Термопластичные пластмассы (термопласты)

Основу термопластов составляют полимеры, имеющие линейную или разветвленную структуру, обладающую эластичностью. При тепловом воздействии термопласты не претерпевают химических превращений и не теряют способности к повторной переработке.

Среди термопластов наибольшее распространение получили целлулоид, полиэтилен, полистирол, фторопласты, прозрачные органические стекла (акрилаты), капрон и др. Как правило, термопласты относятся к простым пластмассам, хотя иногда к ним добавляют пластификаторы.

Полиэтилен – продукт полимеризации газа этилена, механически достаточно прочен, сохраняет полученную при обработке форму до 60 °С, хороший диэлектрик, морозостоек. Это очень дешевый, легкий, водостойкий материал применяется в основном для изоляции проводов и кабелей, для изготовления пленок, емкостей и труб для агрессивных жидкостей.

Полистирол – твердый аморфный продукт полимеризации ненасыщенного углеводорода - стирола. Выпускается промышленностью в виде листов, стержней (блоков), порошка. Блочный полистирол прозрачен (его светопрозрачность достигает 90 %), бесцветен. Высокий коэффициент преломления (1,60) позволяет использовать его для изготовления оптических стекол. Полистирол – хороший диэлектрик, широко применяется в качестве электроизоляционного материала для высокочастотной техники. Он растворяется в мономере (стироле), в бутилацетате и других растворителях. Нерастворим в спиртах и бензине.

Фторопласт – кристаллический полимер, обладающий высокой химической стойкостью по отношению к кислотам, растворам щелочей, органическим растворителям, наилучшей морозостойкостью (до -195 °С), хорошими антифрикционными свойствами.

Из фторопласта изготовляют трубы, шланги, насосы. Кроме того, его применяют в качестве диэлектрика, антифрикционного материала, защитного покрытия металлов и др.

Полиметилметакрилат (органическое стекло) – прозрачный бесцветный аморфный материал. Выпускают оргстекло в виде листов толщиной от 0,8 до 24 мм. Этот материал широко применяется в авиации, светотехнике и др.

Капрон – пластик на основе полиамидных смол, прочный, упругий, с низким коэффициентом трения, с очень высокой стойкостью к щелочам, бензину, спирту и другим веществам. Из капрона изготовляют подшипники скольжения, зубчатые колеса, втулки, пленки, волокна.

Термореактивные пластмассы (реактопласты)

Основу этих пластмасс составляют полимеры, которые в процессе отверждения приобретают сетчатую структуру с высокой прочностью поперечных связей. Полимеры при этом претерпевают химические изменения и необратимо теряют способность к повторному формованию. Термореактивные пластмассы относятся к сложным: в их состав входят наполнители, отвердители и др. Для изготовления реактопластов в качестве связующих широко применяют фенолоформальдегидные, эпоксидные, кремнийорганические и другие смолы. Основные требования к ним: высокая клеящая способность (адгезия) и прочность, теплостойкость, химическая стойкость, небольшая усадка и др.

Реактопласты подразделяются на пресс-порошки, компаунды, волокнистые и слоистые пластики.

Пресс-порошки получают на основе фенолоформальдегидных смол – фенопласты (карболиты), на основе карбамидных смол - амины. В качестве наполнителей применяют молотый тальк, цемент, древесную муку и др. Теплостойкость фенопластов до 200 °С, аминов до 100 °С, но последние имеют лучший декоративный вид. Пресс-порошки идут для изготовления электроизоляционных деталей, бытовых изделий и др.

Компаунды получают на основе кремнийорганических полимеров с применением в качестве наполнителей кварцевого порошка, асбеста и др. Компаунды отличаются хорошими электроизоляционными свойствами, повышенной теплостойкостью (до 300 °С) и др.

Фенолоформальдегидные смолы являются также основой волокнитов, асбоволокнитов и стекловолокнитов. В качестве наполнителей применяются соответственно, хлопковые очесы, асбестовое и стекловолокно.

Волокниты имеют высокую ударную вязкость и применяются для изготовления шкивов, маховиков и др. Асбоволокниты отличаются теплостойкостью (до 200 °С), хорошими фрикционными свойствами: идут для изготовления деталей тормозных устройств и др. Стекловолокниты применяются для изготовления изделий с повышенной механической прочностью и термостойкостью (корпусная изоляция коллекторов электромашин и т.д.).

