Петрова Непрод товары

материалов. Лист термопласта толщиной до 6,5 мм и шириной до 2 м осто- рожно нагревают до размягчения, затем помещают между половинками разъемной металлической формы с отверстиями для подачи воздуха. Под действием разряжения нагретая заготовка вытягивается и принимает очер- тание формы. После этого заготовку охлаждают и она затвердевает. Гото- вые изделия получают на вакуум-формовочных машинах несложной кон- струкции и небольших габаритов. Вакуумное формование применяется для изготовления деталей кузовов автомобилей и автобусов, облицовочных де- талей машин. Изделия отличаются правильной формой, высокой точно- стью и красивым внешним видом. Дополнительным преимуществом явля- ется использование недорогих штампов и оборудования.

Формование из листового материала (штампование) применяется при переработке термопластичных материалов и получении из них изде- лий сложной формы с большой поверхностью и малой толщиной стенок (формочки для кисломолочных продуктов, футляры, мыльницы). При штамповании листы размягченного термопласта прижимают к матрице и опускают пуансон, формующий изделие.

Метод заливки применяют для изготовления изделий из компаун- дов или герметизации и изоляции компаундами изделий электронной и ра- диопромышленности. Компаунды – это полимерные композиции на основе полимерного связующего с добавками пластификаторов, наполнителей, отвердителей и др. Жидкий материал (пластизоль) заливают в полую фор- му, где путем вращения его распределяют по стенкам с последующим уда- лением избытка пластизоли. На внутренней поверхности формы остается слой материала, который при нагревании превращается в эластомер. После охлаждения готовое изделие извлекают из формы. Точность изготовления, возможность получения деталей сложной конфигурации и низкие произ- водственные затраты – главные преимущества этого процесса.

Прессование - это метод для формования преимущественно реакто- пластов. Сущность прямого прессования состоит в следующем. Пресс-

270

порошок засыпают в оформляющую полость матрицы предварительно на- гретой пресс-формы. Пресс-форма закрывается, подается давление, мате- риал переходит в полужидкое состояние и заполняет пространство между матрицей и пуансоном. При выдержке пресс-форм под давлением пресса и температуре 160-185 ° С происходит отверждение пластмассы (переход в неплавкое и нерастворимое состояние). После этого пресс-форму откры- вают и извлекают отформованное изделие, еще горячее, но уже не способ- ное размягчаться. Поверхность прессованных изделий, как правило, без зеркального блеска и с заусеницами (облоем). Прессованием можно полу- чать изделия сложной формы, разнообразных размеров и толщины. Плито- вым методом получают слоистые пластики: текстолит, асботекстолит, ге- тинакс и др. Недостатки прессования — низкая производительность и трудность достижения высокого уровня автоматизации.

Ламинирование – получение слоистых пластиков из бумаги или ткани, пропитанной термореактивной смолой. Формуют простые предметы

– листы, стержни или трубы. Под воздействием температуры и давления слои спекаются. Толщина слоистого материала определяется числом лис- тов, помещаемым между пластинами пресса. Декоративные ламинаты, имитирующие различные породы дерева, мрамор и цветные плиты широко применяются для изготовления столешниц и облицовки стен. В производ- стве слоистых материалов для промышленного использования в качестве пропитки используются формальдегидные смолы, а в производстве свет-

лоокрашенных декоративных материалов − меламиновые, полиэфирные и эпоксидные смолы.

Каландрование применяют для получения пластин, листов и пле- ночных материалов. Для этого полимер с соответствующими добавками пропускают через каландр, состоящий из нескольких пар валиков, лежа- щих один над другим.

Намотка применяется для изготовления изделий типа тел вращения. Исходными материалами для намотки являются нити (преимущественно

271

стеклянные) и жидкотекучие полимерные материалы. Способом намотки изготовляют цилиндрические оболочки, колпаки-обтекатели, трубчатые и другие изделия.

Изделия из пластмасс получают также сваркой, склеиванием и об- работкой резанием. Сваркой обрабатывают пластмассы для получения неразъемных соединений с применением присадочного материала (прутки, пасты и др.) и без него. Выбор способа сварки определяется технологиче- скими свойствами свариваемого материала. Склеиванием получают не- разъемные соединения пластмасс между собой, с металлами, резиной и т.д. Обработка пластмасс резанием применяется как самостоятельный метод изготовления деталей и изделий, так и отделочно-доводочный способ по- сле предварительного формования изделий.

