Обработка и применение древесины в изготовление напольных покрытий

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обработка и применение древесины в изготовление напольных покрытий

Издревле дерево и изделия из него сопровождали человека. Дерево согревало, поддерживая огонь в костре и в очаге, оно давало укрытие от непогоды, помогало переправляться через реки, ручьи и моря - из него строили мосты и корабли.

Из древесины делали посуду, хозяйственную утварь, мебель, даже обувь. Деревянные срубы, отделанные резьбой, бани и колодцы служили человеку долгое время. Каждое дерево имеет свое лицо, свою историю, свой «характер», его древесина используется по-разному.

Благодаря годичным кольцам, которые в процессе роста, из-за сезонных колебаний температуры или влажности, образуют в своём стволе многие виды деревьев, изучением, поперечных оси роста деревьев, древесных спилов с помощью методов  дендрохронологии, можно очень точно определить регион, где произрастало дерево, из которого было создано деревянное изделие или деталь сооружения и год его вырубки. Изучение ежегодного изменения ширин годичных колец и анализ содержания в них некоторых изотопов элементов, позволяет понять состояние климата и атмосферы в древние времена

Обустраивая дом, квартиру или дачу и выбрав древесину в качестве материала для отделки, вы столкнетесь с довольно богатым выбором изделий из древесины. И тут неизбежно возникнет ряд вопросов.

Способы распила древесины

Радиальный распил - это распил, при котором плоскость разреза проходит через сердцевину ствола. Древесина таких досок довольно однородна по цвету и текстуре, межкольцевые размеры минимальны. Доски радиального распила устойчивы к внешним воздействиям, практически не подвергаются деформации и обладают высокой износостойкостью.

Доска радиального распила имеет коэффициент усушки = 0,19%, а коэффициент разбухания = 0,2%. Эти показатели у пиломатериалов радиального распила вдвое лучше, чем у доски тангенциального распила.

Поскольку выход досок радиального распила составляет 10 - 15% от общего объема, стоимость их довольно высока.

Ламель радиального распила должна иметь угол наклона годовых колец к пласти 90 - 60 градусов, угол наклона для полурадиального распила должен составлять не менее 45 градусов.

Тангенциальный распил (тангенальный) - распил, при котором плоскость разреза проходит на расстоянии от сердцевины, по касательной к годичному слою ствола. Такие доски имеют ярко выраженную текстуру и насыщенный волнообразный рисунок годовых колец. Доски тангенциального распила имеют более высокие коэффициенты усушки и разбухания, но более доступны по цене.

От вида распила зависит текстура приобретаемого вами пиломатериала или готового изделия. Текстура - это естественный рисунок, образованный волокнами и слоями древесины и обусловленный особенностями ее структуры. Зависит от расположения древесных волокон, различимости годовых слоев, цветовой гаммы древесины, количества и размеров сердцевинных лучей.

Пороки древесины

* дефекты формы ствола (наросты, сбежистость, закомелистость и т.д.),

* естественные неоднородности строения древесины (сучки, сердцевина, крень, свилеватость, косослой и другие),

* нарушения целостности ее тканей по различным причинам (трещины, смоляные кармашки, червоточины, гнили и т.д.),

* окраски биологического химического происхождения (синева, продубина и т.д.),

* инородные включения,

* механические повреждения и дефекты обработки, снижающие качество древесины и ограничивающие ее использование.

Ниже размещены описания наиболее распространенных пороков древесины.

Волокон наклон - отклонение направления волокон от продольной оси материала (раньше назывался косослоем) Встречается у всех пород. Различают тангенциальный и радиальный наклон волокон.

Глазки - следы неразвившихся в побег спящих почек. Диаметр не превышает 5 мм. Бывают разбросанные и групповые. По цвету: светлые и темные. Снижают прочность древесины.

Водослой - участки ядра или спелой древесины с повышенным содержанием воды.

Древесина тяговая - древесина некоторых лиственных пород (бука, тополя) с изменением строения в растянутой зоне стволов и сучьев, проявляющимся в резком увеличении ширины годичных слоев. Обнаруживается по ворсистости. Под действием цвета окрашивается в коричневый цвет.

Заболонь внутренняя - смежные годичные слои, расположенные в зоне ядра, окраска и свойства их близки к окраске и свойствам заболони.

Завиток - местное искривление годичных слоев около сучков или проростей. Бывает односторонний и сквозной. Он снижает прочность древесины.

Кармашек - плотность внутри или между годичными слоями, заполненная смолой или камедями.

Косослой - представляет собой ярко выраженное косое (винтообразное) расположение волокон в древесине относительно продольной оси ствола. Косослой вызывает коробление (скручивание) досок.

Крень - часто образуется в древесине искривленных и наклонно стоящих стволов. Крень нарушает однородность строения древесины, понижает прочность, способствует сильному продольному короблению досок и брусьев.