Текстолиты – слоистые материалы, полученные путем прессования уложенной правильными слоями хлопчатобумажной ткани (бязь, батист, шифон, саржа и др.), пропитанной фенолоформальдегидными смолами. Они масло- и бензостойки, достаточно водостойки, имеют хорошие физико-механические свойства. Как конструкционный материал текстолит широко применяют в машиностроении для изготовления прокладочных колец шестерен, вкладышей подшипников, различных деталей в электро- и радиотехнике и т.д.

На примере технологии получения текстолита удобно проследить производство слоистых пластмасс. Пропитку ткани проводят в специальных пропиточно-сушильных машинах. Ткань, сматываясь с рулона, поступает в ванну, наполненную водно-спиртовым раствором резольного олигомера с концентрацией не ниже 55 %, пропитывается и сушится при температурах, ступенчато изменяющихся от 60 до 140 °С. В процессе сушки удаляются летучие компоненты (спирт, вода, фенол и др.), и в результате дальнейшей поликонденсации частично образуется резитол. Высушенная ткань разрезается на листы нужных размеров, пакетируется, пакеты загружаются между плитами гидравлического пресса и прессуются.

Гетинакс – дешевый электроизоляционный материал. В качестве наполнителя используют различные сорта бумаги. Гетинакс применяется в электротехнике и в качестве облицовочного декоративного материала.

44) Органическое стекло получают в виде пластифицированного и непластифицированного полиметилметакрилата, образующегося при блочной полимеризации метилметакрилата в формах из листового силикатного стекла. Это стекло относится к пластмассам.

Неорганическое стекло получают из неорганических материалов. Состав стекла может быть выражен формулой Me₂O × RO × 6SiO₂, где группа Ме₂О представляет собой окислы щелочных металлов (Na₂O, K₂О, Li₂О), RO – окислы щелочноземельных металлов (СаО, ВаО), а также окислы свинца, цинка и других металлов. Ионы щелочных и щелочноземельных металлов называют модификаторами.

В зависимости от стеклообразующего окисла, на основе которого изготовляют стекло, различают:

– силикатное (на основе SiO₂);

– боратное (на основе В₂О₃);

– боросиликатное (на основе В₂О₃ и SiO₂);

– фосфатное (на основе Р₂О₅).

Структура стекла напоминает жидкость. Поэтому стекла рассматривают как переохлажденные жидкие растворы, в которых как бы «заморожено» беспорядочное расположение отдельных молекул, обладающих лишь колебательными движениями. Но в силикатных стеклах имеется пространственная сетка – кристаллический каркас, образуемый кремнеземом. Частичное или полное замещение кремнезема стеклообразующего каркаса на оксиды бора и алюминия (В₂О₃, Аl₂О₃) приводит к образованию структурной сетки алюмосиликатного или боросиликатного стекла. Варьированием состава стеклообразующего компонента, т.е. заменой одних окислов другими, получают стекла, имеющие различные свойства (блеск, прозрачность, химическую стойкость, хорошую обрабатываемость, термостойкость).

Строение древесины

В растущем дереве можно условно выделить три части: корни, ствол и крону.

Корни – сложная, широко разветвленная, многофункциональная система. Мелкие корни всасывают из почвы воду с растворенными в

Разрезы ствола, наиболее полно отражающие природу капиллярно-пористого строения древесины, называются главными. Различают три главных разреза:

– поперечный (торцовый) – разрез плоскостью, перпендикулярной оси ствола;

– радиальный – разрез плоскостью, проходящей вдоль ствола через его сердцевину;

– тангенциальный – разрез плоскостью, проходящей вдоль ствола на некотором расстоянии от его сердцевины.

Строение древесины, наблюдаемое на главных разрезах невооруженным глазом или при небольшом увеличении, называется макроскопическим. На поперечном и радиальном разрезах можно наблюдать основные анатомические структуры дерева: сердцевину, центральную часть, луб и кору.

Сердцевина расположена примерно в центре ствола. У большинства пород она наблюдается в виде темного круглого пятнышка диаметром 2…5 мм (у бузины около 10 мм).

Центральная часть – основная по массе часть ствола. В зависимости от окраски центральной части различают породы ядровые и безъядровые. У ядровых пород центральная часть (ядро) окрашена темнее, периферическая зона, ограничивающая ядро (заболонь), окрашена светлее.

