Что такое свойства древесины
Физические свойства древесины
Испытания, которые не приводят к изменению химического состава древесины, выявляют ее физические свойства. К физическим относят следующие свойства древесины. Физические свойства древесины:
Рассмотрим каждое из физических свойств древесины более подробно.
Внешний вид древесины
К внешнему виду, в разрезе физических свойств древесины относят следующие:
Влажность древесины
Отношение массы воды, содержащейся в древесине к массе сухой древесины является физическим показателем влажности древесины. Влажность древесины вычисляют прямым и косвенным методами.
К косвенному методу относится измерение кондуктометрическим электровлагомером, который определяет электропроводность древесины. Использование косвенного метода экономит время, но его показания могут иметь погрешность до 30%.
Прямые методы занимают значительно больше времени для измерения влажности. Суть прямых методов заключается на выделении тем или иным образом воды из древесины, при высушивании, например.
Вода, содержащаяся в древесине различают по двум типам — связанную, находящуюся в клеточных стенках и свободную, находящуюся в полостях клеток и межклеточных пространствах. Свободная вода удаляется легче, чем связанная.
Поры древесины
Показатель нормализованной влажности составляет 12%, если нет примечаний.
Физические свойства древесины. По степени влажности различают
Усушка древесины
При удалении связанной воды происходит уменьшение объема древесины и линейных размеров. Это свойство и называют усушка. Усушки не вызывает удаление свободной воды. Большее количество клеточных стенок на единицу объема древесины, способствует более сильной усушке.
Без участия внешних нагрузок, в древесине возникает внутреннее напряжение, которое образуется при неодинаковых изменениях объема древесины.
В поверхностных зонах доски влажность ниже, чем в центре. Поэтому из-за того что свободная сушка стеснена, возникают напряжения «растягивающие». При этом внутри доски возникают сжимающие напряжения.
Если будет достигнут предел прочности на растяжение поперек волокон, растягивающего напряжения, на древесине появятся трещины. Внутренние и поверхностные.
Коробление древесины
Коробление древесины различают поперечную и продольную. Под термином «коробление» понимают изменение формы пиломатериалов.
Коробление может происходить при выпиловке, неправильном хранении, при несимметричном строгании,ребровом делении из-за нарушения равновесия остаточных направлений. Чаще всего при сушке. Из-за усушки по разным структурным направлениям.
Покоробленность делят на два вида: продольная (по кромке, по пласти и крыловатость) и поперечная
Покоробленности древесины
Влагопоглощение древесины
Влагопоглощение из окружающего воздуха древесиной не зависит от породы. Способность к влагопоглощению это отрицательная характеристика древесины. Поэтому изделия и постройки из дерева покрывают различными пленочными и лакокрасочными материалами.
Увлажненная древесина становится хуже, ухудшаются ее механические характеристики и биостойкость.
Разбухание древесины
При повышении в древесине связанной воды происходит изменение объема и линейных размеров, которое происходит при нахождении древесины в воде или на влажном воздухе.
Поперек волокон древесина разбухает больше, чем вдоль волокон. Разбухание, в целом, отрицательное свойство, но полезно для обеспечения плотности соединений элементов, например в бочках, судах.
Водопоглощение древесины
Древесина способна увеличивать свою естественную влажность при непосредственном контакте с водой. Количество свободной воды зависит от объема полостей. Чем больше плотность древесины, тем меньше ее влажность и тем больше у нее водопоглощение.
Для получения целлюлозы и при пропитке древесины растворами антисептиков и протрав, способность поглощать влагу является важным и весьма полезным.
Бумажная фабрика
Плотность древесины
Плотность древесины выражается в кг/м3 или г/см, характеризуется массой единицы объема материала.
Для оценки качества сырья в деревообработке, основным показателем плотности является базисная плотность. Базисная плотность выражается отношением массы абсолютно сухого образца к его объему при влажности, равной или выше предела насыщения стенок клеток древесины.
