Лесное товароведение с основами древесиноведения

Размещено на http://www.allbest.ru

Министерство сельского хозяйства РФ

Алтайский Государственный Аграрный университет

Контрольная работа

по предмету «Лесное товароведение с основами древесиноведения»

Выполнила: Гопиенко А.К.

факультет: «Агрономический»

специальность: «Лесное дело»

III курс 8114 группа з/о полн.

Барнаул - 2013

Содержание

Химический состав древесины

Степени влажности древесины

Пороки строения древесины

Баланс хвойных и лиственных пород (по каждому назначению - породы, сорта, размера). Дополнительные требования к качеству

Сравнительная характеристика строганого и лущеного шпона в отношении размеров и структуры

Список литературы

древесина порода шпон лущеный

Химический состав древесины

Древесина состоит в основном из органических веществ, на долю которых приходится не менее 99 % общей массы. Элементный химический состав древесины всех пород практически одинаков.

Органическая часть абсолютно сухой древесины содержит в среднем 49 - 50 % углерода, 43 - 44 % кислорода, около 6 % водорода и 0,1 - 0,3 % азота.

При сжигании древесины остается ее неорганическая часть - зола (0,1 - 1,0 %). В состав золы входят кальций, калий, натрий, магний, в меньших количествах фосфор, сера и другие элементы. Они образуют минеральные вещества, большая часть которых (75 - 90 %) нерастворима в воде. Среди растворимых веществ преобладают соли щелочных металлов -карбонаты калия и натрия, а из нерастворимых - соли кальция.

Целлюлоза, лигнин и гемицеллюлозы, как уже отмечалось в гл. 2. -основные составляющие клеточных стенок древесины. Характер связей между ними весьма разнообразен - от слабых межмолекулярных до сильных - химических.

Представление о химическом составе древесины дают некоторые данные В.И. Шаркова [по 52], приведенные в табл. 6.

Таблица 1. Химический состав древесины некоторых пород, %

Древесина хвойных пород отличается от лиственных несколько большим содержанием лигнина и, особенно, гексозанов. У древесины лиственных пород среди гемицеллюлоз преобладают пентозаны. Только в составе экстрактивных веществ хвойной древесины содержатся смоляные кислоты.

В ранней зоне годичного слоя целлюлозы меньше, чем в поздней. Целлюлозы, лигнина и экстрактивных веществ в заболони хвойных пород меньше, чем в ядре. У некоторых лиственных пород (ясень, дуб) содержание целлюлозы в ядре несколько больше, чем в заболони.

В древесине ветвей содержание целлюлозы на 3 - 10 % меньше, чем в стволе. По данным Л.П. Жеребова у сосновых ветвей в нижней части, испытывающей сжимающие нагрузки, содержание лигнина примерно на 5 % выше, чем в верхней части.

Кора по элементному химическому составу мало отличается от древесины, но количество минеральных веществ в ней больше, чем в древесине.

Так, в еловой коре, по данным ВНПОбумпрома, содержится, %: углерода 44, кислорода 45,4, водорода 6,4, азота 0,19 и золы 3,6. В состав золы входит, %: кальция 0,93, калия 0,37 и фосфора 0,76. В сосновой коре по данным И.П. Дейнеко углерода около 50 % (в корке 53 %, лубе 48 %), водорода 6 %, кислорода до 40 %, азота 0,4 % и золы 3-5 %.

Соотношение между основными органическими веществами в коре также иное, чем в древесине, здесь значительно меньше целлюлозы (особенно в корке). Кроме того, в наружной части коры содержится суберин, которого нет в древесине. Представление о химическом составе коры некоторых пород дают данные П. Лекса.

Таблица 2. Химический состав коры, %

*Холоцеллюлоза включает целлюлозу и гемицеллюлозы

**Дополнительно содержит более 30 % суберина

При рассмотрении таблиц 6 и 7 следует учитывать, что из-за дифференцированного определения отдельных компонентов древесины и коры суммарный состав может отличаться от 100 %.

13. Степени влажности древесины

Влажностью (абсолютной) древесины называется отношение массы воды к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах:

W =m-m0 100%

где W - влажность древесины, %; m - масса образца влажной древесины, г; m0 - масса образца абсолютно сухой древесины, г.

Влажность древесины измеряют прямыми и косвенными методами. Прямые методы основаны на выделении тем или иным способом воды из древесины. Воду можно отделить путем высушивания и определить влажность с заданной степенью точности. Согласно ГОСТ 16483.7-71 с погрешностью до 0,1 % можно определить влажность проб из образцов, подвергавшихся физико-механическим испытаниям.