Пасынок - оставшаяся в росте или отмершая вторая вершина, проходящая через сортимент под острым углом к его продольной оси на значительном протяжении.

Прорость- зарастающая или заросшая рана

Пятнистость древесины - окраска заболони лиственных пород в виде пятен и полос, близкая по цвету к окраске ядра.

Рак - углубление или вздутие на поверхности растущего дерева в результате деятельности грибов или бактерий.

Свилеватость - извилистое или беспорядочное расположение волокон древесины. Встречается у всех древесных пород, чаще у лиственных из материалов комлевой части ствола. Бывает волнистая и путаная.

Сердцевина - узкая центральная часть ствола, состоящая из рыхлой ткани бурого или более светлого , чем у окружающей древесины, цвета. На торцах сортимента наблюдаются пятна около 5 мм различной формы, на радиальной поверхности - в виде узкой полосы.

Сердцевина двойная - наличие в сортименте 2 и более сердцевин с самостоятельными системами годичных слоев, окруженных с периферии одной общей системой.

Сердцевина смещённая - эксцентричное расположение сердцевины, сопровождающееся свилеватостью.

Сухобокость - участок поверхности ствола, омертвевший в процессе роста дерева как результат повреждения.

Ядро ложное - темная, неравномерно окрашенная зона, граница которой не совпадает с годичными слоями, отделенная от заболони темной каймой.

Достоинства древесины как материала

Малая плотность при относительно высокой прочности.

Малая теплопроводность.

Теплопроводность древесины возрастает с увеличением плотности и влажности.

Хорошая обрабатываемость режущими инструментами.

Возможность склеивания.

Легкая гвоздимость.

Усилие, необходимое для выдергивания гвоздя, забитого в торец, на 10 - 15% меньше усилия, прилагаемого к гвоздю, забитому поперек волокон.

Способность хорошо окрашиваться, лакироваться, полироваться, красивая текстура (рисунок, образующийся на поверхности древесины следствие перерезания анатомических элементов).

Способность благодаря упругости хорошо поглощать звуки, возникающие при ударе и вибрации. Звукоизоляционные свойства древесины имеют большое значение при использовании в качестве звукоизоляционного строительного материала, а также для улучшения акустики общественных зданий.

Звукоизлучающие свойства (резонанс). Древесина широко применяется для изготовления инструментов.

Стойкость к действию растворов кислот и щелочей; в связи с этим древесину хвойных пород применяют для изготовления емкостей, труб.

Способность к изгибу, что имеет существенное значение при гнутье древесины. Более высокой способностью к изгибу отличается древесина лиственных пород.

Сравнительно большая износостойкость.

Свойства "предупреждать" (потрескиванием) при критических нагрузках о своем скором разрушении.

Недостатки древесины как материала

Анизотропность, т.е. изменение механических характеристик в зависимости от породы, места произрастания, зоны в поперечном сечении ствола (заболонь, ядро, сердцевина), направления волокон, наличия пороков и их расположения, влажности и других факторов; это затрудняет отбор материала для ответственных изделий и сооружений.

Изменение размеров и формы в результате усушки, разбухания, коробления, особенно под воздействием изменения температуры и влажности воздуха. Из-за неравномерного удаления влаги возникают напряжения, которые приводят к растрескиванию материала.

Растрескивание - отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно приносит пользу, обеспечивая плотность соединения (в емкостях, деревянных трубах, судах и т.п.).

Низкое сопротивление раскалыванию.

Загнивание, повреждение насекомыми, возгорание в неблагоприятных условиях службы

Сушка древесины

Это процесс удаление влаги из древесины путем испарения.

Физическая сущность процесса сушки заключается в том ,что нагретый воздух направляется к сырому материалу при соприкосновении с которым он отдает свое тепло а сам охлаждается. Влага в древесине за счет восприятия тепла превращается в парообразное состояние.

Цель сушки: превращение из природного сырья древесины в промышленный материал, с конкретными улучшенными биологическими и физико-механическими свойствами.

Задачи процесса:

1.Придание древесине биологической стойкости.

2.Увеличение прочности древесины(сухая древесина лучше выдерживает механическую нагрузку)

3.Улучшить качество древесины

Процесс усушки и разбухания

Усушка

Усушка-процесс уменьшения линейных размеров и объема древесины при уменьшении влажности. Виды усушки:

1)Абсолютная- изменение линейных размеров пиломатериалов в величинах длины или объема.

2)Относительная- отношение абс. усушки к размерам пиломатериала в сыром виде.

3) Полная усушка- изменение размера пиломатериала при уменьшении влажности в древесине от предела насыщения до 0.

4) Частичная усушка - изменение размеров пиломатериалов при уменьшении влажности в древесине от предела насыщения до заданной конечной влажности.

Усушка древесины не одинакова в разных направлениях: в тангенциальном направлении в 1,5 - 2 раза больше, чем в радиальном.

