Методы обработки древесины

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Строение древесных материалов. Макроструктура древесины

2. Древесные породы, применяемые в строительстве

3. Древесина. Преимущества и недостатки древесины, как материала

4. Лесные материалы и изделия из древесины

5. Строительные материалы из древесных отходов

Заключение

Использованная литература

Введение

Лесные материалы -- это все изделия из натурального дерева без примесей органических и синтетических вяжущих. Лесные материалы целиком или преимущественно состоят из древесины (освобожденная от коры ткань волокон, находящаяся в стволе дерева).

Несмотря на то, что ведущая роль в современном строительстве принадлежит сборным железобетонным конструкциям, еще значительное количество зданий и сооружений различного назначения строится из дерева.

Древесные материалы применялись в строительстве с глубокой древности. Еще в XII..., XIII вв. русскими зодчими были созданы замечательные сооружения из древесины -- мосты, стеновые укрепления, великолепные по архитектурной выразительности и долговечности здания. Некоторые из них сохранились и до сих пор как памятники архитектуры.

Основные лесные массивы произрастают в России главным образом в Сибири и на Дальнем Востоке. Это огромная общественная ценность, определяющая климатические условия в стране, сохраняющая здоровье человека[5].

1. Строение древесных материалов. Макроструктура древесины

Дерево состоит из корневой системы, ствола и кроны (совокупность ветвей, листьев, хвои). Ствол составляет 70...90% от всего объема дерева и имеет слоисто-волокнистую структуру, т. е. анизотропное строение.

Строение древесины изучают на трех разрезах ствола -- поперечном, или торцевом, радиальном, проходящем через ось ствола, и тангенциальном, параллельном оси ствола. Ствол состоит из следующих структурных элементов. Кора состоит из корки и луба. Луб проводит питательные вещества от кроны в ствол и корни. Кора составляет от 6 до 25% объема дерева.

Камбий, расположенный под лубом,-- тонкий кольцевой слой живых клеток, способных к делению и росту; большая их часть откладывается в сторону древесины, меньшая -- в сторону луба. Древесина является основной частью ствола и находится под камбиальным слоем. По ней поднимается вода от корней в крону.

Сердцевина, или сердцевинная трубка, -- примерно в центре ствола вдоль его оси является рыхлой первичной малопрочной тканью.

Древесина состоит из концентрически расположенных годичных слоев. Каждый годичный слой представлен ранней (весенней) и поздней (летней) древесиной. Ранняя древесина образуется весной и в начале лета, поздняя -- летом и в начале осени. Чередуясь, ранняя и поздняя древесина создают слоистость в строении дерева. Летняя древесина является более плотной, чем весенняя.

По радиальным направлениям в виде узких полосок проходят так называемые сердцевинные лучи, чаще невидимые простым глазом; они видны у дуба, бука, клена и некоторых других пород дерева.

Лиственные породы имеют водопроводящие сосуды, которые проходят вдоль оси ствола в древесине и на поперечном разрезе видны их только сечения разной формы. В некоторых породах они крупные и хорошо видны, образуя как бы кольца. Такие породы называют кольцесосудистыми--дуб, ясень, вяз. Породы с мелкими, беспорядочно расположенными сосудами называют рассеянно-сосудистыми -- береза, осина, липа, клен, ольха, бук.

В разном возрасте внутренняя часть древесины ствола некоторых пород приобретает более темную окраску, что объясняется выделением в эту древесину дубильных и красящих веществ. Такая древесина называется ядровой или ядром, а породы, имеющие ядро, называются ядровыми. К ним относятся: из хвойных пород -- сосна, лиственница, кедр; из лиственных -- дуб, ясень, вяз. Периферийная, неокрашенная часть древесины -- заболонная (заболонь).

В породах, в которых отсутствует ядро, имеется только заболонь; они называются заболонными: береза, липа, клен, граб и др.

Различают еще одну разновидность пород -- спелодревесные, которые имеют спелую древесину в центральной части ствола (более сухую, чем остальная), заболонь одинаковой со спелой древесинной окраской. К ним относятся ель, пихта, бук, осина.