Очищенные от заусенцев и опилок пробы помещают в стеклянные бюксы с притертыми крышками и взвешивают на аналитических весах с погрешностью до 0, 001 г. Бюксы используют для того, чтобы масса пробы не изменилась во время взвешивания. Массу бюксы определяют заранее на тех же весах. Пробы находятся в бюксах (но со снятыми крышками) и во время высушивания.

Пробы высушивают в сушильных шкафах - небольших камерах, чаще всего с электрическим нагревом и автоматическими регуляторами температуры. Бюксы с пробами находятся вы шкафу при температуре воздуха 103 C плюс минус 2 C до тех пор, пока не будет достигнуто постоянное значение массы, устанавливаемое контрольными взвешиваниями. Первое взвешивание проводят через 6-10 ч., а далее каждые 2 ч. Если разница в массе при двух взвешиваниях с указанным интервалом окажется менее 0,002 г, считают, что достигнуто абсолютно сухое состояние древесины. Пробы из смолистой древесины хвойных пород не должны находиться в сушильном шкафу более 20 ч.

Перед каждым взвешиванием бюксы закрывают крышками и охлаждают в сухом воздухе в эксикаторах - сосудах с безводным хлористым кальцием или серной кислотой концентрацией 94%. Влажность, %, вычисляют по формуле

m2-m3

W= m3 - m1 100 %

где m1 - масса бюксы, г; m2 - масса бюксы с пробой до высушивания, г; m3 - масса бюксы с пробой после высушивания, г.

Влажность древесины с большей погрешностью (до 1%) определяют по образцам размерами 20х20х30 мм, взвешивая их без бюкс на технических весах с погрешностью до 0,01 г. После первого взвешивания образцы помещают в сушильный шкаф, в котором они находятся до тех пор, пока по результатам двух последних контрольных взвешиваний (разница должна быть не более 0,02 г) не будет установлено достижение постоянной массы m0. Описанный простой и надежный метод определения влажности путем высушивания нашел широкое применение.

Значительно реже применительно к древесине используют другой прямой метод, основанный на отгонке влаги с парами толуола (метод дистилляции). По этому методу сначала определяют на весах массу образца влажной древесины. Затем его нагревают с толуолом; образующиеся при этом пары конденсируются, благодаря разной плотности жидкостей вода легко отделяется от толуола, и можно измерить ее объем (массу). Зная массу влажной древесины и массу содержащейся в ней воды, можно определись влажность древесины в процентах.

Основной недостаток прямых методов заключается в том, что продолжительность процедуры очень велика. При методе высушивания она занимает 8-10 ч, а иногда и более. Этого недостатка лишены косвенные методы. Они основаны на измерении показателей других физических свойств древесины, которые зависят от содержания воды в древесине.

Для создания влагомеров широко используются зависимости между влажностью и электрическими параметрами древесины. Наибольшее распространение получили кондуктометрические электровлагомеры, основанные на измерении электропроводности древесины. В таких приборах контакт с древесиной осуществляется при помощи датчика с тремя игольчатыми электродами. Иголки датчика вводят через боковую (не торцовую) поверхность в древесину. Влажность определяют обычно на глубине 10 мм.

В современных конструкциях электровлагомеров вводятся данные о породе и температуре воздуха. На лицевой панели прибора высвечиваются показания влажности древесины в процентах. Абсолютная погрешность измерения влажности древесины в области ниже 30 % составляет плюс- минус 1,5 %, а в области более 30 % погрешность значительно выше.

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

Известны также емкостные электровлагомеры, при помощи которых по емкости конденсатора с диэлектриком из древесины определяют зависящую от влажности диэлектрическую проницаемость древесины.

Разработаны конструкции индуктивных электровлагомеров, позволяющих определять влажность калиброванных образцов древесины бесконтактным способом. Эти приборы основаны на измерении индуктивности, или добротности контура катушки самоиндукции с сердечником из влажной древесины.

Используют также радиочастотные влагомеры, которые измеряют диэлектрические потери, зависящие от влажности древесины, и др.

Имеются предложения измерять влажность по проницаемости древесины для рентгеновского, бета- и гамма-излучения и другими, в том числе и комбинированными способами.