Под полной усушкой, или максимальной усушкой Bmax понимают уменьшение линейных размеров и объёма древесины при удалении всего количества связанной воды.

Формула для вычисления полной усушки, %, имеет вид:

Bmax = (amax- amin) / amax * 100,

где amax и amin - размер (объём) образца соответственно при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок и в абсолютно-сухом состоянии, мм (мм3).

Полная линейная усушка древесины наиболее распространённых отечественных пород в тангенциальном направлении составляет 8-10 %, в радиальном 3-7 %, а вдоль волокон 0,1-0,3 %. Полная объёмная усушка находится в пределах 11-17 %.

Усушка древесины учитывается при распиловке брёвен на доски (припуски на усадку), при сушке пиломатериалов и т.д.

Внутренние напряжения возникают в древесине без участия внешних нагрузок. Они образуются в результате неодинаковых изменений объёма тела при сушке - сушильные напряжения, пропитке и в процессе роста дерева.

Полные сушильные напряжения удобно как совокупность двух составляющих - влажностных и остаточных напряжений.

Влажностные напряжения вызваны неоднородной усушкой материала. В поверхностных зонах доски, где влажность ниже, чем в центре, из-за стеснения свободной усушки возникают растягивающие напряжения, а внутри доски - сжимающие. Остаточные напряжения обусловлены появлением в древесине неоднородных остаточных деформаций. Остаточные напряжения в отличие от влажностных не исчезают при выравнивании влажности в доске и наблюдаются как во время сушки, так и после её полного завершения. Если растягивающие напряжения достигают предела прочности древесины на растяжение поперёк волокон, появляются трещины. Так появляются поверхностные трещины в начале сушки и внутренние в конце сушки.

Разбухание- процесс увеличения линейных размеров и объема древесины при увеличении влажности в древесине. Процессы усушки и разбухания взаимообратны и связаны с удалением и поглащением только связанной влаги .

Разбухание - отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно приносит пользу, обеспечивая плотность соединений (в бочках, чанах, судах и т.д.) Разбухание происходит при выдерживании древесины во влажном воздухе или воде. Это - свойство, обратное усушке, и подчиняется, в основном, тем же закономерностям. Полное разбухание, %, вычисляют по формуле:

amax = (amax - amin) / amin * 100,

где amax и amin - размер (объём) образца соответственно при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок, и в абсолютно сухом состоянии, мм (мм3). Так же, как и усушка, наибольшее разбухание древесины наблюдается в тангенциальном направлении поперёк волокон, а наименьшее - вдоль волокон.

Режимы сушки

Сушка пиломатериалов происходит при определенном температурном и влажностном режиме, под которым понимают закономерное чередование процессов температурного и влажностного воздействия на древесину в соответствии с ее влажностью и сроками сушки.В процессе сушки в камере постепенно повышается (по ступеням) температура воздуха и понижается относительная влажность сушильного агента. Режимы сушки назначают с учетом породы древесины, толщины пиломатериалов, конечной влажности, категории качества высушиваемых материалов и конструкций (типа) камер

Режимами сушки в зависимости от назначения пиломатериалов, предусматриваются два процесса - низкотемпературный и высокотемпературный. При низкотемпературных режимах в качестве сушильного агента на первой ступени сушки применяют влажный воздух с температурой менее 100°С.

В зависимости от требований, предъявляемых к пиломатериалам, режимы делятся на:

мягкие М, при мягких режимах получается бездефектная сушка с сохранением физико-механических свойств древесины и цвета;

нормальные Н, при нормальных режимах получается бездефектная сушка с возможным небольшим изменением цвета у хвойной древесины, но с сохранением прочности;

форсированные Ф, при форсированных режимах сушки получается древесина с сохранением прочности на изгиб, растяжение и сжатие, но со снижением прочности на скалывание и раскалывание на 15 - 20% и с возможным потемнением древесины. Режимы сушки выбирают по таблице в соответствии с требованиями ГОСТ 19773

Режимы низкотемпературного процесса сушки даны в таблице ГОСТ 19773. По этим режимам предусмотрено трехступенчатое изменение параметров агента сушки, причем переход с каждой ступени режима на последующую можно производить лишь по достижении материалом определенной влажности, предусмотренной по режиму.

Режимы высокотемпературного процесса сушки для камер периодического действия приведены в таблице ГОСТ 19773.

