Изменение свойств древесины под воздействием физических и химических факторов
ФГБОУ ВПО НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСВЕННЫЙ
АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АГРОНОМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра ботаники и ландшафтной архитектуры
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА
По дисциплине: «Лесное товароведение»
Студент: Николаева Н.
Группа №: 1308
Проверил преподаватель: Долгушин Г.Н.
Отместка о зачете:
Новосибирск 2016
Вариант 8
Содержание
1.Способы и средства повышения стойкости древесины………………… …3
2.Химические окраски…………………………………………………………...5
3.Изменение свойств древесины под воздействием физических и химических факторов…………………………………………………………………………..7
4.Методы измерений объемов пиломатериалов. Контроль качества, приемка, маркировка…………………………………………………………………….…13
5.Классификация лесных товаров……………………………………………....17
Способы и средства повышения стойкости древесины
Наиболее важное значение имеет повышение био- и огнестойкости древесины. Для защиты древесины от загнивания в службе применяются конструкционные и химические меры, заключающиеся в создании условий, неблагоприятных для развития дереворазрушающих грибов. Для нормальной жизнедеятельности грибов, как уже отмечалось, необходимо, чтобы влажность и температура находились в определенных диапазонах и было достаточно кислорода. Конструкционные меры направлены, главным образом, на создание неблагоприятного для грибов влажностного и температурного режима. На этом же основаны и способы защиты древесины при ее хранении. Так, затопление древесины на период хранения или дождевание (искусственное орошение) способствуют созданию в ней столь высокой влажности, что развитие грибов становится невозможным. Для сохранения высокой влажности древесины бревен на лесосеке их торцы обмазывают гидроизолирующими составами. Как меру защиты древесины от гниения можно рассматривать и ее сушку при условии, что в службе данная древесина не подвергнется увлажнению.
|
|
|
Химические меры защиты заключаются в обработке древесины токсичными для грибов веществами - антисептиками. Защита древесины от возгорания достигается пропиткой ее химическими веществами - антипиренами или нанесением соответствующих покрытий. Введенные в древесину антипирены разлагаются с выделением негорючих газов, оттесняющих воздух от ее поверхности, или кристаллизационной (химически связанной) воды, снижающей температуру горящей древесины. Покрытие при нагревании плавится и обволакивает поверхность древесины пленкой, преграждающей доступ воздуха.
|
|
|
Антисептики должны удовлетворять следующим требованиям:
1) обладать высокой токсичностью к грибам;
2) хорошо проникать в древесину;
3) не ухудшать физико-механических свойств древесины, а также ее способность склеиваться и окрашиваться;
4) быть устойчивыми к вымыванию из древесины;
5) не корродировать металлы;
6) при соблюдении элементарных правил техники безопасности быть безвредными для людей;
7) быть доступными и дешевыми.
Всему комплексу этих требований не удовлетворяет ни один из современных антисептиков В каждом конкретном случае выбирают антисептик, характеристика которого соответствует условиям службы древесины и способам ее защитной обработки. Так, например, опоры линий электропередачи, шпалы необходимо обрабатывать невымываемыми из древесины антисептиками; влияние антисептиков на окрашиваемость древесины в этом случае не имеет значения. Детали домов можно пропитать невымываемыми, но не ухудшающими внешнего вида древесины, антисептиками.
|
|
|
Химические окраски
Химические окраски — это изменение нормального цвета свежезаготовленной или сплавной свежераспиленной древесины в результате химических процессов, которые происходят в клетках древесины под действием воздуха, тепла и света (без участия грибов).
В большинстве случаев химические окраски являются следствием окисления содержащихся в древесине дубильных веществ. В отличие от грибных химические окраски по цвету более равномерны. Они возникают в поверхностных слоях древесины и проникают на глубину 1 — 5 мм.
По мере высыхания древесины некоторые виды химических окрасок значительно выцветают, другие остаются без изменения.
Химические окраски носят названия: продубина, дубильные потеки, желтизна.
Продубина — это красновато-коричневая или бурая окраска расположенных под корой годовых слоев сплавных бревен, кора которых содержит дубильные вещества. Наблюдается продубина на боковой поверхности бревен и на обзолах пиломатериалов.
Дубильные потеки — бурые пятна в виде потеков на поверхности сортиментов тех пород, древесина которых богата дубильными веществами. Образуются потеки вследствие вымывания дубильных веществ и их окисления. Потеки окрашивают древесину на глубину до 1 мм.