Влажность в растущем дереве распределена неравномерно как по радиусу, так и по высоте ствола. У хвойных пород влажность заболони в 3-4 раза выше влажности ядра и спелой древесины. Так, у сосны и ели Ленинградской области среднегодовая влажность заболони оказалась 112 и 122 %, влажность ядра и спелой древесины - 33 и 38 %.

В пределах ядра (спелой древесины) влажность у сосны, ели и лиственницы из Восточной Сибири распределена равномерно. В то же время у пихты, по данным В.П. Маркарянца и Л.Н. Исаевой, влажность центральной зоны спелой древесины намного выше, чем периферической. Аналогичное явление наблюдается у кедра.

У лиственных пород как ядровых (дуб, ясень, вяз, ильм), так и безъядровых (береза, осина, липа) распределение влажности по сечению ствола более или менее равномерно. При этом влажность ядровой древесины у некоторых лиственных пород (дуб, вяз и др.) может быть значительно выше, чем у хвойных, достигая 70-80 %, а иногда и более.

Влажность коры в свежесрубленном состоянии, по данным ЦНИИ-МЭ, в среднем составила: для сосны 120 %, ели 112%, березы 58 %. У поступающего на предприятия сырья кора имеет меньшую влажность, порядка 60-80 %. Однако при этом влажность наружного слоя - корки для ели и сосны составляет 21 и 27 %, а для березы 7 %; влажность луба у хвойных пород в 7 раз, а у березы в 10 раз больше. Сплавное сырье имеет кору влажностью в 3-4 раза большей, чем у сырья сухопутной доставки.

По высоте ствола влажность заболони в хвойных породах увеличивается в направлении от комля к вершине, а влажность ядра остается практически без изменения. В стволах ядровых лиственных пород (дуб, ясень вяз) влажность ядра вверх по стволу слегка понижается, а влажность заболони почти не изменяется, у лиственных безъядровых пород (осина, липа) влажность увеличивается от комля к вершине. Влажность коры у сосны в нижней части ствола на 60-75 % меньше, чем в средней и вершинной. У ели и березы влажность коры по высоте ствола примерно одинакова.

Поскольку древесина молодых деревьев почти полностью состоит из заболони, она больше подвержена сезонным колебаниям. Данные об изменении влажности древесины сосны, ели, березы и осины, произрастающих в Ленинградской области, свидетельствуют о том, что наибольшая влажность в дереве наблюдается зимой (ноябрь-февраль), а наименьшая - летом (июль-август). Влажность заболони летом может быть на 25-50 % ниже, чем зимой, а влажность ядра (спелой древесины) в течение года почти не изменяется.

Кроме сезонных изменений влажность древесины в стволах растущих деревьев подвержена и суточным колебаниям. Так, в заболони ели утром наблюдалась влажность 186 %, в полдень 132, вечером 150 %, в заболони дуба утром (в августе) 68 %, в полдень 72, вечером 66, ночью 71 %.

Различают две формы воды, содержащейся в древесине, -связанную (или гигроскопическую) и свободную. Связанная (адсорбционная и микрокапиллярная) вода находится в клеточных стенках, а свободная содержится в полостях клеток и в межклеточных пространствах. Связанная вода прочно удерживается в основном физико-химическими связями; удаление этой воды, особенно ее адсорбционной фракции, затруднено и существенно отражается на большинстве свойств древесины. Свободная вода, удерживаемая силами капиллярного взаимодействия, удаляется значительно легче и оказывает меньшее влияние на свойства древесины. Принято называть древесину влажной, если она содержит только связанную воду, или сырой, если она содержит кроме связанной и свободную воду.

В практике различают пять степеней влажности древесины.

Таблица 3. Степени влажностного состояния древесины

30. Пороки строения древесины

Ряд пороков обусловлен изменениями нормального строения древесного ствола, которые выражаются в неправильном расположении волокон (наклон волокон, свилеватость и завиток), неравномерном развитии годичных слоев (крень и тяговая древесина), в неправильном расположении частей ствола и древесины или в наличии имитирующих их образований (двойной сердцевины, внутренней заболони, ложного ядра, пятнистости, включающей сердцевинные повторения). Сюда же относится и сердцевина, которая, хотя и представляет собой нормальную часть ствола, рассматривается как порок из-за отрицательного влияния на качество пиломатериалов.

Тангентальный (тангенциальный) наклон волокон, или природный косослой (неофиц.) -- выражается в расположении волокон по спирали вокруг оси дерева или по наклонному расположению волокон на тангентальной поверхности пиломатериала и шпона. Определяется по трещинам на стволе. При измерении первый метр от комлевого торца в расчёт не принимают. Косослой увеличивает прочность древесины при раскалывании, порождает повышенную продольную усушку и коробление.

