БЛОГ ПРО ДЕРЕВООБРОБЛЕННЯ, МЕБЛІ ТА ТВОРЧІСТЬ ВИКЛАДАЧА ПТО.: ДЕРЕВИНА, ЇЇ ВЛАСТИВОСТІ.

Загальні відомості про використання деревини у будівництві.

Деревина як матеріал застосовується у всіх галузях народного господарства, причому значна кількість деревини використовується в будівництві. Завдяки своїм якостям — порівняно високої механічної міцності, малій теплопровідності, невеликій щільності, легкості обробки, стійкості до впливу кислот, солей, олій-деревину широко використовують для виготовлення несучих елементів будинків і споруд, у вигляді, ферм, арок, балок, прогонів, крокв, стійок, панелей, лаг, підлог, вікон, дверей ін.

Великий розвиток одержують дерев'яні клеєні конструкції, використання яких доцільно у всіх видах будівництва й у першу чергу в сільськогосподарських будівлях у виді арок, прогонів, а також при спорудженні підприємств із хімічно агресивним середовищем. Застосування клеєних конструкцій дозволяє використовувати маломірні відходи деревини шляхом їхнього склеювання в елементи будівельних конструкцій.

У столярній справі широко застосовують хвойні й листяні породи дерева. До хвойних порід відносять сосну, ялину, модрину, ялицю, кедр сибірський. Деревина хвойних порід відрізняється малою питомою масою, добре піддається обробці. Вона містить смолисті речовини, які охороняють її від різних захворювань, загнивання, поразки грибом, жуками короїдами .

Сосна - найпоширеніша хвойна порода. Стовбури сосни мають порівняно правильну форму й у віці 120-150 років досягають висоти 30-40м. Її деревину легко стругати, пиляти, добре склеювати, офарблювати й лакувати. Застосовують у житловім будівництві, у меблевому, фанерному й інших виробництвах.

Ялина посідає друге місце по ступеню поширення. Стовбури її круглі й прямі, у віці 120-150 років досягають висоти 30-40м, а іноді 50м. Переваги ялинової деревини - однорідність будови, білий цвіт і мала смолистість, недолік - більша сучковатість. З ялини рубають стіни будинків, настилають підлоги, роблять двері, плетіння, коробки, лиштви, плінтуси, меблі

Модрина цілком придатна для виготовлення столярних виробів. Деревина її має велику міцність (на 30% вище сосни) і стійкістю до гниття, однак важче соснової

Ялиця - для неї характерні підвищені жолоблення й розтріскування, менша щільність, чому в сосни, тому ялицю рідше застосовують у столярній справі, чому сосну і ялина

Кедр сибірський - деревна порода, близька по механічних властивостях до сосни. Має прямий стовбур діаметром до 2м. Деревина кедра липка, м'яка, але щільна й міцна, стійка проти гниття, добре обробляється. З листяних порід у столярній справі застосовують головним чином дуб, ясен, осику, березу, клен, бук.

Дуб має високу міцність. З нього роблять підлоги, двері, плетіння, різні стовпи, використовують для обшивки будинків. Однак дуб важко обробляти, особливо пиляти, стругати, довбати, свердлити.

Ясен має гарну текстуру й мало розтріскується, служить для виготовлення сходів, поруччя, рукояток інструмента

Осика й липа - використовують як круглий ліс для зрубів, а дошки й бруски - для настилання підлог і стель, виготовлення перегородок, меблів. Деревина осики й липи нестійка до вогкості, тому не рекомендується для виготовлення плетінь і зовнішніх дверей. Деревину липи широко застосовують для виконання зовнішніх різьблених робіт (лиштв і карнизів).

Береза має тонкошарову структуру, тверду, досить однорідну по будові. Застосовують для виготовлення фанери, деревинно-шаруватих пластиків, деревностружкових і деревноволокнистих плит, паркету, меблів і т. д.

Клен ставиться до твердих порід дерева з гарною текстурою. У місцях масового виростання використовують у вигляді колод і дошок для будівельних робіт, а також для виготовлення колодок.