Древесина ядра имеет пониженную влажность и повышенные стойкость против загнивания и прочность по сравнению с древесиной заболони. У многих хвойных пород (сосна, ель, лиственница, кедр и др.) присутствуют смоляные ходы, представляющие собой тонкие каналы в древесине, заполненные смолой. Они отсутствуют у пихты, можжевельника, тисса. Смоляные ходы бывают вертикальными и горизонтальными, сообщающимися друг с другом. Простым глазом можно рассмотреть только вертикальные смоляные ходы. Смола повышает стойкость древесины против гниения.[5]

2. Древесные породы, применяемые в строительстве

Хвойные породы

В строительстве зданий и инженерных сооружений применяются главным образом хвойные породы, как обладающие высокими техническими свойствами и более распространенные. По значимости и объемам применения их можно расположить в следующем убывающем порядке: сосна, ель, лиственница, пихта и кедр.

Сосна -- ядровая порода, имеющая смоляные ходы. Различают две разновидности сосны: рудовая -- растет на сухих песчаных и супесчаных грунтах, имеет мелкослойную плотную древесину; мяндовая--растет в низких местах на суглинистых почвах, имеет крупные годичные слои со значительным содержанием ранней (рыхлой) древесины. Сосна имеет невысокую среднюю плотность и сравнительно высокую прочность, например предел прочности при сжатии вдоль волокон около 50 МПа.

Ель -- порода спелодревесная, имеет незначительное количество смоляных ходов, менее стойкая против загнивания, чем сосна. Средняя плотность и прочность ели несколько ниже, чем у сосны. Вследствие большей ее сучковатости и повышенной твердости сучков по сравнению с сосной древесина ели труднее обрабатывается. Ее применяют в строительстве и как сырье в целлюлозно-бумажной промышленности.

Лиственница -- ядровая порода, имеющая мелкие немногочисленные смоляные ходы, обладает высокой плотностью, стойкостью против загнивания и прочностью. По физико-механическим свойствам она превосходит все хвойные породы. Широко применяется в гидротехническом строительстве и мостостроении.

Пихта -- спелодревесная порода с широкими годичными слоями, не имеет смоляных ходов; менее стойкая против загнивания и менее прочная, чем сосна. По некоторым физико-механическим свойствам отдельные виды пихты не уступают ели. Применяется наравне с елью.

Кедр -- ядровая порода, имеет смоляные ходы; по физическим свойствам и прочности он приближается к сосне. Кедр имеет мягкую, легкую, легкообрабатываемую древесину.

Лиственные породы. Из группы кольцесосудистых пород наибольшим применением в строительстве пользуются дуб, ясень и вяз.

Дуб -- ядровая порода с широкими и узкими сердцевинными лучами. Эта порода отличается красивой текстурой и цветом древесины в срезах. Имеет высокие показатели стойкости против гниения, твердости, прочности (при сжатии вдоль волокон около 60 МПа) и вязкости, обладает способностью к загибу. Применяется в качестве отделочного материала, в конструкциях гидротехнического строительства и в мостостроении, а также для изготовления фанеры, паркета и мебели.

Ясень -- ядровая порода, по текстуре напоминает дуб, но с узкими сердцевинными лучами, невидимыми простым глазом. По стойкости против гниения и прочности несколько уступает дубу. Применяется в качестве отделочного материала, при изготовлении мебели и др.

Вяз -- ядровая порода, имеет плотную, вязкую, твердую и прочную древесину, хорошо поддается загибу. По физико-механическим свойствам уступает дубу. Из группы рассеяннососудистых наибольшее распространение имеют мягкие -- береза, осина, ольха, липа; твердые -- бук, граб, клен.

Береза -- заболонная порода. Древесина имеет высокие среднюю плотность, вязкость и прочность, но низкую стойкость против загнивания. По физико-механическим свойствам береза уступает Дубу, но имеет более высокую прочность при ударном изгибе.

Осина -- спелодревесная порода. Древесина легкая, малостойкая против загнивания, по прочности уступает березе.

Ценные породы дерева

Ценными породами считаются дуб, орех, ольха, бук, клен, ясень, вишня, черное и красное дерево и др. Что касается мебели, то ценность древесины в этом случае определяется прочностью и, разумеется, рисунком древесины.