Ядровые породы подразделяются на хвойные (сосна, ель, лиственница, кедр, можжевельник, тис) и лиственные (дуб, ясень, ильм, карагач, грецкий орех, тополь, ива, рябина, яблоня и др.).

Безъядровые породы, у которых окраска древесины и содержание в ней влаги по всей массе одинаковы, называются заболонными. Породы, у которых окраска древесины по всему разрезу одинакова, но центральная часть содержит меньше влаги, чем периферийная, называют спелодревесными. Древесина таких пород называется спелой, к ним относятся: хвойные – ель, пихта; лиственные – осина и бук.

Иногда у заболонных и спелодревесных пород центральная часть ствола окрашена темнее (главным образом под влиянием грибов) и образует так называемое ложное ядро (клен).

Камбий – тонкий, не различимый невооруженным глазом слой, расположенный на границе между заболонью и лубом. Состоит из живых клеток, обусловливающих прирост древесины и коры.

Луб расположен между камбием и корой. В растущем дереве проводит питательные вещества от кроны вниз ствола (нисходящий ток).

Кора – наружный слой ствола дерева, предохраняющий его от резких колебаний температуры, испарения влаги и механических повреждений. По химическому составу кора резко отличается от древесины.

На поперечном разрезе стволов деревьев, произрастающих в умеренном климатическом поясе, можно заметить концентрически расположенные слои, окружающие сердцевину. В большинстве случаев каждый такой слой представляет собой ежегодный прирост древесины – годичный слой. Он состоит из двух зон, содержащих раннюю и позднюю древесину. Ранняя древесина образуется в весенний период – период интенсивного роста дерева. Она окрашена светлее и более рыхлая, чем поздняя, обладает невысокой механической прочностью и расположена с внутренней стороны годового слоя. Поздняя древесина более темная, более плотная, расположена с наружной стороны годового слоя (обращена к коре).

Ширина годичных слоев зависит от породы древесины, условий ее произрастания и положения в стволе. Узкие годичные слои образуются у медленно растущих пород деревьев (самшит, дуб и др.), широкие – у быстрорастущих пород (тополь, ива и др.).

Сосуды имеют форму трубок различного диаметра и различной длины (в зависимости от породы дерева) и имеются только в лиственных породах. В зависимости от размеров и распределения сосудов по годичному слою различают кольцесосудистые и рассеянно-сосудистые породы

В кольцесосудистых породах сосуды четко разделяются по размерам (крупные и мелкие) и распределению: крупные сосредоточены в ранней зоне годичного слоя и образуют на поперечном разрезе пористое кольцо, а мелкие – в поздней зоне годичного слоя, где они заметны благодаря более светлой окраске.

В рассеянно-сосудистых породах нет резкого разделения сосудов по размерам, и располагаются они более или менее равномерно пой всему годичному слою. К рассеянно-сосудистым породам относятся береза, осина, ольха, липа, бук, клен, рябина и др.

Сердцевинные лучи есть в древесине всех пород. У немногих пород (дуб, бук, платан) они настолько широки, что ясно видны невооруженным глазом на поперечном разрезе. Большинство древесных пород имеют узкие, трудно различимые сердцевинные лучи. На радиальном разрезе древесины сердцевинные лучи заметны в виде поперечных полос различной величины. Сочетание их образует своеобразный рисунок (текстуру). На тангенциальном разрезе сердцевинные лучи имеют чечевицеобразную или веретенообразную форму.

В стволе древесины хвойных пород имеются вертикальные и горизонтальные смоляные ходы – тонкие, наполненные смолой каналы. Горизонтальные ходы проходят по сердцевинным лучам и соединяются с вертикальными ходами.

46) Свойства, определяющие внешний вид древесины.