Бук розповсюджений у південних районах країни. З нього виготовляють колодки рубанків, паркет, шпону, фанеру. Обробляти бук важко.

Крім перерахованої деревини в столярній справі застосовують граб, горіх, грушу, горобину, а для виготовлення меблів - також імпортні породи дерев: секвою, червоне й чорне дерево, палісандр, бакаут.

Деревина, як будівельний матеріал, її особливості переваги і недоліки.

Здавна вважається, що найбільш комфортно людина себе почуває у будинку, стіни якого виготовлені з дерева, найбільш екологічно безпечного матеріалу. Такий будинок взимку - швидко прогрівається, влітку - захищає від спеки, при підвищеній вологості - поглинає водяну пару, а якщо повітря сухе - освіжає його, «віддаючи» власну вологу. Однак висока чутливість деревини до впливу вологи викликає постійні деформації і виникнення тріщин у дерев’яних брусах. Для того, щоб усунути цей недолік, застосовують технологію, яка передбачає попередню сушку деревини у спеціальних камерах та обробку різними захисними речовинами, що значно здорожує будівництво.

Переваги деревини, як будівельного матеріалу : проста в обробці, має ефективні способи зміни її властивостей шляхом хімічної і механічної обробки, має малу теплопровідність, високу міцність, здатна міцно склеюватися, зберігає гарний зовнішній вигляд, добре сприймає опорядження , екологічно чистий будівельний матеріал (на сьогоднішній день досить актуальне будівництво дерев’яних котеджів з будівельного бруса, меблі виготовлені з масивної деревини набагато дорожчі ніж меблі з плитних матеріалів) .

Недоліки деревини, як будівельного матеріалу: піддається гниттю, горінню, руйнується під дією грибів, комах, гігроскопічна, внаслідок чого може розбухати і усихати, змінюючи свої габаритні розміри, жолобитись і розтріскуватись. Деревина має ряд вад деревини, які суттєво впливають на її властивості і понижують її якість (сучки, тріщини, хімічні окраски, біологічні пошкодження.)

Деревина модифікована.

Модифікування деревини – надання деревині інших властивостей, покращення її якості. Метод модифікування - просочуванням деревини модифікатором - карбамідо-формальдегідні смоли 20-33% концентрація.

Термічно модифікована деревина.

З практики відомо такі традиційні методи захисту деревини:

       - камерне сушіння до вологості матеріалу нижче 20%, при якій створюються несприятливі для розвитку грибка умови;

     - конструктивне рішення, яке полягає у використанні вологої деревини в середовищі з рівноважною вологістю менше 20% і захисті її від зволоження;

     - хімічний захист шляхом просочування або поверхневої обробки деревини органічним чи неорганічними солями, токсична дія яких припиняє розвиток грибка.

#деревина #перевагидеревини #недолікидеревини #деревинамодифікована

ОСНОВНІ ФІЗИЧНІ ВЛАСТИВОСТІ ДЕРЕВИНИ

Фізичними називаються властивості деревини, які спостерігаються під час взаємодії її з зовнішнім середовищем. Їх визначають без зміни хімічного складу деревини і порушення цілісності матеріалу звичайними фізичними методами (висушування, зважування, вимірювання, зовнішній огляд).

До фізичних властивостей деревини належать: зовнішній вигляд; вологість; щільність; твердість; колір; об’ємна маса; теплопровідність

електропровідність; вологість (процеси зв’язані з поняттям вологості: усихання, набухання, жолоблення, розтріскування)

Зовнішній вигляд деревини визначається її кольором, блиском, текстурою і макроструктурою.

Колір деревині надають дубильні, смолисті і фарбуючі речовини, які є у клітинах. Змінюється колір деревини і внаслідок ураження її різними видами грибів. У молодих дерев деревина звичайно світліша, ніж у старих. Стійкий колір мають дуб, груша, біла акація, самшит, каштан.

