24.5 Древесные материалы

Древесина — ценнейшее промышленное сырье и важный конструкционный материал для строительства, горнодобывающей промышленности, железнодорожного транспорта, энергетики и т.д.

Механические свойства древесины зависят от направления действия силы по отношению к волокнам. Различают прочность древесины вдоль и поперек волокон. Наиболее существенными являются прочность при сжатии, изгибе и растяжении. Разница в прочности отдельных пород древесины является следствием их различной плотности. Несмотря на то, что прочность при растяжении древесины значительная, приближенная к прочности некоторых цветных металлов, например некоторых бронз и латуней, в практике избегают применять деревянные элементы, работающие на растяжение, учитывая малую прочность древесины, вызванную напряжениями среза и сжатия в месте закрепления.

Одной из важных характеристик, определяющих пригодность древесины для использования в промышленности, является ее твердость. Твердость древесины растет по мере роста ее плотности.

Плотность древесины (собственная масса) зависит от степени ее влажности и пористости. В зависимости от плотности древесины в воздушно-сухом состоянии различают 6 классов древесины:

• древесина очень тяжелая (более 0,80 г/см³): граб, тис, гваяк, эбен, эвкалипт;

• тяжелая древесина (0,71 — 0,80 г/см'): белая акация (акация), бук, дуб, ясень, орех, груша, слива;

• древесина умеренно тяжелая (0,61 — 0,70 г/см³ ): береза, клен, явор (белый клен), лиственница, вяз;

• легкая древесина (0,51 — 0,60 г/см³ ): каштан, красное дерево;

• умеренно легкая древесина (0,41 — 0,50 г/см³): сосна обыкновенная, ель, пихта, липа, ольха, осина, кедр, тик;

• очень легкая древесина (менее 0,40 г/см³): тополь, белая сосна.

Важным свойством древесины является ее усадка, т. е. уменьшение ее линейных размеров в процессе сушки. Величина усадки при сушке в направлениях оси, лучей и по окружности различна, что является причиной коробление досок и изменение формы поперечного сечения.

Из древесины производят следующие группы материалов.

• Фанеры — тонкие древесные плиты (толщиной 0,4 — 3,0 мм), полученные при внецентренном или окружном срезании различных пород круглой древесины, благодаря чему обычно получаются эффектные послойные узоры.

• Клееные фанеры — плиты, склеенные из нечетного количества фанерных листов, причем волокна в прилегающих слоях находятся под прямым углом. Физические и механические свойства клееной фанеры зависят от породы древесины, качества фанерных слоев, толщины и состава фанеры, вида клея и способа склеивания.

• Древесноволокнистые плиты — плиты, изготовленные из древесных волокон с добавлением или без добавления химических веществ. Они делятся на мягкие (пористые) плотностью менее 400 кг/м³, полутвердые плотностью 400 — 800 кг/м³, твердые плотностью более 800 кг/м³ и очень твердые плотностью более 900 кг/м³. По применению древесноволокнистые плиты делятся на плиты общего назначения и специального назначения (водостойкие, грибостойкие, насекомостойкие и негорючие). Применяются также как декоративные или звукозащитные материалы.

• Костровые плиты — стружечно-костровые и стружечно полученные при склеивании синтетическим клеем под давлением льняных и конопляных костров, а также древесной стружки или опилок.

• Плиты стружечно-цементные — это строительные плиты, получаемые из непромокаемой пропитанной (например, хлоридом кальция) древесной стружки и цемента.

• Другие материалы, например лигнофол (слоистые материал в виде плит, изготовленный из водостойкой фанеры, склеенной синтетическим клеем под давлением), лигностон (древесина, упрочненная прессованием под давлением до 40 МПа при температуре 70 — 160⁰С), щепки (размельченная древесина или отходы лесопильного производства) и мягкая древесина, применяемая в производстве пластмасс и взрывных материалов.

Древесина, независимо от породы, имеет в основном высокую долговечность (интервал, в котором сохраняет свои физические и механические свойства), если находится в сухом, проветриваемом помещении с незначительным перепадом температуры и влажности воздуха. На долговечность древесины оказывают большое влияние условия, в которых она находится:

— биологические факторы (органические — паразитирующие грибы, на- секомые и микроорганизмы);

— физические факторы (атмосферные перепады температуры, влажность воздуха, падения);

— химические факторы (концентрированные растворы кислот или спиртов).

По естественной долговечности древесина делится на три основные

1. Очень долговечная древесина: лиственница, вяз, дуб, тис, кипарис, кедр, белая акация, каштан, орех, эбен, эвкалипт.

2. Среднедолговечная древесина: пихта, сосна, ель, бук, ясень.

3. Недолговечная древесина: береза, явор, капитан, липа, ольха, осина, тополь, верба.

Долговечность древесины можно повысить при сушке, насыщении про- тивогнилостными веществами, насьпцение сухой древесины пропитывающими растворами и покрытие защитными пленками.