Очень популярен дуб. И это легко объяснить - он распространен достаточно широко, эстетичен, прочен и долговечен. Древесина его обрабатывается достаточно легко, гниению мало подвержен. Недостатком дуба можно считать его пористость, а также при сушке он может растрескаться. Стоит учесть, что со временем древесина дуба темнеет.

Из дуба делают не только мебель, его используют и в кораблестроении, машино-и вагоностроении.

Бук не настолько дорогой по сравнению с дубом. Но он более прочен и в сфере изготовления мебели - более удобен: легок в обработке, шлифовке, легко окрашивается и при покрытии лаком - цвет не меняет. Поэтому, если покрасить мебель из бука - то он может с успехом имитировать красное дерево, орех. При тепловой обработке бука его цвет становится более красным. Есть и недостатки - бук неустойчив к влаге - древесина начнет коробиться, потому древесину необходимо обрабатывать защитными материалами.

Ясень. Он очень прочный, но при этом пластичный и гибкий, плюс - древесина ясеня отличается разнообразием оттенков. Стоит отметить, что у ясеня отличная прочность - он даже прочнее дуба.

Вишня. Цвет древесины розовато-коричневый. Хотя вишня не настолько твердая, по сравнению с предыдущими породами, мебель из вишни получается очень изящная. Как и дуб, со временем древесина вишни темнеет.

Орех - древесина имеет декоративную привлекательность. Цвет древесины изменчив, это зависит от почвы и климата. Древесина прочная и устойчива к сушке.

Клен - дерево далеко не дешевое. Цвет колеблется от белого до красноватого. Недостатков у клена практически нет.

Лиственница - устойчивая к гниению и прочная. Применяется в основном для строительства, в обработке сложна, потому, видимо, не используется для изготовления мебели.

Кедр - дерево, самое устойчивое к гниению. У древесины кедра приятный запах, он устойчив к влаге - и поэтому его древесину часто используют для сауны. Если кедр высушить - больше он своих качеств не поменяет, его цвет, в частности, не изменится.

Красное дерево - мебель из нее - эталон благополучия и хорошего вкуса. Красное дерево - это такие породы, как палисандр, махагони, тик, кемпас, секвойя, некоторые виды эвкалипта и меранти. Но чаще всего это махагони, его древесина наиболее ценна. Цвет бурый или коричнево-красный. Красное дерево хорошо полируется, порче древесными вредителями не подвержена и очень прочна. Кроме того, мало подвержена температурным изменениям и влажности.

Черное дерево - эбеновое. Мебель из этого дерева всегда ценилось высоко, еще со времен Древнего Египта, Римской Империи, эпохи Возрождения. Эбен, наверное, самая тяжелая и твердая порода на Земле. Обработке это дерево с трудом поддается.

Ольха - легкая, мягкая и прочная. Окрашиванию, обработке и полировке поддается легко. А также она устойчива к влаге. А вот сверлить ольху очень сложно - такой у нее недостаток. Помимо всего прочего, древесину ольхи используют для изготовления музыкальных инструментов [3с.13].

3. Древесина. Преимущества и недостатки древесины, как материала

Древесина имеет следующие положительные и отрицательные свойства [4].

4. Лесные материалы и изделия из древесины

Из стволов срубленных деревьев, очищенных от сучков и корней, получают лесоматериалы при помощи механической обработки. Эти стволы называются древесными хлыстами.

В зависимости от пороков и размеров, хлысты и их обрезки можно разделить на две товарные группы древесины: деловую и дровяную (с низким качеством).

Все лесоматериалы, по способу их механической обработки, можно разделить на шесть классов:

1. Круглые. Получают поперечным делением хлыста на отрезки различные по длине.

2. Пиленые. Получают продольным пилением круглого леса с дальнейшей поперечной распиловкой итогового полуфабриката.

3. Лущеные. Получают резанием древесины по спирали.

4. Строганые. Получают путем резания древесины ножами, которые формируют плоскую поверхность раздела.

5. Колотые. Изготавливают при помощи продольного разделения древесины клиновидным инструментом.

6. Измельченные. Получают на специальном оборудовании путем измельчения древесины.

Материалы из первых пяти классов называются сортаментами.