По этим режимам предусматривается двухступенчатое изменение параметров сушильного агента, причем переход с первой ступени на вторую производится при достижении древесиной влажности (переходной) 20%. Определяют высокотемпературный режим в зависимости от породы и толщины пиломатериалов по таблице ГОСТ 19773. Высокотемпературные режимы допускается применять для сушки древесины, идущей на изготовление ненесущих элементов строительных конструкций, в которых допускается снижение прочности и потемнение древесины

Категории качества высушенной древесины и  использование
Категория качества	Использование высушенной древесины
1-я высококачественная	Точное машино- и приборостроение, производство моделей, авиационных деталей, лыж, музыкальных инструментов и т.п.
2-я повышенного качества	Производство мебели и т.п.
3-я среднего качества	Производство окон и дверей, фрезерованных деталей - досок для покрытия полов, наличников, плинтусов
4-я рядовая	Производство деталей и изделий малоэтажных домов и комплектов деталей для домов со стенами из местных материалов, строительных конструкций и т.п

Ценные породы древесины

Ценность различных пород древесины заключается в их прочности, долговечности и неповторимости рисунка. Под ценными породами древесины подразумевают медленно растущие породы. Такая древесина используется для изготовления красивой мебели, паркета, дверей, различных предметов интерьера, считающимися элитными, учитывая исходно высокую стоимость и размер усилий, затрачиваемые на её обработку. Наиболее распространены следующие породы:дуб, ясень, вишня, бук, груша, розовое дерево, махагони, грецкий орех, клён и т.д.

Основные эксплуатационные показатели

Стабильность и уровень усадки-- показывает совместимость различных пород древесины при совместном использовании (в паркете, инкрустациях.). Также показывает пригодность их использования в различных климатических условиях.

Степень окисления-- показывает изменение цвета древесины под воздействием света. Чем выше степень, тем больше темнеет древесина.

Выразительность текстуры-- влияет на зрительное восприятие человеком. При большей контрастности создаётся больший возбуждающий эффект.

Стойкость к нагрузкам-- способность древесины выдерживать те или иные нагрузки.

Свойства древесины

Для древесины основными и наиболее важными являются следующие свойства:

Механические: прочность, твёрдость, деформативность, удельная вязкость, эксплуатационные характеристики, технологические характеристики, износостойкость, способность удерживать крепления, упругость;

Физические: внешний вид (текстура, блеск, окраска), влажность (усушка, коробление, водопоглощение, гигроскопичность, плотность), тепловые (теплопроводность), звуковые (акустическое сопротивление, звукопроводность), электрические (диэлектрические свойства, электропроводность, электрическая прочность);

Химические свойства.

Древесина является анизотропным материалом, то есть материалом с неодинаковыми свойствами по направлениям относительно волокон. (Так, например, усушка вдоль волокон меньше, чем поперёк волокон, а усушка в радиальном направлении меньше, чем в тангентальном. Различны также, в зависимости от направления волокон, влагопроводность, паропроницаемость, звукопроводность и некоторые другие характеристики).

Прочность древесины -- способность сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Различают прочность на сжатие и растяжение по направлениям приложения нагрузки -- продольной и поперечной; статический изгиб.

Плотность древесины - это отношение массы древесины к ее объему.

В древесине имеются пустоты (полости клеток, межклеточные пространства), и если удалось бы спрессовать древесину так, чтобы все пустоты исчезли, то получили бы сплошное древесинное вещество. Плотность древесины вследствие пористого строения меньше, чем плотность древесинного вещества.

В лабораторных условиях плотность древесины определяют на образцах прямоугольного сечения размером 20x20 мм и высотой (по длине волокон) 30 мм (ГОСТ 16483.1-73). Массу образца определяют взвешиванием на рычажных весах с погрешностью не более 0,001 г, линейные размеры - штангенциркулем или микрометром с погрешностью не более 0,1 мм. Объем вычисляют как произведение результатов трех измерений и выражают в долях кубического метра (м3).

Плотность древесины зависит от ее влажности. В соответствии с рекомендацией комиссии по стандартизации Совета Экономической Взаимопомощи (СЭВ) все показатели физико-механических свойств древесины определяются при стандартной влажности (12%).

Плотность колеблется в очень широких пределах (табл. 1). По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы: породы с малой плотностью (510 кгм и менее); со средней плотностью (550-740 кгм3) и с высокой плотностью (750 кгм3 и выше).

Плотность древесины имеет большое практическое значение. Древесину с высокой плотностью (самшит, граб, бук, клен, груша) особенно ценят на производстве за ее прочность и хорошую обрабатываемость. Древесина лиственных кольцесосудистых пород имеет неодинаковую плотность, ранняя часть годичного слоя у нее пористая, поздняя - более плотная. Такая древесина труднее поддается лакированию и полированию, но обладает другими ценными свойствами, например хорошо гнется. Древесина хвойных пород обладает малой плотностью, а рассеянно-сосудистых лиственных пород - высокой плотностью, поэтому она чисто обрабатывается, хорошо лакируется и полируется.

Твёрдость древесины -- способность древесины сопротивляться внедрению в неё более твёрдого тела.

Твёрдость-- показатель срока службы верхнего слоя древесины. Чем выше твёрдость, тем медленнее идёт износ. Одним из показателей твёрдости является шкала Бринелля.