Желтизна — поверхностная сплошная лимонно-желтая окраска заболони высушенных пиломатериалов хвойных пород, напиленных из сплавных бревен. На производстве такую желтизну называют сплавной желтизной. Проникает она на глубину 1—3 мм.
При действии на сплавную желтизну 10-процентного раствора едкого натра цвета своего она не изменяет. Этим пользуются в необходимых случаях для отличия сплавной желтизны от сходной с ней по цвету желтизны грибной.
К химическим окраскам относятся также покраснение ольховой древесины, позеленение свежезаготовленной липовой древесины; чернильные пятна, возникающие в местах соприкосновения влажной древесины дуба, бука и других пород, богатых дубильными веществами, с железом (пилой, винтом, гвоздем).
Химические окраски на качество древесины не влияют, некоторые из них могут только портить цвет облицовочной и клееной фанеры.
|
|
|
Изменение свойств древесины под воздействием физических и химических факторов.
Влияние сушки. В процессе сушки происходит воздействие на сырую древесину пара, нагретого сухого или влажного воздуха, токов высокой частоты и других факторов, приводящих в конечном результате к снижению содержания свободной и связанной воды.
Правильно, с соблюдением режимов проведенная камерная сушка древесины дает материал, вполне равноценный получаемому в результате атмосферной сушки. Если же высушивать древесину в камерах слишком быстро и при высокой температуре, то это может не только привести к растрескиванию и значительным остаточным напряжениям, но и оказать влияние на механические свойства древесины.
Сушка древесины в поле токов высокой частоты практически не оказывает остаточного влияния на физико-механические свойства древесины.
Влияние повышенных температур. Первые исследования Н. Н. Чулицкого, проведенные на древесине сосны, ясеня и дуба в абсолютно сухом состоянии, показали, что под действием температуры 80-100 °С в течение 16 сут предел прочности при сжатии вдоль волокон снижается на 5-10%, а ударная вязкость — на 15-30 % (наибольшее снижение обнаружилось у дуба, наименьшее — у сосны). Снижение происходит главным образом в течение первых 2-4 сут действия высокой температуры.
Позднее в ЦНИИМОДе исследовали последствия воздействия температуры 80-140 °С. Было установлено, что механические свойства древесины сосны, лиственницы, березы снижаются с увеличением температуры, продолжительности ее воздействия и влажности древесины.
Ударная вязкость древесины, имеющей низкую влажность, уменьшается с повышением температуры, а при высокой влажности, наоборот, увеличивается (испытывалась древесина в нагретом состоянии).
Нагреванием древесины можно достичь снижения гигроскопичности и способности к последующему разбуханию и усушке, однако такая обработка неизбежно связана со снижением прочности и особенно ударной вязкости.
Воздействие высоких температур приводит к тому, что древесина становится хрупкой. Более сильное снижение ударной вязкости при нагревании древесины лиственных пород некоторые исследователи связывают с повышенным (в 2-3 раза) содержанием пентозанов.
Влияние температуры при разной влажности древесины на ее свойства иллюстрируют результаты опытов ЦНИИМОДа на древесине сосны.
Эти данные показывают, что прочность понижается как с повышением температуры, так и с повышением влажности древесины. Одновременное действие обоих факторов вызывает большее снижение прочности по сравнению с суммарным эффектом от их изолированного воздействия. Влияние влажности наблюдается до предела насыщения клеточных стенок, дальнейшее увеличение влажности практически не отражается на прочности.
Воздействие повышенной температуры происходит при операциях пропаривания или проваривания в воде, применяющихся для увеличения податливости древесины при гнутье, прессовании и т. д. Однако при этом происходит снижение прочности древесины (тем большее, чем выше температура и продолжительнее ее воздействие). Имеются данные о том, что пропаривание древесины хвойных пород снижает прочность при изгибе примерно на 10-20% больше, чем проваривание.
Влияние низких температур. Проведенные А. А. Солнцевым испытания увлажненной до насыщения и замороженной древесины сосны; дуба и березы показали, что ее прочность стала больше при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе в среднем ка 35 %, при скалывании и раскалывании — на 75 %; в то же время ударная вязкость замороженной древесины сосны понизилась почти вдвое, а дуба — на 9 %.