Круглые деловые лесоматериалы из лиственных и хвойных пород деревьев применяются во многих отраслях промышленности, сельского хозяйства и строительства. При разделке хлыстов получают следующие виды круглых сортаментов:

* Бревна, которые предназначены для использования в круглом виде или в качестве сырья для изготовления пиломатериалов и различных заготовок;

* Кряжи, используются для выработки специальных видов лесоматериалов (шпал, строганного и лущеного шпона, и т.д.);

* Чураки - это отрезки кряжей, которые соответствуют по своей длине рабочим размерам деревообрабатывающего оборудования;

* Балансы - это сортаменты, которые перерабатываются на целлюлозу и древесную массу.

Пиломатериалы получают путем продольной распилки из пиловочных бревен. Они бывают обрезанные и необрезанные. В обрезанных пропилены четыре стороны (пласти), а в необрезанных - две.

По степени обработки пиломатериалы можно разделить на две категории: фрезерованные (строганные) и нефрезерованные.

По размерам поперечного сечения и геометрической форме все пиломатериалы подразделяются на следующие категории:

* Пластины - это половинки бревен, которые распилены по оси ствола;

* Четвертины - это части бревен, которые распиливаются по двум взаимно перпендикулярным диаметрам;

* Горбыль - это срезанная часть бревна, у которой пропил сделан на всю длину одной стороны, а другая поверхность остается необработанной;

* Доски - это пиломатериалы с толщиной не более 100 мм при соотношении ширины к толщине более 2. Их можно разделить на тонкие (с толщиной не более 32 мм) и толстые (с толщиной более 32 мм для лиственных пород деревьев и более 40 мм для хвойных пород). Тонкие доски называют тесом;

* Брусья - это пиломатериалы, с шириной и толщиной более 100 мм. По числу пропиленных сторон встречаются двух-, трех- и четырехкантные брусья;

* Бруски - это пиломатериалы с толщиной до 100 мм с соотношением ширины к толщине менее 2;

* Обапол - это боковая часть, которая образовалась в результате распиловки бревна на бруски или доски. Одна из его сторон пропилена полностью, вторая сторона либо пропилена частично (дощатый обапол), либо просто не пропилена (горбыльный обапол).

К фрезерованным и погонажным изделиям относятся плинтусы, доски для полов, поручни, обшивки, наличники.

Доски для настилки полов производят толщиной 23 и 36 мм, с шириной 68, 78, 88, 118 и 138 мм.

К изделиям для паркетных полов относятся штучный и мозаичный паркет, паркетные доски и щиты, художественный паркет. Все эти изделия используются как для жилых, так и для общественных помещений.

Штучный паркет - это планки, которые изготавливают из древесины дуба, клена, бука, ясеня, каштана, вяза, лиственницы, граба, сосны и березы.

Мозаичный паркет производится из квадратов, которые укладываются в шахматном порядке. Из планок набираются квадраты. Планки клеят на бумагу лицевой стороной, затем бумагу снимают, или наклеиваются противоположной стороной на любой эластичный материал, который оставляется в конструкции пола.

Художественный паркет - это щитовой паркет на рамке из брусков. Покрытия изготавливаются из древесины ценностных пород деревьев. Рисунок выполняется из отдельных планок (маркетри), или в главный фон, который состоит из одной породы дерева, врезают вставки из иных пород (инкрустация). древесной строительство паркетный

Для производства столярных плит, фанеры, облицовки поверхностей изделий из лесоматериалов, используют древесный шпон. Древесный шпон - это тонкие листы древесины. В зависимости от технологии изготовления шпон бывает лущеный и строганый.

Лущеный шпон производят из чурака древесины на лущильных станках в виде ленты с заданной толщиной, которую в дальнейшем раскраивают на форматные листы. Нож делает поступательное движение, в направлении оси вращения, а чурак - вращательное. Перед лущением чураки должны провариться в воде 50-60 °С. Толщина, лущеного шпона, достигает 0,35 - 4 мм. Его изготавливают из дуба, березы, ольхи, сосны, ясеня, лиственницы.