Для определения твердости древесины обычно используют метод Бринелля. Для этого стальной закалённый шарик диаметром 10 мм вдавливают с силой 100 кг в поверхность древесины, измеряют лунку и рассчитывают величину твердости. Чем тверже дерево, тем выше коэффициент.

Таблица твердости пород древесины по Бринеллю (кгс/ммІ).

Акация (Acacia) 4,9

Афрормозия (Afrormosia) 3.3

Бамбук (Bamboo) 4.0

Берёза (Betula) 3.5

Берёза карельская (Betula verrucosa) 3.5

Бук (Buche) 3.8

Венге (Wenge) 4.3

Вишня (Cherry) 3.1

Граб (Cбrpinus) 3.7

Груша (Pear) 4.2

Дуссия (Doussie) 4.5

Дуб (Oak) 3.7

Зебрано (Zebrano) 4.5

Ипе (Лапачо) (Ipe) 5.9

Ироко (Iroko) 3.5

Кемпас (Kempas) 4.9

Клён (Maple) 4.1

Лиственница (Larche) 2.5

Махагон (Mahagoni) 5.0

Мербау (Merbau) 4.1

Мутения (Mutenye) 4.0

Олива (Oliven) 6.0

Ольха (Alnus) 3.0

Орех (Nussbaum) 3.5

Падук (Padouk) 3.8

Палисандр (Palisander) 5.5

Платан (Platane) 3.2

Сапеле (Sapelli) 4.1

Сукупира (Sucupira) 4.1

Тик (Teak) 3.5

Черешня (Prunus avium) 3.5

Эбен (Ebony) 8.0

Ярра (Jarrah) 5.0

Ясень (Ash) 4.0

Ятоба (Jatoba) 6.0

Твердость древесины в пределах одной породы может отличаться в зависимости от распила (например, плашки радиального распила будут тверже тангенциального). В таблице приведены усредненные значения.

Стабильность и уровень усадки-- показывает совместимость различных пород древесины при совместном использовании (в паркете, инкрустациях.). Также показывает пригодность их использования в различных климатических условиях.

Степень окисления-- показывает изменение цвета древесины под воздействием света. Чем выше степень, тем больше темнеет древесина.

Выразительность текстуры-- влияет на зрительное восприятие человеком. При большей контрастности создаётся больший возбуждающий эффект.

Стойкость к нагрузкам-- способность древесины выдерживать те или иные нагрузки.

Износостойкость -- способность древесины сопротивляться износу, то есть постепенному разрушению её поверхностных зон при трении. Износ боковых поверхностей больше, чем торцовых; износ влажной древесины больше, чем сухой.

Гигроскопичность-- свойство материала поглощать влагу из окружающей среды. Данное свойство зависит от влажности древесины. Сухая древесина обладает большей гигроскопичностью, чем влажная. Для уменьшения гигроскопичности материал покрывают масляными красками, эмалями или лаками. Гигроскопичность напрямую зависит от другого свойства древесины -- пористости.

Пористость-- отношение объёма пор к общему объёму древесины. Для древесины различных видов пористость имеет разное значение, но в среднем разбег её значения составляет 30--80 %.

Разбухание древесины проявляется при нахождении материалов при повышенной влажности воздуха длительное время.

Усушка-- изменение размеров при потере влаги древесиной в результате сушки. Усушка происходит естественным образом. Прямым следствием усушки является образование трещин.

Коробление происходит в результате неравномерной сушки древесины. Высыхание древесины происходит быстрее в слоях более удалённых от сердцевины, поэтому если сушка производилась с нарушением технологии, происходит изменение формы древесины, она коробится. Коробление под действием усушки различно по разным направлениям. Вдоль волокон оно незначительно и составляет примерно 0,1 %. Изменения размеров поперёк волокон более значительны и могут составлять 5--8 % от начального. Кроме того, коробление часто сопровождается появлением трещин в древесине, что сильно сказывается на качестве конечного продукта.

Растрескивание-- результат неравномерного высыхания наружных и внутренних слоёв древесины. Процесс испарения влаги продолжается до тех пор, пока количество влаги в древесине не достигнет определённого предела (равновесного), зависящего напрямую от температуры и влажности окружающего воздуха.

Теплопроводность. В отличие от других строительных материалов, древесина является менее теплопроводной. Это позволяет использовать её для теплоизоляции помещения.

Звукопроницаемость-- способность материала проводить звуковые волны. Если по теплопроводности древесина-- более предпочтительный материал, то по звукопроницаемости древесина проигрывает другим строительным материалам. В связи с этим при строительстве стен и деревянных перекрытий необходимо использовать дополнительные материалы (засыпки), снижающие показатель звукопроницаемости.

Электропроводность-- способность материала проводить электрический ток. Данное свойство у древесины напрямую зависит от влажности.

