Свойства древесины

Свойства древесины

Внешний вид древесины определяется цветом, блеском, текстурой и макроструктурой.

• Цвет древесине придают находящиеся в ней дубильные вещества, смолистые и красящие вещества, содержащиеся в полостях клеток.

Древесина пород, произрастающих в различных климатических условиях, имеет различный цвет: от белого (осина, ель, липа) до черного (Черное дерево). Древесина пород, произрастающих в жарких и южных районах имеет более яркую окраску по сравнению с древесиной пород умеренного пояса. В пределах климатического пояса каждой древесной породе присущ свой особый цвет, который может служить дополнительным признаком для ее распознавания. Так, древесина граба имеет светло-серый цвет, дуба и ясеня - бурый, ореха - коричневый. Под влиянием света и воздуха древесина многих пород теряет свою яркость, приобретая на открытом воздухе сероватую окраску.

• Блеск - это способность направленно отражать световой поток.

Блеск древесины зависит от ее плотности, количества, размеров и расположения сердцевидных лучей. Особым блеском отличается древесина бука, клена, ильма, платана, белой акации, дуба. Древесина осины, липы, тополя, обладающая очень узкими сердцевинными лучами и сравнительно тонкими стенками клеток механических тканей, имеет матовую поверхность.

• Текстура - это рисунок, который получается на разрезах древесины при перерезания ее волокон, годичных слоев и сердцевинных лучей.

Текстура зависит от особенностей анатомического строения отдельных пород древесины и направления разреза. Она определяется шириной годичных слоев, разницей в окраске ранней и поздней древесины, наличием сердцевинных лучей, крупных сосудов, неправильным расположением волокон (волнистое или путаное). Хвойные породы на тангенциальном разрезе из-за резкого различия в цвете ранней и поздней древесины дают красивую текстуру. Лиственные породы с ярко выраженными годичными слоями и развитыми сердцевинными лучами (дуб, клен, каргач, ильм, платан) имеют очень красивую текстуру на радиальном и тангенциальном разрезах. Особенно красивый рисунок имеет древесина с неправильным расположением волокон. Текстура определяет декоративную ценность древесины, что особенно важно при изготовлении художественного паркета, различных поделок, музыкальных инструментов и др.

Абсолютной влажностью древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах.

Относительная влажность древесины - это отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины во влажном состоянии, выраженное в процентах.

Общее количество влаги в древесине складывается из свободной и связанной влаги. Влага, находясь в полостях клеток и межклеточных пространствах, называется свободной, или капиллярной, а в клеточных стенках - связанной или гигроскопичной.

Различают следующие степени влажности древесины:

• Мокрая - длительное время находившаяся в воде, влажность свыше 100%;
• Свежесрубленная - влажность 50-100%;
• Воздушно-сухая - долгое время хранившаяся на воздухе, влажность 15-20%, в зависимости от климатических условий и времени года;
• Комнатно-сухая - влажность 8-10%;
• Абсолютно сухая - влажность 0%.

Удаление влаги происходит до тех пор, пока она равномерно распределится в древесине и ее влажность будет соответствовать температуре и относительной влажности воздуха. Тоже происходит и при сорбции (поглощении) влаги.

Равновесная влажность - средне значение между устойчивыми влажностями древесины при сорбции (поглощении) и десорбции (испарении), соответствующее определенному сочетанию температуры и влажности окружающего воздуха. Влажность паркета согласно ГОСТ должна составлять (9 + 3%).

Усушкой называется уменьшение линейных размеров и объема древесины при удалении из нее связанной влаги. Усушка по разным направлениям не одинакова. Усушка, которая происходит при удалении всей связанной влаги, называется полной. Чтобы произошла полная усушка, влажность древесины должна снизиться от предела гигроскопичности до 0. В среднем полная линейная усушка в тангенциальном направлении составляет 6-10%, в радиальном 3-5 и вдоль волокон 0,1-0,3%.

Плотность древесины - это отношение массы древесины к ее объему . Выражается плотность в кг/м 3 . Плотность древесины зависит от ее влажности. Все показатели физико-механических свойств древесины определяются при влажности 12%.

Между прочностью и плотностью существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. Плотность определяется количеством древесинного вещества в единице объема. Плотность колеблется в очень широких пределах.

По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на 3 группы:

породы с малой плотностью ( 510 и менее)

со средней (550-740)

с высокой плотностью (750 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.