Строганый шпон получают в результате строгания бруса поперек волокон на фанерострогальных станках. Его толщина бывает от 0,3 до 1 мм. Строганный шпон изготавливают из древесины ясеня, дуба, лиственницы, вяза, клена, бука, сосны, березы и других деревьев [2. c.356].

5. Строительные материалы из древесных отходов

Чтобы получить достаточно полное представление об использовании древесины в строительстве, необходимо еще рассмотреть строительные материалы, получаемые из древесных отходов. Строго говоря, эта группа материалов в большей мере относится к искусственным материалам (ИСК), так как при их получении происходит частичное или полное изменение химического состава древесины под влиянием химической технологии. Вместе с тем эти материалы можно рассматривать как пример отсутствия четкой границы между природными и искусственными материалами, применяемыми в строительстве. Такие примеры с не вполне четкой границей раздела между этими типами материалов встречаются и при рассмотрении каменных и других материалов.

В нашей стране ежегодно заготовляется огромный объем древесины, которая направляется главным образом на нужды строительства. Однако чем больше вырабатывается деловой древесины, тем больший отход получается при лесозаготовках и переработке стволовой древесины. Технический прогресс коснулся главным образом механизированного производства столярных и древесно-волокнистых плит, древесностружечных плит, щитов и др., из отходов практически любых размеров. Такие плиты и многие другие изделия анизотропны по свойствам, не коробятся, не усыхают и как полуфабрикат используются при производстве красивых фанерованных дверей, встроенной мебели, облицовочных панелей, перегородок, теплоизоляционных изделий и деталей, стеновых блоков и панелей (из арболита), паркета и кровли и т. п. И тем не менее на многих лесосеках и заводах продолжает скапливаться огромное количество отходов.

Из кусковых отходов лесопиления и деревообработки могут быть изготовлены клееные панели, щиты и плиты, щитовый паркет, дверные коробки, кровельная и штукатурная дрань, кровельная плитка и гонт, заготовки для столярного производства, арболит и стеновые блоки и панели из него, древесноволокнистые и древесно-стружечные плиты и др. Они с успехом заменяют деловую древесину. Среди них особой известностью в строительстве пользуются древесно-волокнистые плиты, которые являются современным строительным и отделочным материалом. Для их получения разработаны специальные технологические линии на заводах и комбинатах строительных материалов. Особо ценные сорта плит используют для отделки стен, перегородок, дверных проемов, встроенной мебели, для облицовки кухонной мебели и других элементов в жилых, общественных и промышленных зданиях.

Плиты для декоративных целей обрабатывают с получением необходимой окраски их поверхности, тиснения и пр. Большим спросом у строителей пользуются также плиты древесно-стружечные плоского прессования, применяемые в качестве конструкционного и отделочного материала. Широкое применение имеет арболит как стеновой материал. Особенно часто изделия из древесных отходов используют как теплоизоляционный материал. Значительное количество древесных кусковых отходов щепы и стружки, в частности хвойных пород, может быть использовано при производстве кровельного картона. В нем содержание древесного волокна возможно увеличить до 40% и более взамен тряпья, качество которого снизилось в связи с избытком в нем синтетических волокон, непригодных для кровельного картона.

Из опилок и стружек материалы и изделия изготовляют либо на основе вяжущих веществ (опилкобетон, ксилолит, термиз, термопорит, гипсопилочные блоки и др.), либо без применения специальных вяжущих (лигноуглеводные пластики, вибролит и др.).

При изготовлении опилочных конгломератов с введением в них вяжущих веществ, кроме опилок вносятся в смесь песок, гравий, минерализаторы (жидкое стекло, известковое молоко, раствор фтористого натрия и др.). Опилки используются не только свежие, но и лежалые. В качестве вяжущих -- цемент, известь, гипс, каустический магнезит и др.

Так, например, для приготовления ксилолитовой смеси при производстве плит (для устройства полов) используют каустический магнезит, затворяемый на водном растворе хлористого магния.

В так называемые твердые опилочные плиты в качестве связующего вносятся аммиак, смолы или смесь смолы с аммиаком, а при производстве листового тырсолита толщиной от 1,5 до 8 мм используют карбамидную смолу с примесью отвердителя (контакта Петрова).