Цвет-- своеобразный индикатор, показывающий качество, возраст и состояние древесины. Качественная и здоровая древесина имеет равномерный цвет без пятен и прочих вкраплений. Если в древесине присутствуют вкрапления и пятна, это свидетельство её загнивания. Цвет древесины может изменяться также под влиянием атмосферных условий.

Запах зависит от содержания в древесине смол и дубильных веществ. Свежесрубленное дерево имеет более сильный запах, а по мере высыхания дерева и испарения влаги и эфирных смол запах ослабевает.

Текстура-- рисунок, образующийся при распиливании дерева. Плоскость распила пересекает годичные кольца и слои древесины, образовавшиеся в разное время, в результате образуется характерный узор годичных линий, по которому и отличают древесину от других материалов.

Вес древесины-- различают удельный и объёмный вес древесины. Удельный вес-- масса единицы объёма древесины без учёта пустот и влаги. Данный вес не зависит от породы древесины и составляет 1,54 г/смі. Объёмный вес-- это масса единицы объёма древесины в естественном состоянии, то есть с учётом влаги и пустот.

Для каждой породы (иногда даже для различных частей дерева) все его свойства могут быть различны, это зависит от различных условий, в которых росло то или иное дерево.

Дополнительная обработка древесины

древесина порок механический обработка

Сушка -- это не единственный способ обработки древесины. Существует ряд дополнительных обработок, как для изменения технических характеристик и механических свойств, так и для изменения цвета древесины.

Пропаривание древесины

Процесс пропаривания древесины происходит в специальных горизонтальных парильных котлах, которые имеют круглое или прямоугольное сечение, это зависит от способа укладки. Парильный котел оборудован специальные монометрами и различными термометрами, которые необходимы для обеспечения наблюдения за давление и температурой в данном котле. Необходимо учитывать, чтобы пространство котла не сообщалось с атмосферой, для этого используют загрузочные отверстия, которые герметически закрываются. Процесс пропаривания проводится влажным паром, под постоянным давлением которое равно 0,4 или 0,5 атмосфер по манометру, а это соответствует в парильном пространстве температуры равной сто десять градусов. Для того чтобы достичь насыщенности пара, его специально пропускают через воду, которая находится в нижнем ярусе котла. Продолжительного такого процесса зависит от породы древесины, ее начальной влажности, а также плотности материала и толщины необходимых заготовок. При таком процессе понижаются механические свойства древесины, чем длительнее процесс пропаривания и выше давление пара, тем меньше остается у материала механических качеств. Процесс пропаривания никак не отражается на прочности изделий из древесины. Например, для того чтобы древесины дуба не потеряла механических свойств необходимо пропаривать ее в течение трех часов. А древесину бука необходимо пропаривать в течение двух суток. При гнутье древесины очень важно произвести качественное пропаривание. Также пропаривание используется и при процессе камерной сушки, а именно для промежуточной или предварительной обработки. Кроме этого пропаривание изменяет цвет двересины, особенно ореха или бука. Если пропаривание совершать при давлении, которое выше атмосферного, будет происходить негативное влияние на ее прочность. Процесс пропарки в основном используют не толко для выпаривания излишней влажности, но и для изменения цвета древесины, так например цвет дуба может измениться с серовато-желтого до темновато-коричневого. Клен может измениться от белого до красно-желтого цвета, а ясень - от темного белого оттенка может, перейди к серо-оливковому.

Термообработка древесины

Дерево в своем изначальном виде достаточно нестойкий материал, подверженный гниению, поражению насекомыми и грибками, короблению под воздействием влаги. Чтобы увеличить стойкость древесины и продлить его срок службы, применяются различные химические препараты. Однако после обработки дерева химией встает вопрос экологичности полученного продукта. В современных условиях, когда рынок переполнен множеством вредных для здоровья химических веществ, трудно найти среди них безвредные препараты (а бывают ли вообще такие?). Поэтому химически обработанная древесина уже не может считаться абсолютно экологически чистым материалом.

К счастью, с недавних пор появилась хорошая альтернатива химическим методам защиты. Речь идёт о так называемой термообработке дерева - процессе нагрева древесины до высоких температур, при которых происходит модификация внутренней структуры дерева на молекулярном уровне. Нагрев происходит в герметичной камере без доступа кислорода, благодаря чему дерево не загорается. При этом не применяются никакие химические вещества, то есть древесина остается абсолютно экологически чистой и гигиенически нейтральной к организму человека. Данный факт играет важную роль для людей, подверженных разным аллергическим реакциям.

1. Гигроскопичность (влагоотталкивание)

В результате термообработки в атмосфере пересыщенного пара свободные атомы водорода «цепляются» на концы углеродно-водородных цепочек древесины, препятствуя в дальнейшем притяжению молекул воды и разбуханию материала на молекулярном уровне. Благодаря этому термообработанное дерево приобретает следующие преимущества перед необработанным деревом:

Влажность термообработанного дерева 3--5 % против 8--10 % у необработанного;

Термообработанное дерево впитывает воду в 3--4 раза меньше, чем нетермообработанное;

Сброс избыточной влажности у термообработанного дерева происходит в десятки раз быстрее, чем у нетермообработанного;

Впитывая воду, термообработанное дерево набухает и увеличивает свои объемы в 6--10 раз меньше, чем нетермообработанное.

