (согласно ASTM D143) имеет влажность 12% и не имеет сучков.

Твердость древесины зависит от направления волокон древесины. Испытание на поверхности доски, перпендикулярной волокнам, называется «боковой твердостью». Проверка поверхности среза культи называется испытанием на «концевую твердость». Боковая твердость может быть дополнительно разделена на «радиальную твердость» и «тангенциальную твердость», хотя различия незначительны и часто ими пренебрегают.

Результаты излагаются по-разному, что может привести к путанице, особенно когда фактически используемые единицы измерения часто не прилагаются.В целом результирующая мера всегда является мерой силы. В Соединенных Штатах измерение производится в фунтах-силах (lbf). В Швеции она измеряется в килограммах-силах (кгс), а в Австралии либо в ньютонах (Н), либо в килоньютонах (кН). Эта путаница наибольшая, когда результаты обрабатываются как единицы, например, «660 Janka».

Результаты испытаний на твердость по Янке, представленные в таблице ниже, были получены в соответствии с методами испытаний ASTM D 1037-12. Тестируемые пиломатериалы имеют толщину от 1 до 2 дюймов. Приведенные в таблице значения твердости по Янке являются средними.Для каждого вида существует стандартное отклонение, но эти значения не приводятся. Тестирование на реальном напольном покрытии не проводилось. На поведение напольного покрытия влияют и другие факторы: тип сердцевины паркетной доски, такой как сосна, ХДФ, тополь, дуб, береза; направление и толщина зерна; пол или верхняя износостойкая поверхность и т. д. Таблицу не следует считать абсолютной; это предназначено, чтобы помочь людям понять, какие леса более тверды, чем другие.

Испытание на твердость по Янке используется в первую очередь для определения твердости породы дерева и ее пригодности для использования в качестве напольного покрытия из твердой древесины.Чтобы провести это испытание, стальной шарик диаметром 11,28 мм вдавливают в образец куска дерева до тех пор, пока он не погрузится на половину диаметра шарика. Как показано здесь:

 

 

Затем измеряется сила, приложенная для заделки стального шарика. Ниже приведен текущий список пород древесины, продаваемых Johnson Hardwood.

 

Прочностные характеристики древесины для практического применения

Опубликовано в июле.2016|Идентификатор: FAPC-162

К Салим Хизироглу

Механические свойства древесины играют важную роль при использовании в различных конструкциях. Приложения. Древесина широко используется в строительных целях. Этот информационный бюллетень обобщает некоторые из основных понятий, связанных с механическими характеристиками древесины, в том числе вязкоупругость, сжатие, сдвиг, прочность на изгиб и как такие характеристики должны быть приняты во внимание для эффективного практического проектирования.

 

Вязкоупругость

В отличие от металлов и пластмасс, дерево является ортотропным материалом, то есть его свойствами. будет независимым в трех направлениях – продольном, тангенциальном и радиальном, т.к. показано на рис. 1. Еще одним уникальным свойством древесины является ее вязкоупругость, которая можно охарактеризовать как имеющие как пластические, так и эластичные характеристики при воздействии определенная деформация.

 

 

Рисунок 1. Ортотропная структура древесины.

 

Эластичные материалы легко растягиваются под действием приложенной нагрузки.Однако они возвращаются к своим первоначальные условия после сброса нагрузки. Напротив, пластиковые материалы остаются в растянутом состоянии, даже если нагрузка сбрасывается после длительного периода времени. Поведение изделий из дерева находится между двумя вышеуказанными типами условий.

 

Пример книжной полки можно использовать для иллюстрации вязкоупругости древесины: Число книг ставится на полку, и со временем она будет иметь ограниченное количество провисаний деформация.Когда все книги убраны с полки, она уже никогда не вернется на свое место. первоначальное состояние квартиры. Таким образом, останется остаточная деформация из-за его вязкоупругость. Рисунок 2 иллюстрирует вязкоупругое поведение древесины, как в пример книжной полки.

 

 

 

Рис. 2. Вязкоупругие свойства древесины.

 

 

 

 

 

Сжатие

Прессование древесины и древесных материалов играет важную роль практически в любой строительные проекты.Если прочность на сжатие или прочность на изгиб 2-дюймового 4-дюймовой балкой неизвестно, отклонение из-за несущей нагрузки может привести к значительным деформация, которая может даже привести к его выходу из строя в течение срока службы. Следовательно, большинство строительных пиломатериалов из хвойных пород классифицируются по допустимой нагрузке, которая можно определить с помощью стресс-теста. Однако прочностные характеристики пиломатериалов лиственных пород не так критичны, потому что большая часть из них используется для производства мебели и не подвергается значительным нагрузкам.

 

Прочность на сжатие или сдвиг деревянной балки или фермы, широко используемой в строительстве можно рассчитать на основе следующего уравнения:

 

Sigma (σ) = P/A, где σ — напряжение, P — нагрузка и A — площадь поверхности.

 

В общем, напряжение представляет собой нагрузку на единицу площади и выражается в фунтах на квадратный метр. дюйм (psi), килограмм на квадратный сантиметр (кг/см2) или любые другие единицы измерения. Рисунки 3 и 4 показывают напряжения сжатия и сдвига, возникающие при перпендикулярно приложенной нагрузке. на небольших деревянных брусочках.

 

Рисунок 3. Сжатие параллельно волокнам.

 

  Рис. 4. Напряжение сдвига образца.