К ним относятся цвет, блеск, запах и текстураЦвет зависит от породы, возраста, района и условий произрастания и состояния (наличия пороков) древесины. Древесина может иметь различные оттенки. Например, дуб насчитывает до 20 цветовых оттенков, а орех — до 40. Цвет учитывается в производстве мебели и художественных работах.Блеск зависит от плотности, количества и размеров сердцевинных лучей и плоскости разреза. Красивым блеском обладают дуб, бук, ильм, клен и другие древесные породы. К потере блеска приводит загнивание. Блеск древесины учитывается при изготовлении изделий без подкраски.Запах зависит от содержания в древесине смолистого эфирового масла, дубильных и ароматических веществ. Наиболее cильным запахом обладают деревья хвойных пород (сосна, кедр), содержащие смолу, из лиственных — дуб. Поражение грибами, а также загнивание и длительное хранение вызывают выветривание ароматических веществ и потерю естественного запаха. Запах древесины учитывается при изготовлении тары под пищевые продукты. Для этой цели применяют в основном древесину липы и тополя, которая не имеет запаха. Текстура — естественный рисунок, получаемый на поверхности древесины в результате перерезания ее волокон, годичных слоев и сердцевинных лучей. Характер рисунка зависит от направления разреза, расположения волокон, размера сердцевинных лучей, ширины годичных слоев и различий в окраске между ранней и поздней древесиной. Древесину с красивой текстурой имеют дуб, ясень, орех, красное дерево. Химические окраски и грибные поражения вызывают изменение этого свойства. Текстура древесины имеет существенное значение при изготовлении мебели и в художественных работах.Влажность. Она характеризуется содержанием влаги в древесине. Наличие влаги связано с ростом дерева. Влажность древесины срубленного дерева и неверные условия хранения являются причинами ее гниения. В зависимости от степени влажности древесина делится на: мокрую — длительное время находившуюся в воде, ее влажность выше 100%; свежесрубленную — влажность 50—100%; воздушно-сухую — долгое время хранившуюся на воздухе, влажность 15—20%; комнатно-сухую — влажность 8—12%; абсолютно сухую — влажность 0%. Влажная древесина труднее поддается отделке, но лучше гнется. Физические свойства древесины. Плотность. Это физическая величина, определяемая отношением массы образца к его объему. Плотность древесины зависит от ее породы и влажности. С уменьшением влажности древесины снижается ее плотность, и она становится легче почти в 2 раза. Плотность поздней древесины годичного слоя в 2-3 раза больше, чем ранней.Теплопроводность. Это способность древесины проводить тепло через свою толщу от одного слоя к другому. Она зависит от ряда факторов, основными из которых являются температура, влажность и плотность древесины, а также направление теплового потока относительно волокон. Вследствие пористого строения древесина плохо проводит тепло. Теплопроводность древесины вдоль волокон в 1,5-2,0 раза выше, чем поперек волокон.Звукопроводность. Это свойство древесины проводить звук. Звукопроводность древесины несколько выше, чем у других материалов, что следует учитывать в жилищном строительстве, где необходима звукоизоляция перегородок, дверей и стен.Электропроводность. Это способность древесины проводить ток. Электропроводность древесины в основном зависит от ее влажности, породы, направления волокон и температуры. Древесина в сухом состоянии не проводит электрический ток, т. е. является диэлектриком, что позволяет применять ее в качестве изоляционного материалаМеханические и технологические свойства древесиныМеханические свойства древесины. К ним относятся прочность, твердость и ударная вязкость (см.табл.). Эти свойства характеризуют способность древесины сопротивляться воздействию внешних сил (растяжению, изгибу, сдвигу и кручению). Прочность — это способность древесины сопротивляться разрушению (разделению на части) под действием механических усилий. Прочность древесины зависит от направления и скорости действия нагрузки, породы древесины, ее плотности, влажности и наличия пороков: пороки, особенно сучки и трещины, сильно снижают прочность древесины; с увеличением плотности древесины увеличивается и ее прочность; влажность уменьшает прочность древесины. Прочность зависит от характера и направления действия нагрузок. Например, прочность древесины вдоль волокон под действием растягивающих нагрузок около 130 МПа, а под действием сжимающих нагрузок — около 50 МПа; прочность под действием изгибающих сил — около 100 МПа, прочность при скалывании — около 0,5 МПа.Твердость характеризуется способностью древесины сопротивляться внедрению в нее более твердого тела. Твердость древесины в торцовом направлении выше твердости в тангенциальном и радиальном направлениях в среднем на 30-40%. Твердость древесины, высушенной до 12% влажности, в 1,5-2,0 раза больше твердости древесины 30%-ной влажности. Чем выше твердость древесины, тем труднее ее обрабатывать.Ударная вязкость — это способность древесины поглощать работу при ударе без разрушения. Вязкость древесины деревьев лиственных пород примерно в 1,5-2,0 раза выше вязкости древесины хвойных пород (см. табл.).Технологические свойства древесины. При оценке свойств древесины, как конструкционного материала учитывают ее способность удерживать металлические крепления (гвозди, шурупы и т. п.), износостойкость, способность древесины к изгибу и сопротивление раскалыванию.Рассмотрим способность древесины удерживать металлические крепления (гвозди, шурупы, скрепы и др.). Для выдергивания гвоздей, забитых поперек волокон, требуется усилие в 1,5 раза выше, чем гвоздей, забитых в торец. Для выдергивания шурупов требуется приложить значительно большее усилие, чем для выдергивания гвоздей, так как приходится преодолевать трение и разрушать волокна, между которыми находится резьба шурупа. Однако забитый шуруп удерживает соединение слабее гвоздя. Поэтому необходимо правильно выполнять соединение шурупами, т. е. шурупы следует завинчивать. Способность древесины удерживать металлические крепления возрастает с увеличением ее плотности.Износостойкость характеризуется способностью древесины противостоять разрушению в процессе трения. Наибольшей износостойкостью обладают торцовые поверхности. Износ уменьшается с повышением твердости и плотности древесины (см. табл.), а также с уменьшением влажности.Раскалываемость — способность древесины под действием клина разделяться на части вдоль волокон. Сопротивление древесины раскалыванию увеличивается с повышением ее вязкости. Наличие пороков, например сучков, ухудшает раскалываемость древесины.