Радиальный наклон волокон, или искусственный косослой (неофиц.), или перерезание годовых слоёв (неофиц.) -- отклонение направления годовых слоёв от продольной оси пиломатериала, шпона или деталей. Возникает при распиле сортиментов с закомелистостью и кривизной, а также при неправильном распиле нормального лесоматериала. Древесина с таким пороком плохо воспринимает поперечную нагрузку, не подходит для гнутья. Затрудняет механическую обработку (строжку и тёску)

Свилеватость -- извилистое или беспорядочное расположение волокон древесины. Встречается на всех древесных породах. Из свилеватой древесины состоят наросты (см. выше). Свилеватость характерна для карельской берёзы и многих тропических пород древесины. Снижает прочность древесины при растяжении, сжатии и изгибе; повышает прочность при раскалывании, затрудняет строгание и тёску, зато высоко ценится в отделочных материалах. Различаются: волнистая свилеватость -- с более-менее правильным расположением волокон, и путаная свилеватость -- с беспорядочным расположением волокон.

Крень -- изменение строения в нижней зоне ствола и сучьев древесины хвойных пород в виде утолщения и потемнения годичных слоёв поздней древесины. На спиле выглядит как дугообразные, реже кольцевые участки тёмноокрашенной древесины; на боковых поверхностях пиломатериалов -- в виде такого же цвета полос. Свойственна искривлённым и наклонно стоящим стволам и всем сучьям. Часто сопровождается смещением сердцевины (см. ниже). Повышает твёрдость и прочность древесины при сжатии и статическом изгибе, мешает механической обработке древесины, снижает ударную вязкость при изгибе и прочность при растяжении, резко увеличивает усушку вдоль волокон, что служит причиной растрескивания и продольного коробления, препятствует пропитке, ухудшает внешний вид. Различаются: местная крень, или кремнина (неофиц.) -- в виде узких дугообразных участков или полос, захватывающих один или несколько годичных слоёв; сплошная крень -- в виде значительных сплошных участков, расположенных по одну сторону от сердцевины и захватывающих половину или более площади поперечного сечения.

Сердцевина -- узкая (около 5 мм) центральная часть ствола, состоящая из рыхлой ткани бурого или более светлого, чем окружающая древесина, цвета. Сортименты с сердцевиной, особенно с двойной, легко растрескиваются. Имеются два отклонения положения сердцевины: двойная сердцевина -- наличие в сортименте двух или более сердцевин с самостоятельными системами годичных слоёв, окружённых снаружи одной общей системой. Сопутствует двойной вершине. Появляется при раздвоении ствола или при срастании двух соседних деревьев. Сопровождается овальностью сечения ствола и имеет внутри заросшую прорость с остатками коры; в пиломатериалах и на шпоне наблюдается в виде двух расположенных под углом друг к другу сердцевинных полосок; смещённая сердцевина -- эксцентричное расположение сердцевины; как правило, сопровождается овальностью ствола (см. выше). Может являться признаком присутствия в стволе крени и тяговой древесины (см.). Измеряется по отклонению сердцевины от геометрического центра ствола и выражается в целых сантиметрах или процентах от среднего диаметра торца.

Ложное ядро -- тёмное неравномерно окрашенное ядро, граница которого не совпадает с годичными слоями. Встречается у древесных пород с нерегулярным ядрообразованием (например, берёза, бук, клён). Отделено от заболони тёмной, реже светлойзащитной каймой, которая может делить ядро на несколько зон с разными типами зональности. Окраску имеет тёмно-бурую или красно-бурую, иногда с фиолетовым, лиловым или тёмно-зелёным оттенком. На срезе может быть центральным или смещённым, округлым или звездчатым. По стойкости к загниванию превосходит заболонь. При отсутствии признаков грибного поражения не влияет на прочность древесины, но в случае загнивания ложное ядро становится хрупким, портит внешний вид древесины, снижает её прочность при растяжении вдоль волокон и проницаемость. У берёзы легко растрескивается

41. Баланс хвойных и лиственных пород (по каждому назначению - породы, сорта, размера). Дополнительные требования к качеству

Круглые лесоматериалы (балансы), предназначенные для получения целлюлозы и древесной массы, заготавливают преимущественно из хвойных (главным образом ели), а также из лиственных пород. Требования к хвойным балансам указаны в табл. 4.