Під впливом світла і повітря деревина багатьох порід втрачає свою яскравість, набуваючи на відкритому повітрі сіруватого забарвлення. Наприклад деревина вільхи, що має у свіжозрубаному стані світло-рожевий колір, незабаром темніє і набуває жовто-червоного забарвлення. Під дією води і вологи колір деревини також змінюється. Дубина, яка тривалий час пролежала у воді, набуває темно-коричневого і навіть чорного кольору. Деревина молодих дерев світліша, ніж старих. Колір має важливе значення у виробництві меблів, столярних і сувенірних виробів. Зміна кольору деревини бука відбувається під час пропарювання.

Блиск – це здатність спрямовано відображати світловий потік., які спрямовано відображають світлові промені, за рахунок чого і виникає блиск на радіальному розрізі. Особливим блиском вирізняються бук, клен, ільма, платан, біла акація, дуб. Матову поверхню має деревина липи, тополі, осики, тому що у цих породах дуже вузькі серцевинні промені й порівняно тонкі стінки клітин механічної тканини.

Текстурою називається малюнок на розрізі деревини при перерізані її волокон, річних шарів і серцевинних променів, який відображає особливості будови деревини. Хвойні породи на тангентальному перерізі, через значну відмінність у кольорі ранньої і пізньої деревини, мають гарну структуру. Листвяні породи з яскраво вираженими річними шарами і розвиненими серцевинними променями (дуб, бук, клен, карагач, ільм, платан) мають дуже гарну текстуру радіального і тангентального перерізів. Особливо красивий малюнок має деревина з неправильним розташуванням волокон (завилькуватість, нарости). Текстура визначає декоративну цінність деревини, що особливо важливе при виготовленні художнього паркету, різних виробів, музичних інструментів і ін.

Запах деревині надають смоли, ефірні олії, дубильні та інші речовини, що є у ній. Характерний запах скипидару є у хвойних порід сосни та ялини. Дуб має запах дубильних речовин, бакаут і палісандр – ванілі.

Властивості деревини дуже сильно залежать від місту вологи.

Абсолютною вологістю (або вологістю) деревини називають відношення маси вологи, що знаходиться в даному об'ємі деревини, до маси абсолютно сухої деревини, виражене у відсотках, вологість – це ступінь насичення деревини водою.

Відносна вологість деревини це відношення маси вологи, що міститься в деревині, до маси деревини у вологому стані, виражене в процентних співвідношеннях.

Загальна кількість вологи в деревині складається з вільної і зв'язаної вологи. Волога, знаходячись в порожнинах кліток і міжклітинних просторах, називається вільною, або капілярною, а в клітинних стінках зв'язаною або гігроскопічною. В першу чергу з деревини випаровується вільна волога, при подальшій сушці починається процес випаровування зв'язаної вологи, в результаті якого відбувається значна зміна фізико-механічних властивостей деревини.

Густина вологої деревини r W, кг/м3 - це відношення маси деревини при вологості W, кг, до її об’єму V, м3
r W = m w/Vw

У живого (свіжозрубаного) дерева зміст вологи буде звичайний складає 50% -100%. Після рубки зміст вологи знижується. Спочатку випаровується вільна волога, поки не буде досягнута так звана точка насичення волокна (межа гігроскопічності) від 25 до 35%.

Це та крапка, при якій вся вільна вода пішла, а волога, що залишилася, зв'язана усередині стінок клітки. Ця крапка залежить від температури, але для більшості видів деревини складає 30% (у перерахунку на суху вагу).

При видаленні з деревини зв'язаної вологи відбувається зменшення лінійних розмірів і об'єму деревини. Такий процес називається усиханням. Усихання по різних напрямах не однакове. У поперечному напрямі ступінь усихання удвічі вище за усихання в радіальному напрямі. Подовжнє усихання незначне і практично не має значення.

Щільність деревини е це відношення маси деревини до її об'єму. Виражають щільність в кг/м3 . Щільність деревини залежить від її вологості. Всі показники фізико-механічних властивостей деревини визначають при вологості 12%.

