Строение, основные свойства и применение древесины

Штукатурную дрань получают из отходов древесины хвойных  и мягких лиственных пород не только строганием, но и раскалыванием или  пилением. Штукатурная дрань используется в строительстве жилых зданий.

Стружку упаковочную  также получают строганием, но из-за малости размеров ее относят к измельченной древесине.

Лущением получают шпон в виде непрерывной ленты древесины. Полученную ленту шпона до и после  сушки разрезают на форматные  листы. Лущеный шпон предназначен для  изготовления слоистой клееной древесины  и облицовки поверхности изделий из древесины. Шпон, применяемый для облицовки, отличается от строганого шпона меньшей декоративностью, но имеет большие размеры листов.

Раскалыванием получают колотые балансы. Удаление ядровой  гнили из низкокачественной древесины при расколке поленьев позволяет получить полноценное сырье для выработки целлюлозы и древесной массы. Среди колотых сортиментов можно отметить клепку бочарную, колесный обод, санный полоз и др.

К измельченной древесине  относят: щепу, дробленку, стружку, опилки, древесную муку и пыль. Некоторые из них, например дробленку и древесную пыль, используют только как полуфабрикаты в производстве композиционных материалов.

Щепа. Этот вид продукции  получают путем измельчения древесного сырья рубильными машинами или соответствующими рабочими узлами в составе технологических линий. Различают щепу технологическую, зеленую (с примесью коры, хвои, листьев) и топливную.

Древесина всех хвойных  и лиственных пород используется при производстве щепы для получения  сульфатной целлюлозы и полуцеллюлозы, дрожжей, спирта, ДВП и ДСтП. Породный состав щепы остальных назначений дифференцирован с учетом химических свойств и строения древесины. Например, для производства глюкозы применяют щепу из древесины хвойных пород, для ксилита – из березы, для фурфурола – из лиственных пород.

Технологические древесные  опилки. Опилки получают при распиловке лесоматериалов. Этот вид измельченной древесины используют для получения целлюлозы, продукции лесохимических и гидролизных производств, изготовления древесных плит. Для гидролизных заводов спиртового и дрожжевого профиля могут использоваться опилки из древесины одних хвойных или лиственных пород; допускается использование смеси хвойных и лиственных опилок (но для выработки спирта должно быть не менее 80 % хвойных). Для заводов фурфурольного профиля допускают опилки из древесины только лиственных пород. Опилки не должны содержать более 8 % коры, 5 % гнили и минеральных примесей 0,5 %.

Стружка древесная. Ее изготавливают  из круглых лесоматериалов, кусковых отходов лесопиления, деревообработки, фанерного и спичечного производства. Она предназначается для упаковки продовольственных и промышленных товаров, для изготовления фибриловых плит и др. В большинстве случаев используется древесина хвойных и мягких лиственных пород. Например, для упаковки фруктов применяется тонкая и узкая стружка только из древесины ели, липы и осины, а для упаковки яиц – более крупная стружка из ели и пихты.

Мука древесная. Представляет собой продукт сухого механического  измельчения отходов лесопиления и деревообработки. Ее используют в качестве наполнителя, фильтрующего материала, поглотителя и применяют в производстве пластмасс, линолеума, промышленных взрывчатых веществ и для других целей. В зависимости от назначения древесную муку вырабатывают из древесины хвойных или лиственных пород.

3.4 Композиционные древесные  материалы и модифицированная  древесина

Композиционные древесные  материалы можно разделить на две подгруппы: клееная древесина  и материалы на основе измельченной древесины. Отдельно рассматривается массивная древесина с модифицированными свойствами.

Клееная древесина.

Понятием клееная древесина  охватывается три вида материалов –  слоистая клееная древесина, массивная  клееная древесина и комбинированная  клееная древесина. К слоистой клееной древесине относится продукция, полученная из шпона: фанера, фанерные плиты, древесные слоистые пластики, а также гнутоклееные изделия. К массивной клееной древесине относится продукция, полученная из массивной древесины: клееные доски, бруски, брусья, плиты, используемые в качестве полуфабрикатов, заготовок, деталей и изделий. К комбинированной клееной древесине относятся материалы, полученные путем сочетания массивной древесины и шпона, – столярные плиты.

Некоторые из перечисленных разновидностей клееной древесины представляют собой не материалы, а готовые изделия: другие – перерабатываются в рамках одного производственного предприятия и не являются товарной продукцией.

