Оставить комментарий и посмотреть, что другие сказали...
уже высказалось ( 0 )
Дата публикации: 11 Апреля 2007 года
К физическим свойствам древесины относятся: внешний вид, запах, показатели макроструктуры, влажность и связанные с ней изменения (усушка, разбухание, растрескивание, коробление), плотность, электо-, звуко- и теплопроводность. Внешний вид древесины определяется ее цветом, блеском, текстурой и макроструктурой. Цвет древесине придают находящиеся в ней дубильные, смолистые и красящие вещества, которые находятся в полостях клеток. Меняется окраска древесины и в результате поражения ее различными видами грибов. У молодых деревьев древесина обычно светлее, чем у старых. Устойчивым цветом обладают дуб, груша, белая акация, самшит, каштан. Блеск — это способность направленно отражать световой поток. Блеск древесины зависит от ее плотности, количества, размеров и расположения сердцевинных лучей, которые направленно отражают свет, за счет чего и образуется блеск на радиальном разрезе. Особым блеском отличается древесина бука, клена, ильма, платана, белой акации, дуба. Шелковистый блеск свойственен древесине бархатного дерева. Древесина осины, липы, тополя сочень узкими сердцевинными лучами и сравнительно тонкими стенками механических тканей имеет матовую поверхность. Блеск придает древесине красивый вид и может быть усилен полированием, лакированием, вощением или оклейкой прозрачными пленками из искусственных смол. Текстурой называется рисунок, получаемый на разрезе древесины при перерезании ее волокон, годичных слоев и сердцевинных лучей. Текстура зависит от особенностей анатомического строения отдельных пород древесины и направления разреза. Она определяется шириной годичных слоев, разницей в окраске ранней и поздней древесины, наличием сердцевинных лучей, крупных сосудов, неправильным расположением волокон (волнистым или путаным). Хвойные породы на тангентальном разрезе из-за резкого различия в цвете ранней и поздней древесины имеют красивую текстуру. Лиственные породы с ярко выраженными годичными слоями и развитыми сердцевинными лучами (дуб, бук, клен, карагач, ильм, платан) имеют очень красивую текстуру радиального и тангентального разрезов. Особенно красивый рисунок на разрезах древесины с направленным и путаным (свилеватым) расположением волокон (капы, наросты), а также со следами спящих почек (глазки). У древесины хвойных и мягких лиственных пород более постой и менее разнообразный рисунок, чем у древесины твердых лиственных пород. Декоративную ценность древесины определяет текстура, которую усиливают и выявляют прозрачными лаками. Запах древесине придают находящиеся в ней смолы, эфирные масла, дубильные и другие вещества. Характерный запах скипидара у хвойных пород — сосны, ели. Дуб имеет запах дубильных веществ, бакаут и палисандр — ванили. По запаху древесины можно определить ее породу. Макроструктура характеризуется шириной годичных слоев, определяемой числом слоев на 1 см отрезка, отмеренного в радиальном направлении на поперечном срезе. Древесина хвойных пород имеет более высокие физико-механические показатели, если в 1 см не менее 3 и не более 25 слоев. У лиственных кольцесосудистых пород (дуба, ясеня) увеличение ширины годичных слоев происходит за счет поздней зоны и поэтому увеличиваются прочность, плотность и твердость. У древесины лиственных рассеяннососудистых пород(березы, бука) нет четкой зависимости свойств от ширины годичных слоев. По образцам древесины хвойных и кольцесосудистых лиственных пород определяют содержание поздней древесины в процентах. Чем выше содержание поздней древесины, тем больше ее плотность и, следовательно, лучше механические свойства. Влажностью (абсолютной) древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах. Влага, пропитывающая клеточные оболочки, называется связанной или гигроскопической; влага, заполняющая плоскости клеток и межклеточные пространства, — свободной или капиллярной. При высыхании древесины сначала испаряется свободная влага, а затем гигроскопическая. При увлажнении древесины влага из воздуха