Між міцністю і щільністю існує тісний зв'язок. Важча деревина, як правило, є міцнішою. Щільність визначається кількістю деревинної речовини в одиниці об'єму.

P = m / V, де m – маса зразка деревини; V – об’єм зразка деревини.

Об’ємна маса деревини - маса одиниці об’єму деревини в природному стані (разом з порожнинами, порами та вологістю). Вимірюється об’ємна маса в грамах на кубічний сантиметр і кілограмах на кубічний сантиметр.

Твердістю називають здатність деревини чинити опір впровадженню в неї твердіших тіл. На величину твердості робить вплив вологість деревини.

По ступеню твердості всі деревні породи при 12%-ной вологості можна розділити на три групи:

    * м'які — сосна, ялина, тополя, липа, осика

    * тверді — модрина, береза, бук, в'язнув, клен, ясен

    * дуже тверді — акація біла, ебен, евкаліпт, кизил, самшит

Умовна густина деревини – це відношення маси зразка в абсолютно сухому стані при межі гігроскопічності. Зі збільшенням вологості густина деревини збільшується. Наприклад, густина деревини бука при вологості 12% - 670 кг/м3, а при вологості 25% - 710 кг/м3.
Звукопровідність – це властивість матеріалу проводити звук. Вона характеризується швидкістю поширення звуку в матеріалі.

У деревині звук найшвидше поширюється вздовж волокон (5000 м/с), найповільніше – у радіальному напрямку (» 2000 м/с) і дуже повільно в тангентальному (1500 м/c).

Електропровідність деревини характеризується її опором проходженню електричного струму, здатністю проводити струм. Вона залежить від породи, температури, спрямування волокон і вологості деревини. Електропровідність сухої деревини незначна, що дозволяє застосовувати її як ізоляційний матеріал (розетки під штепселі та вимикачі).

Теплопровідність – це здатність деревини передавати теплоту від однієї поверхні до іншої за наявності різниці температур на цих поверхнях. Теплопровідність деревини залежить від ступеня пористості деревини, характеру пор, структури, вологості, температури. Теплопровідність сухої деревини дуже мала, тому що в сухій деревині мало вологи, яка проводить тепло, а пори заповнені повітрям, повітря з усіх штучних та природних речовин має найнижчу теплопровідність

Повітрообмін: Деревина підтримує постійний обмін повітря та вологи нормалізуючи кількість кисню в приміщенні. Дерев’яні рами «дихають», підтримуючи природній рівень вологості. Повітрообмін проходить через мікроскопічні пори живої дерев’яної структури, що позитивно впливає на мікроклімат у приміщенні навіть при закритих вікнах.

Шумоізоляція: Дерев’яні євровікна та двері, виготовлені за сучасною технологією, володіють підвищеною шумоізоляцією за рахунок стійкості деревини до передачі шкідливих вібрацій, виникнення резонансних явищ, а також за рахунок використання одно і двокамерних склопакетів. Це мінімізує шкідливі впливи зовнішнього середовища на здоров’я людини.

Методи визначення вологості деревини.

- висушування (зважені зразки деревини 20-20-30мм з точністю до 0,01г висушують в сушильній шафі при температурі 103 +-2 ⁰С і потім при досягненні постійної маси зразка зважують абсолютно сухий зразок і визначають різницю між вологою і абсолютно сухою деревиною)
W = (m₁ – m₂) /m₂_,де m₁– маса зразка до висушування;
де m₂– маса зразка після висушування.
- електричний метод за допомогою електровологоміра, дія якого полягає на зміні електропровідності деревини залежно від її вологості.
Недоліком методу висушування є тривалість 12-24години, перевагою –висока точність визначення вологості деревини. Недоліки електричного методу – невисока точність при вимірюванні до 30% похибка в межах 1-1,5%, перевага – швидкість визначення параметру.

Механічні властивості деревини.