2. Стабильность размеров

У термообработанной древесины и тангенциальная, и радиальная размерная стабилизация существенно улучшается (в 10--15 раз). Это означает, что изделие из термообработанного дерева со временем не деформируется (не разбухает, не усыхает, не коробится), несмотря на различные внешние воздействия -- осадки, повышение/ понижение температуры.

3. Твердость

При термообработке древесины ее твердость немного увеличивается.

4. Прочность

В целом прочность древесины строго скореллирована с ее плотностью. Соответственно, термообработка немного уменьшает прочность, однако соотношение прочности и плотности древесины практически не меняется.

Прочность на изгиб. Термообработка при температурах ниже 200ъ С практически не влияет на прочность на изгиб. При более высоких температурах возможно некоторое уменьшение такой прочности. Однако результаты исследований показали, что термообработка оказывает позитивное влияние на эластичность молекул древесины. Этот параметр следует учитывать при использовании термообработанной древесины под постоянной нагрузкой.

Прочность на давление. Это свойство зависит главным образом от плотности древесины. Во время испытаний было установлено, что термообработка не имеет негативного влияния на показатели прочности давления. Более того, в ряде случаев были получены более хорошие результаты, чем у древесины, высушенной обычным способом.

Скалывание. Термообработка может несколько уменьшать сопротивление скалыванию, однако это зависит от температуры (степени обработки).

Сопротивляемость выдергиванию шурупов. Это свойство также находится в сильной зависимости от плотности. Гораздо большее влияние, чем термообработка, на этот параметр оказывают плотность и порода древесины. Доказано, что у материалов малой плотности результаты будут значительно лучше, если при использовании шурупов предварительно сверлить отверстия под них.

5. Плотность

Термообработка древесины уменьшает плотность на 5--10 % (за счет уменьшения равновесной влажности древесины и высвобождения связанной на химическом уровне воды).

6. Равновесная влажность древесины

Термообработка приводит к уменьшению равновесной влажности древесины в среднем на 40--50 % по отношению к необработанному дереву.

7. Термопроводность

Тесты показали, что теплопроводность термообработанной древесины на 20--25 % ниже, чем у необработанного дерева.

8. Биологическая долговечность

Тесты в стандартах EN 113, ENV 807 в лабораторных условиях показали существенное увеличение биологической долговечности (в 15--25 раз). Термообработанная древесина не нуждается ни в какой химической защите.

9. Сопротивляемость погодным условиям

Как и большинство природных материалов, термообработанная древесина подвержена воздействию ультрафиолетовых лучей. В результате, после продолжительного нахождения под прямыми солнечными лучами, цвет постепенно меняется от коричневого к коричневому с сероватым оттенком. Ультрафиолетовое излучение также может привести к появлению маленьких поверхностных трещин, если древесина на была покрыта маслом. Для избежания этого рекомендуется использовать стандартные пигментные поверхностные защиты от ультрафиолетовых лучей.

Цвет становится более насыщенным и однородным по всему сечению, эффектно выявляется текстура древесины. Достигается эффект ценных пород древесины.

Благодаря устойчивости к атмосферным воздействиям, термообработанная древесина идеально подходит для использования на улице: обшивки домов, ландшафтного дизайна, в строительстве яхт, альтанок, беседок, террас, садовой мебели, садового паркета.

Благодаря необычной красоте термодерево часто используется для внутренней отделки. Из такого материала делают деревянные плитки для кухонь и санузлов, что является хорошей альтернативой холодному кафелю. Термодревесина используется для внутренней отделки саун, а также для изготовления цельных раковин и даже ванн.

Стабильность геометрических размеров материала способствует его применению в производстве оконных рам, дверей, мебели, паркетных полов, кухонных столешниц, ступеней лестниц, подоконников.

Так, подытожим все вновь приобретённые положительные качества, а именно: стабильность геометрических размеров при воздействии влаги, стойкость к поражению грибками и вредителями, экологическая чистота, повышенные теплоизоляционные свойства, эстетическая красота в результате изменения цвета, практичность (при истирании цвет не меняется в противовес древесине, обработкой моранком). Все эти положительные изменения позволяют повысить ценность некоторых пород древесины или убрать некоторые дефекты. Например: Граб - сорное дерево. Очень крутится и трескает, не имеет краевой текстуры. После термомодификации - это тёмное, стабильное и очень твёрдое дерево, слабо отличается от чёрного дерева. Очень хорошо применяется для изготовления паркета и других напольных покрытий.