 

МЧС и

МОР

В случае изгиба балки мы имеем дело с модулем упругости (MOE) и модуль разрыва (MOR) для оценки его сопротивления нагрузке.В то время как MOE является мерой жесткость тела, MOR связана с максимальной силой, которой может сопротивляться участник. Оба выражаются в виде напряжения, аналогичного большинству других механических свойств. из дерева. Следующие два уравнения используются для расчета MOE и MOR древесины с прямоугольное сечение:

 

МОЕ = (P L 3 ) / (48 I D)

 

MOR = (P max L) / (b d 2 )

 

I = (бд 3 ) / 12


Где:

P = нагрузка ниже пропорционального предела (фунт.)

P max = разрушающая нагрузка (фунты)

L = испытательный пролет (дюймы)

b = ширина образца (дюймы)

d = толщина образца (дюймы)

D = центральное отклонение (дюймы)

I = момент инерции, то есть инерция твердого тела по отношению к его вращению. а в случае прямоугольного поперечного сечения выражается как 4 .

 

В целом, в зависимости от породы, древесина имеет значения MOE и MOR от 800 000 до 2 500 000. psi и 5000–15 000 psi соответственно. Если Red Oak с приблизительным значением MOE 2 000 000 фунтов на квадратный дюйм используется для изготовления упомянутой выше книжной полки, ее деформация прогиба будет меньше, чем у Аспен, у которого МЧС ниже.

 

Значения MOE и MOR для разных видов можно получить из различных источников. для конкретного дизайна. В таблице 1 представлены некоторые механические свойства, в том числе МОЕ и МОР, нескольких видов. На рис. 5 также показан типичный изгиб балки. с отклонением в результате центральной нагрузки.

 

Таблица 1. Некоторые механические свойства различных пород при 12-процентном содержании влаги. (Из справочника Вуда, 1999 г.)

Виды МОЕ (psi) МДФ (psi) Сжатие // до зерна (psi) Чистота // до зерна (psi) Удельный вес
Пихта Дугласа 1 950 000 12 400 3 780 900 0.48
Ель ситхинская 1 570 000 10 200 5 610 1 150 0,40
Белая сосна 1 240 000 8 600 4800 900 0.35
Восточный Редкедар 880 000 8800 3 520 1010 0,47
Красная сосна 1 630 000 11 000 6 070 1 210 0.46
Коттонвуд 1 100 000 6 800 4020 790 0,34
Красный дуб 2 200 000 13 400 6 540 1 850 0.54
Красный клен 2 200 000 13 400 6 540 1 850 0,54
Белый дуб 1 030 000 10 300 6060 1 820 0.64
Черный орех 1 680 000 14 600 1 010 1 370 0,55

Рисунок 5. Гибка деревянной балки.

 

Содержание влаги

Влажность древесины также является важным параметром, влияющим практически на все механические свойства. Прочностные свойства древесины увеличиваются с уменьшением ее влажности. содержание. Например, воздушно-сухая древесина со средней влажностью 12-13 процентов. будет иметь более высокие прочностные характеристики, чем у древесины с 20-процентной влажностью.Как правило, древесину сушат до влажности 15-20 процентов для типичного конструкционного применения. а не использовать его в зеленом состоянии. Также можно оценить прочностные свойства древесины. используя следующее уравнение для заданного содержания влаги, чтобы можно было использовать древесину с более высокой эффективностью для любых приложений:

 

П = П 12 12 / П г ) (12-М / Мп–12)

 

Где:

P = значение свойства

P 12 = значение свойства при содержании влаги 12 %.

P г = значение свойства при зеленом содержании влаги

М = содержание влаги

M p = содержание влаги, при котором свойство изменяется (Mp принимается равным 25 процентам для большинства виды, по данным Лесной службы Министерства сельского хозяйства США, 1999 г.).

 

Пример: если балка из пихты Дугласа имеет значения MOR 7700 фунтов на квадратный дюйм при зеленом содержании влаги и 12 400 фунтов на квадратный дюйм при 12-процентной воздушно-сухой среде, его значение MOR при 18-процентной влажности содержание можно рассчитать следующим образом:

P = 12 400 (12 400 / 7 700) (-6 / 13)

Р = 12 400 х 1.610 -0,461

Р = 12 400 / (1,610) 0,461

P = 9959 фунтов на кв. дюйм

 

Дополнительная информация

Подробная информация о механических свойствах древесины и изделий из дерева также может можно найти в следующей литературе:

 

Справочник по дереву (1999).Дерево как инженерный материал. Лаборатория лесных товаров Министерства сельского хозяйства США: Мэдисон, Висконсин.

 

Ходли, Б. (2000). Понимание Вуда. Тонтон Пресс: Ньютаун, Коннектикут.

Амбсор, Дж. (1994). Упрощенное проектирование деревянных конструкций. Джон Вили и сыновья, Инкорпорейтед: Нью-Йорк.

 

Смит И., Лэндис Э. и Гонг М. (2003). Разрушение и усталость древесины. Джон Уайли & Sons, Incorporated: Нью-Йорк.

 

Бойер, Дж., Смульски, Р., и Хейгрин, Дж. (2007). Лесные товары и наука о древесине, An Введение.Blackwell Publishing Incorporated: Малден, Массачусетс.

 

Салим Хизироглу
FAPC Специалист по изделиям из дерева

Была ли эта информация полезной?
ДА НЕТ .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.