47) Недостатками древесины являются некоторые её пороки. Все они ограничивают использование древесины в промышленном производстве, но могут оказаться ценными при изготовлении декоративных изделий.

Вот основные из пороков:

Сучки.
Трещины.
Пороки формы ствола.
Пороки строения древесины.
Химические окраски.
Грибные поражения.
Биологические повреждения.
Инородные включения, механические повреждения и пороки обработки.
Покоробленности.

Сучки - основной сортообразующий порок, поскольку при использовании древесины они оказывают отрицательное влияние. Они нарушают однородность строения и вызывают искривление волокон и годичных слоев, что снижает механические свойства древесины. Древесина здоровых сучков имеет повышенную твердость по сравнению с твердостью окружающей древесины, поэтому сучки затрудняют обработку ее режущими инструментами. Табачные сучки в круглых сортиментах сопровождаются внутренней гнилью.

Трещины появляются в древесине по мере ее роста. На их образование влияют природные факторы и внутренние напряжения, возникшие в стволе. Различают морозные, отлупные и метиковые трещины.

Морозные трещины появляются в результате расширения внутренней влаги при сильных морозах. В результате возникают сквозные трещины, направленные радиально. Внутренние напряжения, возникающие в стволе, приводят к появлению отлупных (отслоение друг от друга годичных слоев) и метиковых (идущих вдоль ствола от комеля к вершине) трещин. Помимо этого при сушке древесины могут появиться трещины, являющиеся результатом усушки..

Кривизна - это искривление продольной оси ствола. Она может быть простой и сложной (ствол имеет несколько изгибов в разном направлении). Кривизна в круглых лесоматериалах затрудняет их использование, увеличивает количество отходов в деревообрабатывающей промышленности.

Закомелистость - это утолщение или увеличение диаметра комля по отношению к стволу дерева. При изготовлении досок из этой части ствола неизбежны большие отходы, полученный материал при распиловке - невысокого качества, так как появляется большое количество перерезанных волокон.

Ройки - продольные углубления в комлевой части ствола. Поперечный распил торца бревна выглядит звездообразным с волнистым расположением годичных колец. При распиле на доски большую часть ствола выбраковывают в отходы, поскольку такие доски сильно коробятся и имеют пониженную прочность.

Наросты - резкое местное утолщение ствола, имеют свилеватую древесину. В большинстве случаев встречаются на лиственных породах: березе, клене, ольхе, дубе и некоторых других, а иногда и на хвойных. Наросты бывают двух видов - наплывы и капы.

Наплывы - внутреннее заболевание дерева, сопровождающееся наростами с гладкой поверхностью, чаще бывают на комлевой части дерева.
Капы - выражены более рельефной поверхностью; при очистке от коры рельеф выглядит в виде капель. Возникают они на месте интенсивно появляющихся на дереве спящих почек.