пропитывает только клеточные оболочки до полного их насыщения. Дальнейшее увлажнение древесины с заполнением полостей клеток и межклеточных пространств происходит при вымачивании, пропаривании, сплаве, дожде. Состояние древесины, при котором клеточные оболочки содержат максимальное количество связанной влаги, а в полостях клеток находится только воздух, называется пределом гигроскопичности. Влажность, соответствующая пределу гигроскопичности, при комнатной температуре (20 °С) составляет 30 % и практически не зависит от породы. При изменении гигроскопической влаги размеры и свойства древесины резко изменяются. Различают следующие ступени влажности древесины: мокрая — длительное время находящаяся в воде, влажность выше 100 %; свежесрубленная — влажность 50—100 %; воздушно-сухая — долгое время хранившаяся на воздухе, влажность 15—20 % (в зависимости от климатических условий и времени года); комнатно-сухая — влажность 8—12 %; абсолютно сухая — влажность около 0 %. Для определения влажности древесины пользуются весовым и электрическим методами. При весовом методе влажность древесины W, %, определяют по формуле: W=100 (m1-m2)/m2, где m1— масса образца древесины до высушивания; m2 — масса того же образца в абсолютно сухом состоянии. Преимущество весового метода — довольно точное определение влажности древесины при любом количестве влаги. Недостаток — длительное высушивание образцов (от 12 до 24 ч). При электрическом методе влажность древесины определяют электровлагомером. Преимущества — быстрота и возможность проверки влажности каждого сортимента. Недостатки — определение влажности только в месте соприкосновения древесины с датчиком и невысокая точность. В диапазоне измерения до 30 %-ной влажности точность 1-1,5 %• Усушкой называется уменьшение линейных размеров и объема древесины при высыхании. Усушка начинается с того момента, когда из древесины испарится вся свободная влага и начнет удаляться связанная, т. е. при снижении влажности древесины от предела гигроскопичности до абсолютно сухого состояния. В среднем полная линейная усушка в тангентальном направлении составляет 6-10, в радиальном 3-5 и вдоль волокон 0,1-0,3 %. Уменьшение объема древесины при испарении связанной влаги называется объемной усушкой. Полная объемная усушка составляет 12-15 %. Для практических целей удобней пользоваться коэффициентом усушки, представляющим собой величину усушки при снижении связанной влаги на 1 % (табл. 1). Табл. 1. Коэффициенты усушки Ку и разбухания кр | Порода | Коэффициенты усушки и разбухания в направлении | | Объемном | Радиальном | Тангентальном | | 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 | По величине коэффициента объемной усушки древесные породы делятся на три группы: 1. Малоусыхающие (коэффициент объемной усушки не более 0,4 %) — ели сибирская и обыкновенная, можжевельник, пихта сибирская, платан восточный, тис ягодный, ивы белая и ломкая, кедр, корейский тополь белый, фисташка (ядро), хурма, черешня; 2. Среднеусыхающие. (коэффициент объемной усушки 0,4-0,47 %) — бук восточный, вяз, груша, дзельква, дуб, липа мелколистная, ольха черная, орех грецкий, осина, пихты белокорая, кавказская и маньчжурская, рябина, тополь черный, ясень; 3. Сильноусыхающие (коэффициент объемной усушки 0,47 % и более) — акация белая, березы бородавчатая и пушистая, бук восточный, граб, железное дерево, кизил, саксаул, лиственницы сибирская и даурская, клен остролистный, яблоня лесная. Напряжения, возникающие без участия внешних сил, называют внутренними. Первая причина образования напряжений при сушке древесины — неравномерность распределения влаги. Если растягивающие напряжения достигнут предела прочности древесины на растяжение поперек волокон, могут возникнуть трещины. Причем в начале процесса сушки они возникают на поверхности сортимента, а в конце — внутри (свищи). Внутренние напряжения иногда сохраняются в высушенном материале и служат причиной изменения размеров и формы деталей при механической обработке древесины. Изменение формы поперечного сечения доски при высыхании или увлажнении