Механическую обработку изделий из пластмасс применяют с це- лью: изготовления точных деталей; изготовления деталей из листовых пла- стиков; удаления литников, облоя, пленки в отверстиях и т.п., отделки; бо- лее экономичного изготовления деталей сложной конфигурации; изготов- ления деталей в условиях единичного и мелкосерийного производства. К методам механической обработки пластмасс можно отнести: расточку, шлифование, фрезеровку, резку, полирование, нарезание резьбы и др.

РАЗДЕЛ 6. ТОВАРОВЕДЕНИЕ И ЭКСПЕРТИЗА ДРЕВЕСИНЫ И ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ

272

Тема 6.1. Древесина и лесоматериалы

План:

1.Общие сведения о древесине, строение и химический состав.

2.Свойства древесины.

3.Классификация древесных пород.

4.Пороки древесины.

5.Классификация лесоматериалов.

6.Экспертиза древесины и лесоматериалов.

1. Общие сведения о древесине, строение и химический состав

Древесина представляет собой продукт жизнедеятельности живого организма – дерева. Древесина – освобожденная от коры сложная ткань древесных волокон, это - ценный материал, используемый в различных от- раслях народного хозяйства. Древесина служит одним из основных мате- риалов в промышленном и жилищном строительстве, сырьем для лесо- пильного, спичечного, мебельного, фанерного, деревообрабатывающего, целлюлозно-бумажного и химического производств. Особую ценность со- ставляют хвойные породы, обладающие высокими физико-механическими свойствами.

Широкое применение древесины объясняется многими ее положи- тельными свойствами: относительно высокая прочность при малой объем- ной массе, низкая тепло- и звукопроводность, достаточная стойкость в аг- рессивных средах, высокая технологичность, эффективные способы изме- нения отдельных свойств натуральной древесины в нужном направлении и др. Наряду с этим древесина обладает и рядом недостатков: неоднород- ность строения и свойств вдоль и поперек волокон, формоизменяемость при изменении влажности, способность к возгоранию и загниванию, изме- нение прочности от наличия в ней различных пороков. Для устранения не- которых недостатков, повышения качества и долговечности древесины ее пропитывают и покрывают синтетическими полимерами и клеями.

273

Строение древесины

Растущее дерево состоит из корневой системы, ствола (50…80% объема дерева) и кроны. Каждая часть имеет свое назначение и выполняет при росте дерева особые жизненные функции. Выделяют мягколиственные и твердолиственные породы.

Промышленное значение имеет ствол, он представляет наибольшую ценность. Ствол (деловая древесина) – основная часть дерева, используе- мая в качестве строительного материала. Нижняя часть ствола, примы- кающая к корням, называется комлем, а верхняя его часть образует верши- ну дерева. Древесина неоднородна по своему строению, внешнему виду и свойствам в зависимости от направления волокон по отношению к оси ствола. Свойства древесины определяются макроструктурой древесины.

Макроструктурой называют строение ствола дерева, видимое невоо- руженным глазом или при небольшом увеличении; микроструктурой – ви- димое под микроскопом. Структура древесины дает достаточно полное представление как о различных периодах развития дерева, так и о качест- венных характеристиках. Строение древесины изучают по поперечному (торцевому), радиальному и тангенциальному разрезам ствола. Попереч- ный разрез древесины производится по плоскости, перпендикулярной оси ствола; радиальный – по радиусу ствола и тангенциальный – вдоль ствола дерева на некотором расстоянии от центра. В поперечном и радиальном разрезах видны: кора, камбий, древесина (заболонь, ядро) и сердцевина.

Кора снаружи покрывает ствол дерева, защищает дерево от механи- ческих повреждений, от вредных влияний среды и состоит из наружного слоя – корки, пробковой ткани и внутреннего слоя – луба. Под лубяным слоем у растущего дерева располагается тонкий кольцевой слой живых клеток – камбий. Камбий является важнейшим элементом строения дерева. Живые клетки, из которых состоит ткань камбия, обладают способностью делиться. В результате деятельности камбия происходит рост дерева в толщину. Древесина – основная масса ствола (часть ствола от луба до

274

сердцевины) в поперечном разрезе состоит из ряда концентрических, на- зываемых годичными колец, располагающихся вокруг сердцевины. Каж- дое годовое кольцо состоит из двух слоев: внутреннего, расположенного ближе к центру, и наружного. Внутренний слой образуется весной или в начале лета и называется поэтому ранней древесиной. Наружный слой об- разуется к концу вегетативного периода и носит название поздней древеси- ны. Поздняя древесина темнее, чем ранняя и плотнее. По числу годовых слоев на нижнем конце ствола срезанного дерева определяют возраст.