Косослой (наклон волокон) представляет собой различные отклонения направления волокон от продольной оси дерева. Древесина с таким пороком плохо воспринимает поперечную нагрузку. К разновидностям косослоя можно отнести свилеватость (волнистое размещение волокон) и завиток (местное искривление годичных слоев).

Крень - изменение строения древесины хвойных пород в сжатой зоне ствола и ветвей. Наблюдается в виде дугообразных участков. Часто образуется в древесине искривленных и наклонно стоящих стволов. При поперечном разрезе, особенно у хвойных пород, хорошо видно смещение сердцевины в одну сторону. Крень нарушает однородность строения древесины, понижает прочность, способствует сильному продольному короблению досок и брусьев.

Двойная сердцевина. Она ярко выражена при поперечном распиле ствола в месте раздвоения. Торец дерева в этом месте обычно имеет овальную форму. Часто между двумя сердцевинами бывает закрытая прорость (заросшая кора). Затрудняет обработку, увеличивает отходы, способствует растрескиванию.

Внутренняя заболонь - группа годичных колец-слоев, расположенных в ядровой древесине, имеющая окраску, свойства и строение заболони. На торце ствола ярко выражена в виде одного или нескольких колец разной ширины, более светлых, чем ядро древесины. Такой порок наблюдается в стволах лиственных пород, особенно у дуба и ясеня. Ее участки располагаются в ядровой древесине и имеют цвет заболони. Сплошные или прерывистые кольца двойной заболони состоят из мягкой древесины, что способствует впоследствии растрескиванию пиленого материала. Двойная заболонь встречается у дуба, ясеня и некоторых других лиственных пород. Для мозаичных работ этот порок очень ценен. В лиственных и хвойных породах иногда встречаются участки, на которых в естественных условиях древесина приобретает другой цвет. Цветовые тона таких участков бывают темнее и светлее основного тона окраски слоев древесины. В лиственных породах получается коричнево-красная окраска, в хвойных - светло-желтая.

Ложное ядро - внутренняя часть ствола с темной окраской различных оттенков. Форма ложного ядра может быть: круглой, эксцентричной, звездчатой, лопастной. От заболони ложное ядро отличается более темной окраской.

Кармашек - полость внутри годичных слоев, заполненная смолой или камедями. Смоляной кармашек портит поверхность изделий, плохо поддается отделке и склеиванию, пачкает инструменты, снижает прочность древесины.

Свилеватость - это волнистое размещение волокон, особенно в прикорневой части дерева. Чаще всего свилеватость наблюдается у клена, дуба, карельской березы, ореха и др. С этим пороком древесина трудно поддается обработке, зато при изготовлении строганого шпона она высоко ценится, особенно у ореха, клена. Характерны в этом отношении и наплывы - наросты на прикорневой части ствола

Прорость - дефект на участке дерева, возникший в результате механических повреждений клетчатки. Такой участок древесины портит внешний вид и затрудняет отделку. Часто в этом месте встречаются грибные пятна и засмолки.

Завиток характерен местным искривлением годичных слоев вследствие влияния прорости или сучков ствола. Завитки бывают сквозные и односторонние. Детали, которые должны нести значительную нагрузку, изготовляют из древесины без завитков, снижающих ее прочность. Смоляные кармашки, крень и засмолок характерны для хвойных пород, особенно для ели.

Пятнистость выражается в окраске заболони в виде продолговатых прожилок. По цвету они напоминают ядровую ткань древесины. Этот порок-следствие грибных поражений клетчатки. Располагается он в основном на пограничном слое ядра и заболони.

Засмолок - это участок древесины, обильно пропитанный смолой. Возникает на месте ранения ствола деревьев хвойных пород. Засмоленные участки выделяются более темной окраской. Древесина в месте порока тяжелее основной. Засмолок снижает ударную вязкость, уменьшает водопроницаемость древесины, затрудняет склеивание и отделку.

48) Пиломатериалами называется продукция лесопильного производства, получающаяся при продольной распиловке бревен и кряжей различных древесных пород.

Пиломатериалы классифицируют:1) по породам – хвойные и лиственные;2) по сортам – в зависимости от качества древесины выпускают хвойные пиломатериалы пяти сортов (для досок и брусков) – отборный, 1, 2, 3, 4; лиственные – трех сортов – I, II, III;3) по размерам – доски (ширина больше двойной толщины), бруски (ширина равна или меньше двойной толщины) и брусья (ширина или толщина более 100 мм);4) по форме поперечного сечения (см. рис. 1).