По плотности древесину разделяют на три группы (при 12 процентной влажности):
Проницаемость древесины
Степень проницаемости определяют, выявляя способность древесины пропускать газы или жидкости под давлением
Тепловые свойства древесины
Тепловые свойства древесины складываются из трех показателей:
Звукопроводность древесины
Скорость распространения звука в древесине определяет ее звукопроводность. Самая низкая звукопроводность в тангентальном направлении волокон. Самая высокая звукопроводность у древесины наблюдается вдоль волокон, средняя – в радиальном направлении.
В 16 раз звукопроводность древесины в продольном направлении превышает звукопроводность воздуха. В поперечном в 4 раза. Это свойство называют резонированием звука. Используется при изготовлении музыкальных инструментов
Электропроводность древесины
Способность древесины проводить электрический ток. Эта способность древесины находится в обратной зависимости от электрического сопротивления.
Сухую древесину относят к диэлектрикам. Сопротивление уменьшается с повышением влажности древесины.
В десятки миллионов раз снижается сопротивление при увеличении связанной воды в древесине.
Диэлектрические свойства древесины
Диэлектрические свойства характеризуют поведение древесины в переменном электрическом поле.
Диэлектрическая проницаемость равна отношению емкости конденсатора с прокладкой из древесины к емкости конденсатора с воздушным зазором между электродами
Под действием механических усилий на поверхности древесины возникают электрические заряды проявляются пьезоэлектрические свойства древесины.
Древесина: характеристики вещества
Отправим материал на почту
Древесина – популярный природный материал, который давно присутствует в быту человека. Вещество представляет собой сложное соединение органических компонентов, позволяющее создавать мебель, возводить сооружения или обогревать дома. Чтобы правильно использовать ресурс, надо разобраться в характеристиках сырья.
Общие сведения
Древесиной называют природный материал, который состоит из плотно прилегающих растительных клеток. Из-за физических особенностей у вещества упругая, плотная структура. Благодаря входящей в состав целлюлозе дерево очень крепкое и прочное.
Древесина отлично удерживает тепло. Между клетками есть пустоты, которые накапливают энергию. Ресурс противодействует динамическим и статическим нагрузкам, при этом остается легким. При сжатии вдоль волокон по прочности вещество не уступает цементу.
Древесину легко обрабатывать. Сырье можно резать, пилить, склеивать и спрессовывать под давлением. В материале удерживаются твердые крепления (скобы, гвозди). Из дерева создают как долговечные сооружения, так и декоративные изделия.
Из-за клеточного строения древесина может «дышать». Постоянный воздухообмен позволяет поддерживать благоприятный микроклимат внутри помещений. Из-за присутствия в составе масел и смол у сырья есть специфический аромат. Вещества помогают дереву бороться с разрушением тканей.
Декоративность и ценность древесины часто зависят от породы растения. Все сорта делят на две большие группы – хвойных и лиственных. Дополнительно выделяют однодольные культуры, к которым относят бамбук и пальмы.
Из-за особенностей строения древесина легко горит, во влажных условиях – гниет. У материала есть много пороков, которые снижают сортность и ограничивают применение. Из-за высокой гигроскопичности вещество набухает, коробится или трескается. Последствия недостатков минимизируют изменением условий эксплуатации и специальной защитой при обработке.
Строение материала
Древесина – это внутренняя часть ствола, расположенная под корой и освобожденная от корней и веток. Пористые волокнисто-слоистый ресурс состоит из многочисленных клеток. За счет плотного прилегания мелкие частицы создают непрерывный слой ткани.
Внутренние стенки клеток содержат органические соединения. Среди основных компонентов выделяют:
В процессе роста через корни в древесину поступают минеральные вещества, которые после сгорания станут золой. Экстрактивные элементы входят в состав эфирных масел, придают материалу аромат, вкус и цвет, предупреждают гниение. Клетки дерева собираются в части, создавая структуру сырья.
В поперечных элементах у лиственных видов располагаются лучи сердцевинные, по которым перемещаются и накапливаются питательные вещества. Вещества окрашены светлее или темнее основного материала. У разных пород деревьев свой уникальный текстурный рисунок.
У хвойных видов в сырье есть горизонтальные и вертикальные ходы, по которым движется живица. Смоляные компоненты защищают дерево от гниения, снижают показатели поглощения влаги. Параметры ограждают древесину от разрушения, не влияя на внешний вид и прочность.