Таблица 4. Круглые лесоматериалы (балансы) хвойных пород для выработки целлюлозы и древесной массы

Ниже приводятся основные требования к балансам из древесины лиственных пород.

Для получения целлюлозы, предназначенной на химическую переработку, используют березу, осину и тополь, а для белой древесной массы -только тополь и осину. В обоих случаях балансы 1-го сорта, толщиной 10-24 см, а длиной 1,2; 1,5; 2,0 и кратные им.

Для выработки сульфитной и бисульфитной целлюлозы используют березу, осину, тополь, ольху, балансы 1 и 2 сорта, толщиной 6-18 см, длиной 0,75; 1,0; 1,1; 1,2; 1,25 м и кратные им. Для получения сульфатной беленой целлюлозы используют те же породы; балансы 1 и 2 сорта, толщиной 6-24 см, и 3 сорта, толщиной 6-18 см, той же длины. Для выработки сульфатной небеленой целлюлозы, натронной, бисульфитной и нейтрально-сульфитной полуцеллюлозы применяют балансы всех пород, тех же размеров по толщине и длине.

Кроме того, согласно техническим условиям ТУ 13-0273685-402-89 предусмотрена возможность заготовки так называемых балансов 4-го сорта из древесины хвойных и лиственных пород пониженного качества.

В балансах не допускается обугленная древесина и наружная трухлявая гниль, в то же время балансы могут иметь трещины, механические повреждения и некоторые другие пороки. Подробнее о дополнительных требованиях к качеству древесины балансов указано в стандартах и ТУ.

Сравнительная характеристика строганого и лущеного шпона в отношении размеров и структуры

Строганый шпон представляет собой тонкие листы древесины, отличающиеся красивой текстурой и цветом. Этот облицовочный материал изготовляют из древесины многих наших лиственных пород (чаще из дуба, ясеня, бука), а также из экзотических пород: красного дерева, лимонного дерева и др. Строганый шпон получают из древесины и некоторых хвойных пород: лиственницы, сосны.

Для изготовления шпона окоренные кряжи раскраивают на чураки, из которых продольной распиловкой получают брусья или ванчесы - части двухкантных брусьев с тремя пропиленными продольными сторонами. После пропаривания брусьев их подвергают строганию на шлонострогальных станках. Схема получения строганого шпона показана на рис. 110.

Рис. 1. Схема получения строганного шпона: 1 - брус, 2 - шпон, 3 - нож, 4 - прижимная линейка

В зависимости от плоскости строгания различают шпон четырех видов: радиальный (Р), полурадиальный (ПР), тангенциальный (Т) и тангенциально-торцовый (ТТ).

Путем лущения получают шпон в виде непрерывной ленты древесины. Схема лущения чурака показана на рис. 111. После выхода из лущильного станка ленту шпона до или после сушки разрезают на форматные листы. Лущеный шпон вырабатывают в качестве полуфабриката или товарной продукции, используя для изготовления фанеры, слоистых пластиков; для облицовки и других целей.

Рис. 2. Схема получения лущеного шпона: 1 - чурак; 2 - шпон; 3 - нож; 4 - прижимная планка

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. В зависимости от качества древесины и обработки шпон лиственных пород подразделяют на пять сортов: Е (элита), I, II, III, IV, а шпон хвойных пород - на Ех (элита), 1х, Их, IIIx, IVx. К качеству шпона сорта Е предъявляются очень высокие требования: не допускаются булавочные, здоровые полностью и частично сросшиеся, выпадающие сучки, червоточина, прорость, грибные и химические окраски, ложное ядро, гнили и другие пороки, а также дефекты обработки. У остальных сортов требования к качеству древесины соответственно снижаются. Так, у шпона сорта IV допускаются сросшиеся здоровые сучки, сомкнутые трещины, прорость, ложное ядро, окраски, дефекты обработки, с некоторыми ограничениями допускаются другие пороки. Требования к качеству шпона хвойных пород ниже, чем у шпона лиственных пород.

Список литературы

1. Уголев Б. Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения: Учебник для лесотехнических вузов. Изд. 3-ен, перераб. и доп: - М.: МГУЛ, 2001. - 340 с.

2. Михайличенко А. Л., Сметанин И. С. Древесиноведение и лесное товароведение: Учебник для техникумов. - М.: Лесная промышленность, 1987. - 224 с.

Размещено на Allbest.ru