Вопрос58. Свойства древесины

Одним из важнейших свойств древесины является её усадка. Ли­нейные размеры древесины уменьшаются в процессе сушки, а противо­положный процесс - так называемое растрескивание - идёт при погло­щении влаги из воздуха. Эти явления происходят при изменении содержания связанной воды (насыщающей), а содержание свободной (капиллярвой) воды не влияет на изменение объема древесины. Величина объ­емной усадки приблизительно равна объёму связанной (насыщающей) воды, отданной древесиной при сушке. Неодинакова величина усадки при сушке в направлениях оси, лучей и по окружности. Эти величины наименьшие в направлении оси древе­сины (0,12-0,36%), выше в направлении лучей (3-8%) и самые высокие по окружности (6-13%). Разная линейная усадка в направлении лучей и по окружности вызывает коробление досок и изменение формы попе­речного сечения. Более быстрая и большая усадка по окружности, чем вдоль лучей, при сушке является главной причиной растрескивания древесины.

растрескивание легче происходит в более толстых сечениях. Плотность древесины (собственная масса) зависит от степени влаж­ности и пористости. Различают плотность свежесрубленной, воздушно-сухой и полностью сухой древесины. В зависимости от плотности в воз­душно-сухом состоянии различают шесть классов древесины. Механические свойства древесины зависят от направления дейст­вия силы по отношению к волокнам. Различают прочность древесины вдоль и поперёк волокон. Наиболее важными являются прочность при сжатии, изгибе и растяжении. Разница в прочности отдельных пород древесины является следствием их различной плотности. Прочность при растяжении древесины значительна, близка к прочности некоторых цветных металлов, например некоторых бронз и латуней. Однако избе­гают применять деревянные элементы, работающие на растяжение, учи­тывая малую прочность древесины, вызванную напряжениями среза и сжатия в месте закрепления. Прочность древесины при сжатии вдоль волокон в 3 раза меньше, чем при растяжении. Одна из важных характеристик, определяющих пригодность древесины для использования в промышленности – это ее твердость. Твердость древесины растет по мере роста ее плотности. Разделяют пять классов твердости ( по методу Бринелля)

Класс твердости	Порода дерева	ТвёрдостьНВ	σ вмПа
Очень мягкая	Верба, бальза, тополь, осина, пихта, ель, белая сосна	До 3,5	80-100
Мягкая	Береза, ольха, явор (белый клён), липа, лиственница, обыкновенная сосна, красное дерево, платан	3,6-4,9	90-140
Средней твердости	Вяз, орех, черная сосна	5,0-5,9	90-140
твердая	Дуб, ясень, яблоня, груша, вишня, тик	6,0-6,5	100-140
Очень твёрдая	Дуб, граб, бук, тис, белая акация (акация), палисандр	6,6-14,6	120-160
Твёрдая, как кость	Эбонитовое дерево, гваяко­вое дерево, кокос	Более 15,0	-

Для улучшения природных свойств применяют различные методы модификации древесины - наполнение (пропитку) её ткани растворами и расплавами различных веществ, таких как синтетические смолы, лег­коплавкие металлы и сплавы, соли, мономеры и т.д. Например, при на­полнении металлами и сплавами повышается прочность и теплопровод­ность (плотность увеличивается до 6000 кг/м , микротвёрдость повыша­ется до 180 МПа).

Для защиты от гниения применяют пропитку антисептиками -веществами, обладающими противомикробным действием (например, фторид натрия NaF, гексафторсиликат натрия Na₂SiF₆ креозотовое мас­ло, битумная паста и др.).

Стойкость к возгоранию повышают обработкой антипиренаж -огнезащитными красочными составами на основе жидкого стекла, раз­лагающимися при повышенной температуре с образованием бескисло­родной газовой среды, препятствующей горению.

Используется радиационно-химическое модифицирование древе­сины. Полимеризация мономеров и олигомеров в капиллярно-пористой матрице с помощью гамма-облучения позволяет на 50-90% повысить прочностные характеристики.

Эффективный приём улучшения физико-механических характери-стик древесины - это механическое уплотнение с помощью различных устройств. Уплотнённая древесина лигностон (каменное дерево) применяется в машиностроении, её механические характеристики увеличе­ны в 2-3 раза.