Свойства вещества
Характеристики материала зависят от физических и химических особенностей. В пределах одной породы параметры изменяются из-за условий роста, уровня влажности и методов обработки. Среди основных показателей выделяют 6 свойств древесины.
Текстура
Естественный рисунок состоит из анатомических компонентов дерева, которые можно увидеть при распиливании. Чем сложнее структура растения, тем роскошней текстура. Узоры определяют декоративные свойства материала, что важно при создании строительной отделки и фасадов мебели.
Параметр помогает определить породу дерева, варьируется в пределах от почти белого до черного. За многообразие оттенков отвечают дубильные и красящие компоненты, расположенные в межклеточном пространстве сырья. Интенсивность цвета зависит от возраста и периода рубки. Изменение тона может быть связана с болезнью и условиями развития.
Влажность
В живом растении содержится до 115% влаги. Жидкость расположена в полостях клеток, сосудах, входит в состав химических элементов в древесине. При долгом нахождении на воздухе срезанный материал постепенно сохнет, достигая 18%. Уменьшение или увеличение влажности влияет на параметры прочности и формы, изменяет плотность и теплопроводность.
Твердость
От свойства зависит износоустойчивость древесины и предрасположенность к обработке. При вдавливании компонент противостоит более твердому телу (железу). Чем выше характеристика, тем тверже материал. Крепкое сырье трудно пилить и резать, что усложняет производство. На параметр влияют порода дерева, условия произрастания и период заготовки.
Прочность
Свойство отвечает за способность древесины сопротивляться к механическим повреждениям. Характеристика зависит от вертикальных статических нагрузок, которые могут разрушать структуру. На параметры влияют технические особенности породы, связанная в тканях жидкость и пороки.
Предрасположенность к деформации
Древесина при потере влаги может усыхать, уменьшаясь в размерах или разбухать, увеличиваясь. Свойства зависят от природных характеристик растения и окружающей среды (влажность, жара, морозы). При неравномерной деформации в разных частях сырья возникает внутреннее напряжение, которое завершается короблением и растрескиванием.
Механические свойства определяют эксплуатационные характеристики древесины. Благодаря упругости вещество после нагрузок возвращается в первоначальное состояние. Структура материала может под сильным давлением деформироваться, поэтому определяют предел выносливости для разных пород.
Пороки сырья
Физические особенности или недостатки сырья ухудшают эксплуатационные характеристики. Специфические природные изъяны возникают на стадии развития растения или из-за действий вредителей, болезней. Пороки снижают качество древесины и ограничивают возможность эксплуатации.
Сучки – остатки ветвей, заключенные в ткани. У дефектов собственная система цикличных кругов, которая более твердая и темная, чем остальной материал. Недостатки нарушают естественную целостность и однородность древесины, искривляя волокна и ухудшая внешний вид текстуры. За счет разрушения структуры уменьшается прочность и усложняется обработка.
Разрывы между тканью называют трещинами. Пороки возникают как в растущем дереве, так и в подготовленном материале. У живых экземпляров дефекты появляются при активной вегетации или во время сильных морозов. Недостатки нарушают целостность ресурса, ухудшают внешний вид и уменьшают прочность. В появившуюся щель попадает жидкость, которая способствует развитию болезней и гнили. Во время обработки изъяны удаляют, что увеличивает объем отходов.
К недостаткам строения дерева относят неравномерное изменение ствола. Сужение, расширение и кривизна негативно влияют на декоративность и прочность готового материала. Дефекты часто обнаруживают на стадии роста, отбраковывают сырье или переносят в более низкий сорт.
Пороки могут появиться во время переработки. Остатки коры на кромке древесины ограничивают сферу эксплуатации и уменьшают выход сырья. Торчащие волокна, волнистость на поверхности вещества возникают при ошибках в обработке. Причинами недостатков становится:
При нарушении технологии в срубленной древесине изменяется цвет. Химическая окраска возникает при окислении дубильных элементов внутри материала, проникая на глубину до 5 мм. Порок не опасен для прочности и устойчивости к износу, но негативно влияет на блеск и природную текстуру.