Напряжения, которые возникают без участия внешних сил, называют внутренними. Причина образования напряжения при сушке древесины - неравномерность распределения влаги. Внутренние напряжения иногда сохраняются в высушенном материале и служат причиной изменения размеров и формы деталей при механической обработке древесины. Для уменьшения напряжения следует применять высокотехнологичные автоматические сушильные камеры. Сохранившееся после обработки остаточное напряжение можно снять путем дополнительной обработки ( механической или увлажнением паром) При высыхании или увлажнении древесины изменяется форма поперечного сечения доски. Такое изменение называется короболением.

Почему древесина должна быть высушена?

Воздух - среда гигроскопичная, и при нашем климате позволяет древесине приобрести уравновешенную влажность 8-14%. Однако, естественная сушка древесины занимает много времени и качество сушки во многом определяется климатом и погодными условиями, т.е. причинами, не зависящими от желания человека.

При сушке древесина усыхает, происходит неизбежное изменение линейных размеров, поэтому, обработку древесины нужно производить только после сушки, что гарантирует неизменность размеров конечного продукта настолько, насколько это возможно.

Контролируемая искусственная сушка позволяет сушить древесину быстро и качественно, в отличие от естественной, подбирая оптимальные режимы сушки в зависимости от породы древесины, толщины, начальной и конечной влажности.

Существуют 3 (три) задачи при искусственной сушке древесины:

• Достигнуть высокого качества сушки, т.е. максимально уменьшить количество брака по причине деформаций, трещин и пр.
• Осуществить сушку по времени так быстро, насколько это возможно.
• Сократить до минимума потребление энергии.

Чем защитить древесину?

Древесину необходимо беречь и опекать, ведь в силу своего биологического происхождения ей постоянно угрожают загнивание, плесень, грибок, бактерии и поражение насекомыми/ биозащита (антисептики)

К способам защиты древесины от гниения (помимо искусственной или естественной сушки) относится пропитка антисептическими составами. При этом антисептические пропитки нового поколения способны не только предупреждать поражение древесины, но и лечить, начавший разрушаться, материал.

Современные пропитывающие составы делятся на две группы: препараты, не образующие защитной пленки, а значит, требующие последующей обработки поверхности (во избежание вымывания и испарения антисептика) и препараты, образующие защитную пленку.

Однозначно ответить на вопрос, какие из них лучше, невозможно. Чтобы сделать правильный выбор, необходимо точно знать условия эксплуатации обрабатываемой конструкции, породу древесины, вид пиломатериала. И в тех и в других антисептиках биоцид проникает в структуру дерева, превращая его в непригодную для вредителей среду.

Но при использовании пропитки без пленки биоцид может вымываться, испаряться или разлагаться под действием ультрафиолета. В древесине, обработанной пленкообразующим антисептиком, биоцид надежно защищен. Пленка оберегает его от вымывания и выветривания, а он, в свою очередь, спасает ее от разрушения под действием различных микроорганизмов, не давая им развиваться в подпленочном пространстве. Пленкообразующее покрытие применяют в тех случаях, когда необходимо предохранить древесину от атмосферных осадков или если возможен продолжительный контакт с влагой. Наконец, иногда такая отделка диктуется эстетическими соображениями. В остальных случаях применять антисептик с защитным покрытием нет смысла.

Биовлагозащитные составы - это препараты для борьбы с грибком, плесенью и другими вредителями, придающие древесине защитные, водоотталкивающие и декоративные свойства.

Разговор о биовлагозащитных пропитках стоит начать с того, что состав их очень сложен. В них входят связующие (пленкообразователь), сшивающие агенты, пигменты, растворители и добавки. Природа связующего определяет атмосферостойкость и силу сцепления препарата с поверхностью. Здесь, как и в красках, используются латексные, акриловые и алкидные полимеры. Сшивающие агенты - это вещества, вызывающие образование в полимере поперечных связей. В результате получается более прочное и жесткое покрытие. Ускорители высыхания - сиккативы - представляют собой органические соли, ускоряющие процесс высыхания. Пигменты придают покрытию окраску и укрывистость путем поглощения или рассеяния света. Растворитель - среда, обеспечивающая перенос компонентов состава на поверхность. Компоненты либо растворяются, либо образуют суспензии, от чего зависит скорость сушки покрытия. Технологические свойства пропитки улучшаются добавками, круг которых достаточно широк.