древесины называется короблением. Коробление может быть поперечным и продольным. Поперечное выражается в изменении формы сечения доски. Причина его возникновения в разнице усушки по радиальному и тангентальному направлениям. Сердцевинная доска уменьшает свои размеры к кромкам: доска, у которой внешняя часть расположена ближе к тангентальному направлению, усыхает больше, чем внутренняя, имеющая радиальное направление. Чем ближе доска расположена к сердцевине, тем больше ее коробление. По длине доски могут изгибаться, приобретая дугообразную форму или принимать форму винтовой поверхности (крыловатость). Первый вид продольного коробления встречается у досок, содержащих ядро и заболонь (усушка ядра и заболони по длине волокон несколько различается). Крыловатость наблюдается у пиломатериалов с тангентальным наклоном волокон. Правильная укладка, сушка и хранение пиломатериалов предупреждает появление коробления. При увлажнении древесины происходит ее разбухание, т. е. увеличение линейных размеров и объема (явление, обратное усушке). Как правило, разбухание — отрицательное свойство. Иногда оно играет положительную роль — обеспечивает плотность соединений в бочках, лодках, деревянных трубах и судах. Плотность влажной древесины ρw, кг/м3,— это отношение массы древесины при влажности W, кг, к ее объему V, м3. ρw,=mw/Vw Условная плотность древесины — это отношение массы образца в абсолютно сухом состоянии к объему образца при пределе гигроскопичности. С увеличением влажности плотность древесины увеличивается. Например, плотность древесины бука при влажности 12 % — 670 кг/м3, а при влажности 25 % — 710 кг/м3. В пределах годичного слоя плотность древесины различна. Так, плотность поздней древесины в 2-3 раза больше, чем ранней, поэтому чем лучше развита поздняя древесина, тем выше ее плотность (табл. 2). Древесину высокой плотности (самшита, граба, бука, клена, груши и многих других) особенно ценят на производстве за прочность и хорошую обрабатываемость. Табл. 2. средние значения плотности, кг/м3 | ПОРОДА | Плотность в абсолютно сухом состоянии, W0 | Плотность при 12 %-ной влажности, W12 | Условная плотность, Wусл | | Лиственница | 630 | 660 | 520 | | Сосна обыкновенная | 470 | 500 | 400 | | Ель | 420 | 445 | 360 | | Кедр | 410 | 435 | 350 | | Пихта сибирская | 350 | 375 | 300 | | Граб | 760 | 800 | 630 | | Дуб | 650 | 690 | 550 | | Клен | 650 | 690 | 550 | | Ясень обыкновенный | 640 | 680 | 550 | | Бук | 640 | 670 | 530 | | Береза | 600 | 650 | 520 | | Орех грецкий | — | 590 | 470 | | Ольха | 490 | 520 | 420 | | Осина | 470 | 495 | 400 | | Липа | 470 | 495 | 400 | Древесина лиственных кольцесосудистых пород имеет неодинаковую плотность, ранняя часть годичного слоя у нее пористая, поздняя более плотная. Такая древесина труднее поддается лакированию, но хорошо гнется. Древесина хвойных пород имеет малую плотность; рассеяннососудистых лиственных пород — значительную абсолютную и высокую относительную плотность, поэтому она хорошо лакируется и полируется. Древесина малой абсолютной и высокой относительной плотности хорошо обрабатывается. Звукопроводность — это свойство материала проводить звук. Она характеризуется скоростью распространения звука в материале. В древесине быстрее всего звук распространяется вдоль волокон (5000 м/с), медленнее в радиальном направлении (около 2000 м/с) и очень медленно в тангентальном (1500 м/с). Звукопроводность древесины в продольном направлении в 16, а в поперечном в 3-4 раза больше звукопроводности воздуха. Это свойство древесины и ее способность резонировать (усиливать звук без искажения тона) используют в производстве музыкальных инструментов. Наилучший материал для них — древесина ели, пихты кавказской и кедра сибирского. Электропроводность древесины характеризуется ее сопротивлением прохождению электрического тока. Она зависит от породы, температуры, направления волокон и влажности древесины. Электропроводность сухой древесины незначительна, что позволяет применять ее в качестве изоляционного материала (розетки под штепсели и выключатели). |