Коробление происходит при нарушениях условий хранения. Во время перевозки, сортировки или заготовки часто появляются инородные элементы и механические повреждения. Все пороки снижают внешний вид и характеристики сырья.
Заключение
Древесина – практичный материал, который используют при возведении зданий, отделке внутренних помещений и создании предметов интерьера. Возобновляемый ценный ресурс стал незаменимым компонентом жизни человека в качестве бумаги, дров и поделок. Характеристики вещества влияют на прочность, устойчивость к износу и внешний вид будущего изделия.
Свойства древесины: сферы применения и описание физических, химических и механических свойств разных пород
Древесина всегда играла важное значение для хозяйствования человека и применялась в строительстве, сельском хозяйстве, промышленности. В наше время она также не утратила своего значения, хотя и возникло множество разнообразных материалов, потеснивших древесину в разных сферах применения.
Ещё появились новые направленности и области применения данного сырья в текстильной, химической, дерево перерабатывающей промышленности, в медицине, новейших строительных технологиях, где древесина очень необходима. Рассмотрим свойства древесины, применение и что можно сказать о свойствах отдельных пород.
Общие свойства древесины и их применение
У большей части пород, ядро в сравнении с заболонью обладает большей механической прочностью, с более тёмной окраской. У хвойных имеются смоляные ходы, которые являются тонкими каналами в дереве, наполненные смолой. Их нет у можжевельника, тиса, пихты.
Смола увеличивает противостояние древесины против загнивания.
По устойчивости к гниению породы древесины разделяются на 4 класса:
Классификация проводится и по заболони и по ядру.
По впитываемой способности защитными средствами:
По плотности делится на 3 группы:
Твёрдость – это способность дерева противиться вхождению в неё более твёрдых тел. Породы дерева при 12% влажности разделяются на 3 группы:
Прочность – способность дерева противиться разрушению под механическим влиянием. Усреднённая величина границы прочности при растягивании вдоль волокон равняется 130 МПа.
Свойства, исходя от применения, зависят от производимой продукции: строительные заготовки, напольные покрытия, детали лестницы, отделочное сырьё, мебель и детали столярного изготовления, прочие виды продукции – это ДВП, ДСП, МДФ, ОСП и другие типы.
Механические
Способность древесины сопротивляться влиянию нагрузок объясняется механическими свойствами. Способность переносить деформацию, прочность, твёрдость, ударная вязкость – относится к древесным, механическим характеристикам.
Изменение формы и нарушение связей меж отдельными частицами дерева, происходит под влиянием нагрузок. Внутренние силы появляются за счёт сопротивления древесины таким нагрузкам.
Физические
К физическим качествам древесины причисляются блеск, расцветка, запах и текстура. Объёмная масса дерева – параметр его качественности и механических характеристик.
Образцы древесины с 15% стандартизированной влажностью делятся:
Также есть свойство разбухания – это прибавка габарита и объёма при впитывании ею воды до порога гигроскопичности.
Существует фактор коробления древа – наступает вследствие неравномерной усушки, производящей внутренние напряги и растрескивания.
Следующее свойство: тепловая проводимость – это способность древесины передавать тепло от одной к другой плоскости.
Ещё есть коррозионная устойчивость – это способность противиться разрушающим воздействиям.
Химические
Древесина содержит органические соединения, среди которых находятся: углерод, водород, кислород и малая часть азота. Химический состав отличающихся древесных пород одинаковый.
Согласно средним показателям, полностью высушенная древесина вмещает 49,5% углерода, 44,2% кислорода с азотом и 6,3% водорода. Азота помещается до 0,12%.
В дереве ещё имеются минеральные сочетания, предоставляющие после сгорания золу, её объём варьируется от 0,2 до 1,7%.
Строение и свойства отдельных древесных пород
Стоит рассмотреть строение и свойства отдельных пород, ведь это имеет значение для хранения, выбора и применения древесины. Зная обычные параметры отдельной породы можно ориентироваться на эти показатели при выборе подходящего материала для различных целей.