Центральная, темноокрашенная часть древесины ствола, прилегаю- щая к сердцевине, состоит из уплотненных отмерших клеток называется ядром, а более светлая, периферическая – заболонью. В заболони еще из- меняются живые клетки, обеспечивающие перемещение питательных ве- ществ от корней к кроне. Породы, имеющие ядро, называются ядровыми, не имеющие ядра – безъядровыми породами. У некоторых безъядровых древесных пород (ель, пихта, бук) центральная часть древесины отличает- ся от периферической не цветом, а только меньшим содержанием воды в свежесрубленном состоянии. В этом случае центральная часть древесины ствола называется спелой древесиной, а породы – спелодревесными. Безъ- ядровые породы, у которых центральная часть древесины не отличается от периферийной ни по цвету, ни по содержанию влаги, называются заболон- ными. Ядровые породы легко отличить по темноокрашенной центральной части ствола. К ядровым порода относятся: из хвойных пород – сосна, кедр, лиственница, тис, можжевельник, кипарис; из лиственных – дуб, ясень, вяз, тополь, ива, орех грецкий, каштан съедобный, кизил, яблоня.

В основном слое древесины всех пород располагаются сердцевинные лучи, которые служат для перемещения влаги и питательных веществ в по- перечном направлении и создания запаса этих веществ на зимнее время. На поперечном разрезе некоторых пород сердцевинные лучи хорошо вид- ны невооруженным глазом в виде светлых, часто блестящих линий, на- правленным от сердцевины к коре. У хвойных пород они обычно очень уз-

275

ки и видны только под микроскопом. Древесина легко раскалывается по сердцевинным лучам, по ним же она растрескивается при высыхании.

Сердцевина расположена в центре ствола или вблизи его и представ- ляет собой мягкую рыхлую ткань диаметром 2-5 мм, обладающую низкими механическими свойствами. Хотя по площади сердцевина занимает незна- чительную часть ствола, тем не менее, она снижает качество древесины. Сердцевина способствует растрескиванию пиломатериалов и поэтому в высококачественных пиломатериалах она не допускается.

Основой строения древесины является растительная клетка. В про- цессе роста и развития клетки специализируются для выполнения опреде- ленных функций, они различаются по своей внутренней организации, форме и размерам. По величине и форме клетки древесины делятся на два вида: прозенхимные и паренхимные. Паренхимные клетки являются местом отложения запасных питательных веществ. Количество их в общем объеме древесины незначительно: у хвойных пород 1-2%, а у лиственных 2-15%. Главная масса древесины всех пород состоит из клеток прозенхимных, ко- торые в зависимости от выполняемых ими жизненных функций разделятся на проводящие и опорные, или механические.

Древесина хвойных пород отличается сравнительной простотой и правильностью строения. Основную ее массу (90-95%) составляют распо- ложенные радиальными рядами вытянутые клетки с кососрезанными кон- цами, называемые трахеидами. Трахеиды являются мертвыми клетками, только вновь образующийся годовой слой содержит живые трахеиды. Ос- новную массу древесины лиственных пород составляют сосуды и древес- ные волокна, чем больше в древесине сосудов, тем древесина рыхлее. В за- висимости от характера распределения сосудов по годовому слою лист-

венные породы разделяются на кольцесосудистые и рассеяннососудистые.

У кольцесосудистых пород (дуб, вяз, ильм, ясень, каштан съедобный, кара- гач и др.) крупные сосуды сосредоточены в ранней зоне годовых слоев, а у рассеяннососудистых (бук, граб, ольха, клен, липа, береза, осина, ива белая

276

и др.) – по всему годовому слою. Древесные волокна (либриформ) являют- ся наиболее распространенными клетками древесины лиственных пород и составляют их главную массу. Древесные волокна являются наиболее прочными элементами древесины лиственных пород и выполняют механи- ческие функции.

Химический состав древесины

Древесина – это вещество клеточных стенок (оболочек клеток дере- ва), состоит в основном из органических веществ (около 99 %), и лишь не- большую часть (около 1 %) составляют минеральные вещества, которые при сжигании древесины образуют золу. Основные органические компо- ненты древесины являются высокомолекулярными соединениями (поли- мерами), которые в древесине между собой прочно связаны. Органические вещества древесины подразделяют на три основные части: углеводную, ароматическую и экстрактивные вещества. Главными компонентами дре- весины являются: целлюлоза (45–55 %), близкие к ней гемицеллюлоза

(24–30 %) и лигнин (20–29 %).