Фанера. Этот наиболее распространенный слоистый древесный материал представляет собой три и более склеенных  между собой листов лущеного шпона  с взаимно перпендикулярным расположением  волокон в смежных слоях. Фанера используется в строительстве, судостроении, вагоностроении, машиностроении и других отраслях промышленности. Многообразное и широкое применение фанеры обусловлено тем, что по сравнению с пиломатериалами она обладает меньшей анизотропностью; пониженной способностью разбухать, усыхать, коробиться и растрескиваться, может быть изготовлена в виде больших листов при сравнительно малой толщине; легко принимает криволинейную форму и имеет другие преимущества.

Фанерные плиты. Эти  клееные материалы включают не менее  семи слоев лущеного шпона и имеют  значительную толщину: 8-78 мм. Фанерные плиты используются в вагоностроении, сельхозмашиностроении, автостроении, также их используют для изготовления лыж, ручек и крюков хоккейных клюшек, для цельноклееных детских клюшек. Плиты могут быть облицованы строганым шпоном. Для внутренних слоев используют березовый, липовый, сосновый шпон.

Древесные слоистые пластики. Этот композиционный материал изготавливают  в процессе термической обработки  под большим давлением из листов шпона, склеенных синтетическими клеями. Древесные слоистые пластики используют в электротехнике, судостроении (материал для дейдвудных подшипников), машиностроении в качестве конструкционного, самосмазывающего, антифрикционного материала.

Столярные плиты. Эти  композиционные материалы, применяемые  в мебельной промышленности, судостроении, вагоностроении и строительстве, изготавливаются из реечных щитов, оклеенных с обеих сторон двумя слоями лущеного шпона. Для изготовления щитов плит используют древесину хвойных и мягких лиственных пород.

Композиционные материалы на основе измельченной древесины.

Древесностружечные плиты (ДСтП). Этот композиционный материал получают путем горячего прессования древесных  частиц, смешанных со связующим. Древесностружечные плиты широко используются в производстве мебели, строительстве и других областях.

Древесные частицы получают путем переработки технологического сырья (низкокачественной древесины), технологической щепы, а также  отходов деревообрабатывающих и  фанерных производств, частично опилок. В качестве связующего для производства древесностружечных плит применяют чаще всего карбамидные, а также фенолформальдегидные и меламиноформальдегидные смолы. У однослойной плиты размеры древесных частиц и содержание связующего примерно одинаковы по всей ее толщине. У трехслойной плиты внутренний слой отличается от наружных слоев размерами частиц и содержанием связующего. У многослойной плиты – более трех слоев, симметрично расположенных относительно среднего слоя.

Для придания древесностружечным плитам био- , водо- и огнестойкости в них вводят антисептики. Перспективны плиты с ориентировочными частицами – для строительства, плиты с пониженной материалоемкостью и высоким качеством поверхности – для мебельного производства и тонкие однослойные плиты непрерывного прессования – для тары, панелей.

Древесноволокнистые плиты (ДВП). Это слоистый материал, изготовленный  в процессе горячего прессования  или сушки сформированной в виде ковра массы из древесных волокон. Древесными волокнами условно названы  клетки, их обрывки и группы, получающиеся при разломе древесины (щепы).

Древесноволокнистые плиты  применяют в строительстве, при  изготовлении стандартных деревянных домов, в производстве мебели, автомобилей, вагоно-, судостроении и в других отраслях промышленности в качестве конструкционного, изоляционного и отделочного материала.

Массы древесные прессовочные (МДП). Это смеси, точнее, готовые  композиции, полученные в результате совместной обработки частиц древесины  и синтетических смол. МДП предназначаются  для изготовления методом горячего прессования деталей машин, строительных деталей и товаров народного потребления. Таким способом изготавливают втулки, блоки, шкивы, подоконные доски. Массы древесные прессовочные подразделяются на три типа: МДПК – из частиц шпона (крошки), МДПС – из стружки, МДПО – из опилок.

Композиции древесно-клеевые. Эти смеси состоят из измельченной древесины и связующего; предназначены  для изготовления формованной тары. Для приготовления смеси используют стружку длиной 10-20 мм, шириной 1-3,5 мм и толщиной 0,1-0,4 мм из древесины хвойных и мягких лиственных пород, а также связующее на основе мочевиноформальдегидных смол. В качестве гидрофобной добавки применяют парафин.

