Технология производства и потребительские свойства древесных строительных материалов

      По виду обработки заготовки подразделяют на пиленые и калиброванные, т.е. предварительно простроганные. Последние могут иметь различный профиль. Строительные детали и изделия выпускают в виде паркета, строганных погонажных изделий, столярных плит, фанеры, клееных столярных изделий, древесностружечных и древесноволокнистых плит.

Паркет используется для лицевого покрытия полов и подразделяется на планочный и щитовой. Планочный паркет представляет собой дощечки различных размеров и формы с профилированными краями, щитовой состоит из реечного основания, на которое наклеивается планочный паркет.

К строганным погонажным изделиям относятся доски для настила полов, подоконные доски, строганные бруски и брусья, плинтусы и наличники, кровельные плиты для временных зданий и т.д.

Большое количество древесных  строительных материалов и изделий  получают из шпона — тонких листов древесины, получаемых строганием или  лущением.

Шпон строганый предназначен для облицовывания деталей и  сборочных единиц, изготовленных  из малоценных пород древесины, древесностружечных плит или фанеры. Облицовка создает  более красивую декоративную поверхность, повышает прочность и формоустойчивость деталей, защищает плиты от внешних воздействий.

Шпон лущеный применяют  для изготовления клееной слоистой древесины, древесных пластиков, гнутоклееных деталей, спичек, для облицовывания  древесностружечных плит. Текстура шпона  лущеного, за редким исключением, имеет  невысокие декоративные свойства, поэтому  в качестве облицовочного материала  этот вид шпона применяется для  внутренних, невидимых поверхностей изделий.

Столярные плиты представляют собой щиты, склеенные из реек древесины и оклеенные с обеих сторон двумя слоями лущеного шпона — наружным и подслоем. Все слои должны иметь одинаковое направление волокон древесины и располагаться перпендикулярно рейкам.

Столярные плиты выпускают  нешлифованными и шлифованными. Их применяют для изготовления щитовых деталей мебели, полов, стеновых панелей, в транспортном машиностроении и др.

Строительная  фанера — листовой материал, получаемый склеиванием нескольких слоев лущеного шпона фенолофор-мальдегидными и казеино-цементными клеями. Для обеспечения прочности фанеры направление волокон двух соседних шпонов должно быть перпендикулярным друг к другу. Число слоев шпона — от 3 до 13. Фанеру считают изготовленной из той породы, которая использована для наружных слоев.

Строительная фанера применяется  для обшивки наружных и внутренних стен зданий, устройства ограждающих  конструкций и внутренних перегородок, как кровельный материал для временных  и подсобных помещений.

К клееным столярным изделиям относятся элементы дверей, окон и перегородок, щиты для кровельных покрытий и т.д., склеенные синтетическими смолами и белковыми клеями.

Древесностружечные  плиты (ДСП) изготовляют из некондиционных лесных материалов и отходов деревообрабатывающей промышленности методом горячего прессования при добавлении связующего (фенольные или карбамидные смолы). Древесностружечные плиты имеют одинаковые, достаточно высокие прочностные показатели по длине и ширине, но обладают невысокой прочностью на растяжение. Они выпускаются необ-лицованными и облицованными шпоном или синтетической пленкой.

Древесностружечные плиты  широко применяются в строительстве (для настила полов, облицовки  стен и потолков, устройства различных  перегородок), в мебельной и радиотехнической промышленности, в машиностроении и  других отраслях.

Древесноволокнистые плиты (ДВП) изготовляют из некондиционных лесных материалов и отходов деревообрабатывающей промышленности горячим прессованием древесноволокнистой массы со связующими фенольными или карбамидными смолами.

Древесноволокнистые плиты  применяют в строительстве как  материал для термо- и звукоизоляции, для обшивки и облицовывания стен, перегородок, междуэтажных перекрытий, потолков.

В производстве строительных изделий из древесины в последнее  время находят применение гнутоклееные детали, которые получают склеиванием  шпона или фанеры с одновременным  гнутьем.

Производством древесных  строительных материалов занята главным  образом деревообрабатывающая промышленность, которая включает следующие основные группы производств, имеющие высокий уровень механизации и автоматизации:

• лесопильное, использующее в качестве основного исходного сырья круглые лесные сортименты.