Целлюлоза, или клетчатка имеет волокнистое строение, в чистом ви- де бесцветна, не имеет запаха и вкуса, очень стойка, не изменяется на воз- духе и не растворяется в воде, спирте, ацетоне, эфире и других обычных органических растворителях. Целлюлоза идет на изготовление бумаги, ис- кусственного шелка, взрывчатых веществ, ниток, целлулоида, нитроцел- люлозных лаков и других веществ. Гемицеллюлозы по своему химическому составу являются веществами, близкими к целлюлозе. Под действием ки- слот они легко гидролизуются и переходят в раствор. Лигнин представляет собой сложное органическое растительное вещество. От целлюлозы лиг- нин отличается большим содержанием углерода и меньшей стойкостью: она легко подвергается действию горячих щелочей и окислителей. В дре- весине хвойных пород в смоляных ходах или в смоляных клетках коры со- держатся смолы. Из древесины сосны получают жидкую смолу – живицу, представляющую густую, липкую прозрачную жидкость с ароматическим

277

запахом. В древесине многих пород (дуб, каштан) содержатся дубильные вещества – танниды, используемые в кожевенной промышленности для дубления сырых шкур и превращения их в кожу. Млечные соки некоторых растений дают особые вещества – гуттаперчу. Породы, дающие гуттапер- чу, называют каучуконосами (бересклет бородавчатый), т.к. она является сырьем для получения каучука.

2. Свойства древесины

Свойства древесины подразделяются на физические, механические, химические и биологические.

Физическими называются такие свойства древесины, которые мож- но определить без нарушения целостности испытуемого образца, без изме- нения его химического состава. К физическим свойствам древесины отно- сятся: внешний вид и запах, объемная масса, влажность, гигроскопич- ность, водопроницаемость, теплопроводность, звукопроводность, порис- тость, усушка, разбухание и коробление, газопроницаемость и др.

Внешний вид древесины определяется ее цветом, блеском и тексту- рой. Цвет древесине придают находящиеся в ней дубильные, смолистые и красящие вещества. Древесина пород, произрастающих в различных кли- матических условиях, имеет и различный цвет: от белого (осина, ель, липа) до черного (черное дерево). Блеск древесины зависит от количества, раз- меров и расположения сердцевинных лучей. Плотная древесина обладает обычно большим блеском (бук, клен, ильм, платан, акация). Текстурой на- зывается рисунок, который получается на разрезах древесины при перере- зании ее волокон, годовых слоев и сердцевинных лучей. Текстура зависит от особенностей анатомического строения отдельных пород древесины в направлении разреза. Запах древесины определяют находящиеся в ней смолы, эфирные масла, дубильные и другие вещества. В свежесрубленном состоянии древесина имеет более сильный запах, чем после высыхания. Ядро пахнет сильнее заболони.

278

Объемная масса характеризует древесину при стандартной 15 % влажности. От ее величины зависят строительно-технические свойства. Отношение веса вещества к весу воды, взятому в одинаковом объеме, на- зывается удельным весом данного вещества. Удельный весь древесинного вещества составляет в среднем 1,49–1,57 г/см3. Так как древесина имеет поры, то в практике важен вес единицы объема древесины в ее естествен- ном состоянии, т.е. объемный вес древесины. Объемная масса древесины в воздушно-сухом состоянии колеблется в значительных пределах – от 380 кг/м3 для очень легких пород деревьев (пихта сибирская) до 1050 кг/м3 для наиболее тяжелых (саксаул, фисташка). В зависимости от величины объ- емной массы в воздушно сухом состоянии древесину можно разделить на следующие группы: породы легкие, объемный вес до 0,55 (сосна, ель, пих- та, кедр, тополь, липа, осина, каштан, ива, черемуха); породы среднетяже- лые, объемный вес 0,56–0,75 ( лиственница, тис, берест, вяз, береза, ильм, бук, дуб, клен, рябина, черешня, яблоня, ясень, можжевельник); породы очень тяжелые, объемный вес выше 0,76 (акация белая, береза железная, граб, груша, самшит, саксаул, фисташник, хмелеграб, кизил).

В практике приняты следующие понятия, характеризующие степень влажности срубленной древесины: мокрая (находящаяся долгое время в воде) – доходит до 150–200 %; свежесрубленная древесина: для хвойных пород 80–100 %, для мягких лиственных пород 60–93 %, для твердых ли- ственных пород – 36–78 %; транспортная – влажность не выше 22 %; воз- душно-сухая – 15–20 %, комнатно-сухая – 8–13 %,. Влажность древесины длительное время находящейся на воздухе с постоянной относительной влажностью и температурой, называется равновесной, а влажность, соот- ветствующая предельному содержанию гигроскопической влаги – точкой насыщения волокон. Древесина обладает высокой гигроскопичностью, ее влажность изменяется в зависимости от относительной влажности воздуха.

Гигроскопичность (влагопоглощение) – способность древесины по-

глощать пары воды из окружающего воздуха и отдавать содержащуюся в

279