Арболит. Это строительный материал, относящийся к категории  легких бетонов, иногда его называют «деревобетоном». В состав арболита входит древесный заполнитель, неорганическое вяжущее и вода. В качестве древесного заполнителя используют дробленые отходы лесозаготовительной, лесопильной и деревообрабатывающей промышленности. Ветви, сучья, вершинки, горбыли, рейки, срезки сначала перерабатывают в щепу, которую, в свою очередь, на молотковых мельницах превращают в дробленку.

В качестве вяжущего используют портландцемент. Для нейтрализации  действия водорастворимых веществ, замедляющих схватывание и твердение  цемента, а также снижающих прочность материала, в арболитовую массу вводят минерализаторы: хлористый кальций, жидкое стекло и сернокислый алюминий совместно с известью. Арболит био- и огнестоек, обладает хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами, удерживает гвозди, морозостоек.

Фибролит. Это также  строительный материал, представляющий собой смесь древесной стружки, портландцемента, химических добавок. Для фибролита из древесины преимущественно  хвойных пород изготавливается  специальная стружка толщиной от 0,25 до 0,5 мм шириной 2-6 мм. Стружку смешивают с вяжущим и добавками (хлористым кальцием, жидким стеклом и др.), затем смесь формируют и прессуют. Фибролитовые плиты легко обрабатываются, био- и огнестойки, удерживают гвозди. Применяются для строительства каркасных домов.

Плиты цементно-стружечные. Более правильное название: цементно-древесностружечные плиты (ЦДСтП). Это строительный материал, который изготавливают прессованием древесных частиц (таких же, как  и для ДСтП) с портландцементом и химическими добавками. Плиты предназначаются для ограждающих конструкций деревянных домов. Плиты водо-, морозо-, био- и огнестойки, нетоксичны, хорошо обрабатываются.

Ксилолит. Это строительный материал, состоящий из смеси опилок или древесной муки с магнезиальным  вяжущим. Используется в виде плиток для покрытия полов, отделки стен и других целей. Ксилолит – износостойкий, негорючий, водоупорный материал высокой прочности.

Выводы

Древесина – продукт  живой природы, что определяет ее достоинства и недостатки как  материала. Она обладает высокой прочностью при малой массе; хорошо обрабатывается режущими инструментами, удерживает металлические крепления, хорошо склеивается и отделывается. Древесина обладает красивыми декоративными свойствами. Она имеет малую теплопроводность и прекрасные резонансные свойства; хорошо поглощает ударные и вибрационные нагрузки.

Однако древесина имеет  и ряд недостатков: изменчивость свойств в направлении вдоль  оси ствола и поперек; обладает гигроскопичностью, что приводит к увеличению ее массы  и уменьшению прочности, а при высыхании древесина уменьшается в размерах (происходит усушка); она растрескивается и коробится; поражается грибами, что приводит к гниению; древесина способна гореть. Перечисленные недостатки в значительной мере устраняются путем химической и химико-механической переработки древесины в листовые и плитные материалы – бумагу, картон, древесностружечные и древесноволокнистые плиты, фанеру и др. Эти материалы наряду с натуральной древесиной применяются в индустриальном производстве стандартных домов, в судо- и вагоностроении, машиностроении, мебельной, авиационной, электротехнической, пищевой промышленности и многих других отраслях народного хозяйства.

Древесина – материал живой природы и поэтому ее свойства меняются от различных факторов. Эти свойства неодинаковы для различных древесных пород, но и в пределах одной породы они различны. Свойства древесины изменяются от возраста, условий произрастания, времени, рубки и т.д. Условия произрастания включают качество и состояние почвы, климатические особенности, тип леса, высоту над уровнем моря.

Древесина в основном состоит из органических веществ. Элементарный химический состав древесины всех пород  практически одинаков. Органическая часть абсолютно сухой древесины (высушенной при 103^оС) содержит в среднем 49-50 % углерода, 43-44 % кислорода, около 6 % водорода и 0,1-0,3 % азота.

Неорганическая часть  может быть выделена в виде золы путем сжигания древесины. Количество золы в древесине около 0,2-1 %. В  состав золы входят кальций, калий, натрий, магний, в меньших количествах фосфор, сера и другие элементы. Они образуют минеральные вещества, большая часть которых нерастворима в воде. К растворимым относятся щелочные – поташ и сода, а к нерастворимы – соли кальция.