Бук - так же склонен к растрескиванию, кручению, имеет невыразительную текстуру. После термирования стабилен, тёмный с более контрастной, красивой текстурой. Применяется для изготовления паркета, а так же пригоден для изготовления элементов мебели.

Тополь - дешевое, светлое, мягкое, легко гниющее дерево. После термообработки не гниёт, хорошо шлифуется, имеет приятный коричневый цвет. Благодаря низкой плотности имеет высокий термоизоляционные свойства. Возможно применение в саунах вместо абаш. Тёмный цвет тополя вперемешку с белой липой создаёт непривычный своеобразный интересный интерьер.

Дуб - термирование может убрать подпары, придаст вид морёного дуба.

Сосна - в результате термирования вытесняется вся смола. Значит она уже может быть применима в саунах. Изделия из сосны под действием солнца так же уже не погонит смолу. Сосна становится широко применимой в изготовлении террасной доски, вагонки для наружных работ, элементов террас, беседок, пергол. Синева сосны после термирования полностью исчезает.

Копчение древесины

Техника копчения проста и при использовании этого метода практически невозможно испортить изделие. Немаловажно и то, что при морении парами аммиака на поверхность дерева не наносятся никакие посторонние вещества. Протекает естественный процесс потемнения дуба, только ускоренный во много раз. Единственный недостаток этого способа - относительная опасность концентрированного раствора аммиака, однако соблюдение техники безопасности, о которой мы подробно расскажем ниже, исключает возможность каких-либо негативных последствий.

Для копчения дуба требуется водный раствор аммиака, известный также как гидроксид аммония или нашатырный спирт. Для морения лучше всего подходит водный раствор аммиака концентрацией около 25%.

При морении происходит химическая реакция аммиака с танином, содержащимся в древесине. Деревья растут в разных условиях, и концентрация танина может сильно изменяться от дерева к дереву. Соответственно, при одинаковом времени морения оттенки разных досок могут отличаться. Идеально, если весь заказ сделан из досок, полученных из одного ствола. Однако на практике для крупных проектов это трудноосуществимо. Заболонь дуба содержит очень мало танина и при обработке парами аммиака цвет практически не меняет. Производители паркетной доски, как правило не отбирают сырье без заболони, поэтому необходимо знать, что доска после копчения может иметь не только перепады по цвету, но и высветленные полосы от заболони.

При копчении изделие помещается в закрытую камеру, где создаётся необходимая концентрация паров аммиака. Для небольших изделий подойдёт пластиковая банка или ведро. Для больших проектов каркас камеры можно сделать из обрезков дерева и обтянуть его полиэтиленовой плёнкой. Основное правило выбора камеры для морения - её объём должен быть минимально возможным. Камера должна полностью покрывать изделие, но нигде его не касаться. Раствор аммиака наливается в неглубокие широкие ёмкости, которые ставятся на дно камеры. Камера плотно закрывается и начинается процесс. В качестве ёмкостей для раствора можно взять керамическую, стеклянную или пластиковую посуду. Удобно использовать небольшие пластиковые пищевые контейнеры, баночки из-под плавленого сыра. Нельзя пользоваться металлической и особенно алюминиевой тарой, так как с металлом аммиак может вступить в химическую реакцию, а алюминиевые изделия будут прожжены насквозь. Кроме природного содержания танина на степень потемнения дерева при морении влияют концентрация паров аммиака и температура. Чем меньше объём камеры и больше ёмкостей с раствором внутри неё, тем быстрее изменяется цвет. Чем выше температура, тем интенсивнее испаряется аммиак и быстрее протекает реакция. Степень изменения окраски изделия нужно контролировать визуально. Удобно морить изделия в отшлифованном, собранном, но не склеенном виде. В этом случае детали, содержащие больше танина и достигшие нужного оттенка, можно вынуть из камеры, а остальные подержать подольше. Процесс копчения может продолжаться в зависимости от желаемого результата от получаса до суток и более. Если по прошествии 8 часов желаемый цвет не достигнут, следует обновить раствор аммиака в ёмкостях.

После того, как изделие достигнет нужного цвета, его вынимают из камеры и оставляют в хорошо проветриваемом месте для того, чтобы остатки паров аммиака окончательно улетучились. Через несколько часов аммиак полностью испарится, и изделие перестанет пахнуть.

Финишную отделку на копченую древесину можно наносить любую. Как уже отмечалось, при морении парами аммиака на поверхность дерева не наносятся никакие посторонние вещества, поэтому сохраняется полная совместимость с любыми видами отделочных материалов. Очень хорошо подчёркивают текстуру дуба масляные покрытия, например льняное или тунговое масла. Поверх масла можно нанести слой твёрдого воска, шеллака или полиуретанового лака. Необходимо учесть, что масляные покрытия делают цвет морёного дерева темнее, насыщеннее.

Размещено на Allbest.ru

...