• производство клееных материалов и плит, основным исходным сырьем которого являются круглые лесные сортименты, древесные отходы и клеи, а продукцией — разные клееные полуфабрикаты;
• производство изделий из древесины. Его основное исходное сырье — древесные материалы (полуфабрикаты), пластмассы, металлы, стекло, клеи, лаки, ткани и др.; продукция — готовые изделия, например, мебель [8, 189].

 

3. ПОТРЕБИТЕЛЬСКИЕ СВОЙСТВА ОПИСЫВАЕМОГО ТОВАРА

Физические и  механические свойства

Физические и механические свойства древесины определяют способы  ее переработки в строительные материалы  и изделия, области применения и условия эксплуатации деревянных конструкций. К физическим свойствам древесины относятся: влажность, усушка, разбухание, истинная и средняя плотность, пористость, теплопроводность и др.

 

Таблица 3.1 – первая таблица третьего вопроса. Среднее значение физических свойств основных хвойных и лиственных пород).

 

    Для древесных отделочных материалов важную роль играют эстетические характеристики: цвет, блеск, текстура. Для древесных конструкционных материалов основными являются механические свойства: прочность на растяжение и сжатие (вдоль и поперек волокон), изгиб, сдвиг и др., а также технологические свойства древесины; легкость обработки различными инструментами, способность удерживать металлические крепления, хорошая окрашиваемостъ и склеиваемость и др.

Влажность (W, %) - количество воды, содержащееся в данный момент в древесине. Различают три вида влаги в древесине:

· капиллярную (свободную), содержащуюся в полости клеток и

межклеточном пространстве

· гигроскопическую, находящуюся в стенках клеток;

· химически связанную, входящую в химический состав веществ,

из которых состоит древесина.

По степени влажности  древесину разделяют на:

· мокрую, долго находившуюся в воде (W= 100% и более);

· свежесрубленную (W = 35... 100%;

· воздушно-сухую (W= 15...20%);

· комнатно-сухую (W = 8...13%);

· абсолютно сухую (W = 0).

    Условно стандартной считают влажность, равную 12%. В строительстве разрешается применять древесину с влажностью не более 20%, но следует учитывать, что повышенная влажность в древесине способствует поражению древесины плесенью, грибами, приводит к короблению, усушке и растрескиванию деревянных деталей и конструкций.

     Гигроскопичность древесины – её способность поглощать водяные пары из воздуха. Сухая древесина поглощает влагу, а влажная отдает влагу окружающему воздуху. Влажность воздуха – величина непостоянная, поэтому влажность древесины также может меняться.

    Усушка древесины – уменьшение ее линейных размеров и объема, происходящее при испарении из нее гигроскопической влаги. Неравномерная усушка древесины в различных направлениях вызывает коробление и образование трещин, что уменьшает прочность древесины и снижает ее качество. В строительной практике усушка древесины вызывает образование щелей между деревянными конструктивными элементами, а разбухание приводит к выпучиванию. Для уменьшения водопоглощения и гигроскопичности древесины поверхность деревянных изделий покрывают лакокрасочными материалами.

    Разбухание древесины – увеличение ее размеров и объема при поглощении гигроскопической влаги (оболочками клеток). Из-за неоднородности строения древесина усыхает или разбухает в различных направлениях неодинаково.

Древесина обладает небольшой  теплопроводностью, которая зависит от пористости, направления волокон, плотности древесины, от породы, влажности и температуры. Распространение звука в древесине зависит от породы и направления движения звука: высокая скорость распространения

звука наблюдается вдоль  волокон, медленнее в радиальном направлении и

в 4 раза медленнее в тангенциальном направлении.

      Механические свойства древесины зависят прежде всего от ее плотности, влажности и наличия пороков. Древесина большой плотности имеет более высокую прочность. Увеличение влажности от 8 до 30%, наличие пороков и гнили снижают прочность и твердость древесных материалов и, наоборот, уменьшение количества влаги в рассматриваемых материалах, например от 20 до 8%, заметно повышает их механические показатели.