Пиломатериалы толщиной до 32 мм называют тонкими, свыше 32 мм – толстыми. По длине хвойные пиломатериалы изготовляют от 1 до 6,5 м; по ширине – 80…250 мм. Номинальные размеры пиломатериалов установлены для влажности древесины 15 %. По характеру обработки пиломатериалы разделяют на: обрезные и необрезные, строганные и нестроганные.

Древесные полуфабрикаты

Столярные плиты – трехслойные щиты, состоящие из заполнения, оклеенного с двух сторон шпоном. В качестве заполнения используют рейки или сотовое заполнение из древесноволокнистых плит, бумаги и других материалов. Столярные плиты выпускаются следующих типов: из щитов с несклеенными между собой рейками; из щитов со склеенными рейками; из блочно-реечных щитов; из блочно-шпоновых щитов. Размеры плит: а) формат 2500х1525, 2500х1220, 1830x1220, 1525x1525 мм; б) толщина 16, 19, 22, 25 и 30 мм.

Шпон – древесный материал, представляющий собой тончайшие (менее 3 мм) листы древесины. Шпон в виде широкой ровной стружки получают: при лущении кряжей древесины на специальных станках (лущенный шпон), при строгании брусков древесины (строганный шпон), или пилением (пиленый шпон) древесины. В производстве мебели и дверей шпон наклеивают на какую-либо поверхность из другого материала.

Фанерой называются плоские трех- или многослойные листы, изготовленные путем горячего склеивания шпона. Фанеру изготавливают из березы, ольхи, ясеня, дуба, клена, осины и хвойных пород. Для производства фанеры может быть использован шпон одной или разных древесных пород. Название фанеры дается по древесине шпона наружных слоев. Фанера маркируется по применяющемуся клею: фенолоформальдегидный – ФСФ, карбамидный – ФК, белковоальбуминовый – ФБА.

Древесностружечные плиты (ДСП). Эти древесные листовые материалы изготовляют горячим прессованием древесных частиц (древесной стружки) со связующим веществом (например, фенолоформальдегидными смолами). Для получения древесностружечных плит используются крупномерные отходы лесопиления и деревообработки, стружка от строгальных и фрезерных станков и другие отходы. ДСП подразделяются на плиты плоского и экструзионного прессования. Первые изготавливают с приложением прессующего усилия перпендикулярно пласти плиты, вторые – путем выдавливания проклеенных стружек между двумя горячими плитами с приложением прессующего усилия параллельно пласти плиты. Плиты экструзионного прессования выпускаются однослойными сплошными и многопустотными (с внутренними каналами). По конструкции ДСП разделяются на: однослойные, трехслойные и многослойные. Однослойные плиты имеют одинаковые размеры древесных частиц и одинаковое количество связующего по всей толщине. В трех- и многослойных плитах наружные слои изготовляют из более тонких, чем во внутренних слоях, стружек или мелких древесных частиц с большим количеством связующего вещества. По виду отделки поверхности ДСП разделяют на:

– шлифованные и нешлифованные;– на необлицованные и облицованные (шпоном, текстурной бумагой, пластмассами).Древесноволокнистые плиты (ДВП). Они представляют собой древесные листовые материалы, вырабатываемые путем отлива на сетке различных видов древесной массы с добавками специальных составов. Используют крупномерные отходы лесопиления и деревообработки, низкотоварную и дровяную древесину, другие отходы, которые измельчают до волокнистого состояния последовательным размалыванием в специальных аппаратах – рубильных машинах, рафинаторах и др. Также вводятся добавки с целью придания плитам огнестойкости, гидрофобных, декоративных и некоторых других свойств. ДВП изготавливаются следующих марок: мягкие – М-4, М-12, М-20; полутвердые – ПТ-100; твердые – Т-350 и Т-400; сверхтвердые – СТ-500.

49) Древесина представляет из себя капиллярно-пористый материал (гетерокапиллярную систему), который состоит в основном из гидрофильных компонентов, и поэтому она постоянно содержит большее либо меньшее количество воды. В живом дереве вода нужна для обеспечения его жизнедеятельности. Содержание воды характеризуется влажностью древесины. Выделяют два понятия — относительную влажность древесины и абсолютную влажность древесины.

Относительная влажность древесины — массовая доля воды, выраженная в процентах по отношению к массе влажной древесины.