Механічні властивості деревини характеризуються здатністю деревини чинити опір впливу зовнішнього навантаження. Під дією зовнішніх сил у деревині порушується зв'язок між окремими її частинами і змінюється форма.
Міцність – здатність деревини чинити опір проникненню тіла певної форми. Твердість торцьової поверхні вища за твердість бічної поверхні (тангентальної і радіальної) на 30% у листових порід і на 40% у хвойних. За ступенем твердості всі породи деревини можна поділити на три групи:
1. м’які – торцьова твердість 40 МПа і менше (сосна, ялина, кедр, піхта, тополя, липа, осика, вільха, каштан);
2. тверді – торцьова твердість 40,1 – 80 МПа ( модрина, сибірська, береза, бук, дуб, в’яз, ільм, карагач, платан, горобина, клен, ліщина, горіх грецький, хурма, яблуня, ясен);
3. дуже тверді – торцьова твердість більше 80 МПа (акація біла, береза залізна, граб, кизил, самшит, фісташки, хмелеграб, тис).
Міцність деревини на стиск визначають у двох напрямах у поперек волокон(у 6-10 разів менша) та поздовж волокон в межах 35-55мПа. Границя міцності на розтяг уздовж волокон 120мПа приблизно для всіх порід деревини.
Міцність деревини на згин (конструкції меблів, мостів, крокви, бруски) характеризується в одній частині деревині стиском в іншій одночасним розтягом, внутрішній шар нейтральний. Опір деревині згину складається з опору її розтягу і стиску. Межа міцності деревини при стисканні менша, ніж при розтягування, тому руйнування починається у зоні стиску.
Ударна в’язкість – здатність деревини поглинати роботу без руйнування.
Пружність – це здатність деревини відновлювати свою початкову форму після припинення дії навантаження. Деревина є досить пружним матеріалом. Пружність залежить від об’ємної маси, вологості та від порІд дерева. Збільшення вологості зменшує пружність. Більшу пружність має деревина важка (щільна). Деревина хвойних порід є достатньо пружною за рахунок прямошаровості її будови.
Пластичність – здатність деревини під дією навантаження змінювати (без руйнування) форму й зберігати її після припинення дії навантаження. Пластичність деревини збільшується під дією вологості, а також при підвищенні температури. На пластичність впливає пропарювання або нагрівання гарячою водою (проварювання). Так роблять, коли виготовлюють гнуті меблі. Високу пластичність мають такі породи деревини, як ясен, в’яз, бук. У хвойних порід пластичність незначна.
В’язкість – це властивість деревини поглинати механічну енергію під час деформації. Після деформації залишається так звана залишкова деформація, тобто деревина не відновлює повністю свою форму, яка була до деформації. Показником в’язкості деревини є опір її ударному згину, який визначається на спеціальному пристрої – маятниковому копрі. Деревина листяних порід чинить опір ударному згину в 2-3 рази більший, ніж деревина хвойних порід.
Здатність деревини вигинатися і дозволяти гнути її. Краще піддаються процесу вигинання листяні кільцесудинні (дуб, ясен та ін.) і розсіяносудинні (береза) породи. У хвойних порід здатність до вигину невисока. У вологої деревини ця здатність вища, ніж у сухої.
Технологічні властивості деревини – властивості деревини пов’язані з її обробкою, виготовленням із неї різних виробів та їх експлуатацією.
Розколюваність деревини має практичне значення, оскільки деякі її види заготовляють розколюванням (клепка, обід, спиці, дрань). Опір розколюванню за радіальною площиною у деревини листяних порід менший, ніж за тангентальною. Це пояснюється впливом серцевинних променів (у дуба, бука, граба). У хвойних, навпаки, розколювання за тангентальною площиною менше, ніж за радіальною.
Зносостійкість деревини – це здатність протистояти зношуванню, тобто руйнуванню в процесі експлуатації від стирання, удару, зминання, викришування. Зносостійкість залежить від її твердості й об’ємної ваги. Стирання деревини з бічної поверхні більше, ніж з торцевої і зменшується із підвищенням твердості. Зносостійкість має практичне значення для цієї деревини з якої роблять сходи, підлогу.