При изготовлении опилочных конгломератов без введения в их состав каких-либо специальных вяжущих веществ учитывается способность древесины к выделению собственных клеящих веществ в процессе гидролитического расщепления лигноуглеводных комплексов клеточных оболочек и полисахаридов.

Технологический период характеризуется сушкой и дозированием древесных частиц, формованием и подпрессовкой на поддоне ковра необходимой толщины, горячим прессованием и охлаждением под давлением пресса. Именно по такой схеме изготовляют лигноуглеводные древесные пластики. На прочность такого пластика оказывает влияние размер древесных частиц: с их измельчением возрастает прочность пластика.

Сходными в производстве являются пьезотермопластики -- плитный или плиточный материал, изготовляемый при высоких давлениях и температуре из древесных отходов, особенно опилок, без добавления связующих веществ. Существуют две технологические схемы их производства: без предварительной обработки древесных отходов и с обработкой отходов (гидролизом) древесных опилок -- горячей водой (или паром), иногда с химикатами.

Пьезотермопластики используют для полов взамен паркета и дверей, в качестве отделочного материала и т. д. Из опилок и мелкой стружки после обработки в молотковой дробилке и вибромельнице, формования и горячего прессования получают плиты вибролита. После сушки плиты показывают достаточно высокие показатели качества. Вибролит используют для настила черного пола, устройства перегородок, щитовых дверей, изготовления встроенной мебели и пр.

Из коры и сучьев получают материалы и изделия на основе вводимых вяжущих или без их применения. Так, например, с применением гипсового вяжущего предложено получать королит. С этой целью подсушенная, измельченная и просеянная кора загружается в смеситель, заливается растворами антисептика (например, оксидифенил натрия) и ингибитора (например, казеина, буры, мездрового клея). Смесь объединяется с гипсовым вяжущим веществом, перемешивается до однородного состояния и в формах уплотняется при давлени. Королит применяют как утеплитель полов и стен.

Кроме рассмотренных выше материалов и изделий из древесных отходов имеется большое количество освоенных промышленностью и широко применяемых традиционных органических теплоизоляционных и конструкционно-теплоизоляционных материалов. Они получаются с применением растительного сырья и отходов лесного и сельского хозяйства. Среди них древесно-стружечные плиты, древесно-волокнистые плиты, фибролит, арболит, камышитовые плиты, торфяные плиты и др.

Материалы и изделия с применением отходов древесины, часть которых была указана выше, являются, как правило, типичными представителями строительных конгломератов, получаемых на искусственных или естественных (лигнин, полисахариды) связующих веществах. Несомненно, что при оптимальных структурах они обладают комплексом наилучших показателей свойств, поэтому их состав следует определять с учетом ранее изложенных общих закономерностей. Вместе с тем на их примере очевидна некоторая условность границы при разделении строительных материалов на искусственные и естественные, тем более с конгломератным типом структуры [1c.123].

Заключение

Древесина -- это ценное природное сырье. Применение древесины должно быть экономически обосновано. Одним из основных путей экономии древесины в народном хозяйстве является экономия ее на всех стадиях обработки и переработки: при заготовке и валке леса, перевозках, при транспортировании древесины к местам потребления (особенно сплавом), длительном хранении ее на складах и т. п.

Большой экономический эффект дает применение в массовом жилищном строительстве древесностружечных плит и арболита. В настоящее время из отходов древесины получают древесноволокнистые и древесностружечные плиты на базе полимерных материалов и цемента. Это позволяет не только в наибольшей мере использовать отходы древесины, но и получать материал более высокого качества, чем древесина, с лучшими физико-механическими свойствами и эстетическими показателями.

Использованная литература

1. Борисов И. Б. Обработка дерева. - М.: Феникс, 2000.

2. Горчаков Г. И. Строительные материалы. - М: Высшая школа, 1981. - 412 с.

3. Кириллов А.Н. Основные древесные породы, применяемые в строительстве - М: «Стройка»,2011.

4. Интернет ресурс: Достоинства и недостатки древесины. «Древесиноведение» http://lesopilka.narod.ru/drved/drv1.htm

5. Интернет ресурс: Общие сведения о древесине «Лесные породы и строительные материалы» http://www.materialsworld.ru/6/stroen.php

Размещено на Allbest.ru