Абсолютная влажность древесины (влагосодержание) — массовая доля воды, выраженная в про центах по отношению к массе абсолютно сухой древесины.

Абсолютно сухой древесиной условно называют древесину, высушенную до постоянной массы при температуре (104±2)°С. Значения относительной влажности древесины нужны для анализа древесины при расчете массовых долей ее компонентов в процентах по отношению к абсолютно сухой древесине. Абсолютную влажность древесины (влагосодержание) используют для количественной характеристики образцов древесины при сравнении их по содержанию воды. Влажность древесины определяют различными способами: высушиванием образцов древесины, щепы либо опилок до абсолютно сухого состояния; отгонкой воды в виде азеотропной смеси с не смешивающимися с водой неполярными растворителями; химическими методами (титрованием реактивом Фишера); электрическими способами.

Вода в дереве распределяется неравномерно: корни и ветки содержат больше воды, чем ствол; комель и вершина — больше средней части ствола; заболонная древесина хвойных пород — больше, чем ядровая и спелая древесина. В древесине лиственных пород вода распределяется по поперечному сечению ствола более равномерно, причем у некоторых древесных пород (например, у дуба) влажность ядра значительно выше, чем у хвойных пород. В коре влажность луба значительно (в 7...10 раз и более) выше, чем у корки.

При испытаниях древесины с целью определения физико-механических показателей ее приводят к нормализованной влажности (в среднем 12%) кондиционированием при температуре (20±2)°С и относительной влажности воздуха <= (65±5)%.

Влажность древесины и взаимодействие древесины и ее компонентов с водой имеют важное значение для механической и химической технологии древесины, например, для пропитки древесины растворами химических реагентов, антисептиков, антипиренов и т.д., при сплаве и хранении лесоматериалов в воде. Вода играет роль при активации целлюлозы перед проведением химических реакций. Взаимодействие целлюлозы с водой в бумажной массе при размоле и последующее удаление воды при формовании бумажного листа обусловливают образование прочных межволоконных связей в бумаге.

 

50) Определение плотности древесины. Плотность древесины определяют на образцах прямоугольной формы при влажности древесины в момент испытания в абсолютно сухом состоянии и с условной плотностью. Определение плотности древесины при влажности в момент испытания выполняют следующим образом. Из ранее изготовленных образцов в виде прямоугольных призм сечением 20Х Х20 мм и высотой (вдоль волокон) 30 мм выбирают образцы. Подлежащие испытанию образцы должны иметь прямые углы и гладко выструганные поверхности. Размеры поперечного сечения и длину (a, b и ) измеряют штангенциркулем с точностью до 0,1 мм по осям симметрии образцов. Объем образца вычисляют с точностью до 0,01 см³. Сразу после измерения образец взвешивают на технических весах с точностью до 0,01 г и вычисляют плотность p_m (W):

ρm((W)= mw / Vw

где ρm — масса образца при влажности W, г; Vw — объем образца при влажности W, см³.

Найденную плотность пересчитывают на стандартную 12 %-ную влажность древесины:

ρm (12) = ρm (W) [1 + 0,01 (1 - Kо) (12 - W)]

где Kо — коэффициент объемной усушки, %; W — влажность.

Если коэффициент объемной усушки не определялся, то при пересчете для древесины березы, бука и лиственицы значение его берут равным 0,6, а для прочих пород—0,5.

Плотность древесины в абсолютно сухом состоянии определяют на тех же образцах, которые затем подсушивают в течение 3 ч при температуре 50—60 ^СС. После этого образцы высушивают в сушильном шкафу, при температуре 103,2ºС до постоянной массы. Высушенные образцы взвешивают с точностью до 0,01 г и штангенциркулем измеряют размеры поперечного сечения и длину по осям симметрии образцов.

Плотность древесины в абсолютно сухом состоянии ро вычисляют по формуле

ρ_o = m_ο/ (a₀b₀ I₀),

где т₀ — масса образца в абсолютно сухом состоянии, г; а_о, b _о и I₀ — размеры образца, см.

Условная плотность древесины определяется на образцах с влажностью равной или большей предела гигроскопичности. При этом допускается вымачивать образцы в дистиллированной воде при температуре 10—20 °С до изменения размеров на 0,1 мм. Образцы измеряют, высушивают и взвешивают, как указано выше.