Ольха
Характеристики ольхи применяются для подражания ценным породам дерева: вишни, махагони, а также грецкого ореха. Имеет хорошую стойкость к влиянию воды.
Распространённые виды – чёрная и серая ольха. Причисляется к породам с небольшой плотностью, так как при стандартизированной влажности уровень её влаги равен 525 кг/м3, высушенной 595 кг/м3. Является мягким сортом деревьев, ведь по Бринеллю её твёрдость равна 2,1 НВ, при влажности 12%.
За счёт мягкости и структуре, ольховое дерево легко обрабатывать, оно отлично отрезается, красится, поддаётся склеиванию и полировке.
Ясень
Ясень относится к твёрдым и тяжёлым породам дерева. Обработка делается по большей части механическим путём, ведь численность лучей сердцевины насчитывается не больше 15%.
Подготовленные материалы красятся нечасто, потому что из-за этого цвет меняется в худшую сторону, но можно пропитать морилкой.
Частью обязательной обработки является сушка. После высушивания выходит древесина с хорошей плотностью, на ней не появляются трещины.
Имеет твёрдую, плотную и тяжёлую древесину, ему свойственна большая прочность. Также обладает характерной стойкостью к влаге, гниению и разным грибкам.
Структура пористая с красивой текстурой. Расцветка коричневая или жёлто-коричневая. Со временем древо темнеет, однако это наделяет его более благородным видом.
Акация
Акация, произрастающая в России, считается ценной породой. У неё ядро целиком занимает поперечник ствола, имеет тёмно-коричневый, серый, бурый, зелено-жёлтый цвета. Акация обладает весьма красивой текстурой, блестит и переливается разными цветами.
Характеризуется очень большой прочностью древесины, хорошей плотностью. В сыром виде её легко резать, пилить, полировать, шлифовать, хорошо прогибается. В сухом варианте акация обретает большую плотность и её нелегко обрабатывать.
Черёмуха
Черёмухе свойственна плотная, тяжёлая, крепкая и прогибающаяся древесина, она противостоит влажности, высыхая не крутится и не образует трещин, нехорошо раскалывается. Окрашивается в равной мере и неплохо протравливается.
Усыхает немного, высушиванию подвергают с осторожностью. Достаточно подсушенная древесина не поддаётся короблению. Подойдёт для резьбы с проработкой мельчайших деталей, также для рабочих действий по токарным и столярным целям.
Рябина
Содержит красновато белёсую заболонь с красно-коричневым ядром. Древесине свойственен характерный блеск и высокая плотность. В большинстве своём рябина относится к средне плотным породам, вместе с буком и дубом.
Древесина у рябины крепкая, тяжёлая, весьма твёрдая и сильно подвержена усыханию. Хорошо поддаётся обрабатыванию резкой, замечательно шлифуется и отполируется. Продукция из рябинового древа нормально красится и впитывает протравку.
После шлифовки и полировки наделяется красивейшим шелковистым блеском. Прекрасное сырьё для резьбы и токарных работ.
Древо клёна обладает однородным строением, относится к средне усыхающим породам. Базовая плотность 570 кг/м3. По характеристикам плотности клён преобладает над дубом.
Хорошая способность гнуться, проявляет малую стойкость к повреждениям. Древесина клёна хорошо обрабатывается всем резательным инструментарием, прекрасно подойдёт для токарных и резных процедур, отлично шлифуется и полируется. Хорошо садится на клей, тонируется, красится и лакируется.
Лиственница
Свойства данные от природы, дают возможность задействовать её как конструкционный материал. У древесины лиственницы прочность повыше, в сравнении с сосной на 30-60%. Ядро породы имеет необыкновенную биологическую стойкость за счёт плотности и большой концентрации экстрактов.
Имеет большое различие по плотности заболони с ядром, древесины раннего и позднего типа. Содержит большой запас смол и камеди.
У лиственницы меньшая способность к склеиванию среди хвойных сортов, но меньшее количество сучков, что даёт возможность более качественного получения пиломатериалов.
Как видно, у каждой породы дерева есть свои преимущества и минусы. Приведённая информация поможет вам определить свойства отдельной породы дерева и определиться с подходящим выбором материала для последующих работ.