    

Таблица 3.2 – вторая таблица третьего вопроса. Средние показатели механических свойств древесины хвойных и лиственных пород (при 12%-ной влажности)

 

     Так как древесина имеет неоднородное строение, то и сопротивляется указанным деформациям по-разному. В колоннах, стойках, опорах и т.д. усилия прикладываются к дереву вдоль волокон; на стены срубов, шпалы и т.д. усилия действуют поперек волокон. Древесина плохо сопротивляется напряжениям смятия и скалывания, поэтому древесину ограниченно используют в конструкциях, работающих на растяжение.

     Древесина хорошо сопротивляется изгибу, в связи, с чем ее широко используют для конструкций, работающих на изгиб (балки, стропила, фермы и т.д.). Например, у лиственных пород прочность при изгибе в радиальном и тангентальном направлениях одинакова, а у хвойных пород прочность в тангентальном направлении немного больше, чем в радиальном.

     Твердость. При сравнительно высоких показателях прочностных свойств древесина обладает небольшой твердостью. Твердость ели, сосны, пихты, ольхи составляет 35...50 МПа, а у твердых пород (дуб, береза, ясень, лиственница) – 50...100 МПа.

Древесина хорошо сопротивляется ударным и вибрационным нагрузкам, практически не стареет и этим выгодно отличается от искусственных полимерных материалов, которые в обычных атмосферных условиях подвергаются сравнительно быстрому старению [9,308].

    Потребительские свойства

Древесина обладает комплексом весьма ценных свойств, позволяющих во многих случаях отдавать ей предпочтение по сравнению с другими строительными материалами. Наиболее важными потребительными свойствами древесины как строительного материала являются:

· прочность;

· водостойкость;

· стойкость к агрессивным  средам;

· теплозащитные свойства;

· долговечность и эстетичность;

· безвредность и некоторые  другие.

     Прочность древесины. Древесина как волокнистый материал анизотропна, т.е. имеет различные показатели механических свойств, и, прежде всего прочности вдоль и поперек волокон. Механические свойства древесины зависят также от породы и возраста дерева, которые определяют особенности строения, пороки, влажность. Поэтому их определяют по образцам, без пороков, имеющих стандартные размеры при стандартной (12%) влажности.

Древесина характеризуется  высоким сопротивлением сжатию вдоль волокон, что определяет ее частое применение для работы в этих условиях

(сваи, стены, стропила  ферм и др.). Предел прочности при сжатии значительно меньше, однако достаточно высок и позволяет использовать древесину в этих условиях (железнодорожные шпалы).

      Водостойкость древесины. Прочность древесины при ее водонасыщении изменяется незначительно, но колебания влаги в древесине могут привести к изменению размеров и форм изделий. Уменьшение линейных размеров при высыхании древесины называется усушкой. Наибольшая усушка наблюдается в поперечном направлении волокон, причем она неравномерна: тангентальная усушка в 1,5-2 раза больше, чем радиальная, и достигает 7-12%. Усушка вдоль волокон обычно не превышает 0,1% и во внимание не принимается. Практическое же значение поперечной усушки велико и ее приходится учитывать. Неравномерное изменение размеров древесины способно привести к возникновению внутренних напряжений, результатами которых могут явиться коробление или растрескивание материалов.

      Надежность древесины как материала для сооружения фундаментов, стен, подвалов, чердаков характеризуется ее биостойкостью и огнестойкостью, а материалов для сооружения полов – прочностью при износе.

Гниение древесины возникает  в результате развития в ней грибов, которые

питаются веществом древесины  и вызывают ее разрушение. Для повышения биостойкости древесины ее пропитывают антисептиками. Древесина легко загорается и поэтому считается огнеопасным материалом. Пиломатериалы загораются быстрее, чем круглые лесоматериалы; строганые пиломатериалы загораются медленнее, чем не строганые. Для увеличения огнестойкости древесины ее пропитывают антипиренами, которые делают ее трудновоспламеняемым материалом. Это существенно расширяет области применения лесоматериалов, делает изделия и конструкции из них более пожаробезопасными, а, следовательно, более надежными.