Влияние температуры, изменяющейся от +100 до -80 °С, на прочность при сжатии вдоль волокон древесины сосны. Для области положительных повышенных температур использованы данные Ф. П. Белянкина, а для отрицательных температур — данные М. Д. Бойко (за 100% принята прочность при влажности 0% и температуре 0°С). Характер влияния положительных температур одинаков для абсолютно сухой и мокрой древесины. В то же время при отрицательных температурах прочность мокрой древесины резко возрастает с понижением температуры до -25-30°С, после чего повышение прочности замедляется. При указанных температурах образуется уже столько ледяных включений, что они обеспечивают достаточную устойчивость стенок клеток.
Влияние ионизирующих излучений. Гамма-облучение, по данным А. С. Фрейдина (ЦНИИМОД), оказывает наименьшее влияние на сопротивление древесины сжатию. Значительно больше снижается при этом прочность на скалывание и еще сильнее падает сопротивление статическому изгибу. При двух последних видах испытаний древесины сосны резкое снижение прочности (на 20-24 %) наблюдается уже после дозы 50 Мрад. При дозе облучения в 100 Мрад прочность снижается вдвое. Прочность при статическом изгибе после дозы облучения 500 Мрад составляет немногим более 10 %. Прочность на сжатие вдоль волокон при такой дозе снижается примерно на 30%, а доза облучения 100 Мрад практически не оказывает на нее влияния. Наиболее сильно влияет облучение на ударную вязкость древесины. У древесины сосны после облучения дозой 50 Мрад ударная вязкость снизилась более чем в 2 раза.
Наиболее легко разлагаются гемицеллюлозы (в первую очередь пентозаны), более радиационно стойким веществом является целлюлоза, радиационная устойчивость лигнина еще выше. Поскольку лигнин лучше, чем целлюлоза, сопротивляется сжимающим нагрузкам, облучение меньше снижает прочность древесины именно при сжатии вдоль волокон.
Использование радиоактивных изотопов для контроля технологических процессов обработки древесины вызывает ее облучение, однако доза облучения в миллионы раз меньше той, которая приводит к заметному снижению прочности. Применяемая лучевая стерилизация (смертельная доза для грибов и насекомых примерно 1 Мрад) практически не снижает механические свойства древесины.
Влияние кислот, щелочей и газов. Воздействие на малые образцы комнатно-сухой древесины серной, соляной и азотной кислот концентрацией 10% при температуре 15-20°С приводит к снижению прочности при сжатии вдоль волокон и статическом изгибе, ударной вязкости и твердости в среднем на 48 % для ядра лиственницы и сосны и на 53-54 % для ели (спелая древесина), бука и березы.
При воздействии на древесину в течение 4 недель щелочей были получены следующие данные: 2%-ный раствор аммиака почти не оказал влияния на прочность при статическом изгибе лиственницы, сосны, ели, но прочность дуба и бука снизилась на 34 %, а липы — почти вдвое; 10%-ный раствор аммиака снизил прочность лиственницы на 8 %, сосны и ели — на 23 %, а лиственных пород — почти втрое. Едкий натр оказал более сильное влияние.
Таким образом, прочность древесины лиственных пород снижается под влиянием кислот и щелочей в значительно большей степени, чем хвойных.
Газы (SO2, SO3, NO, NO2) при длительном воздействии на древесину изменяют цвет последней и постепенно разрушают ее. При увлажнении древесины разрушение происходит интенсивнее. Смолистость уменьшает вредное влияние газов, а синева способствует поражению.
Влияние речной и морской воды. Испытания топляковой древесины из бревен сосны, ели, березы и осины показали, что после пребывания в речной воде в течение 10-30 лет прочность древесины практически не изменилась. Этот вывод был получен на основании сравнения данных топляковой древесины со средними данными обычной древесины тех же пород. Однако более длительное пребывание в воде вызывает снижение прочности наружных слоев древесины (толщиной 10-15 мм). В то же время в более глубоких слоях прочность древесины оказалась не ниже норм, допускаемых для здоровой древесины.
Пребывание в воде на протяжении нескольких сотен лет сильно изменяет свойства древесины. В зависимости от времени нахождения под водой цвет древесины дуба меняется от светло-коричневого до угольно-черного вследствие соединения дубильных веществ с солями железа. Древесина образующегося таким образом мореного дуба, пластичная в насыщенном водой состоянии, становится хрупкой после высушивания (усушка и разбухание ее в 1,5 раза больше, чем обычной древесины), при сушке склонна к растрескиванию. Прочность при сжатии, статическом изгибе и твердость снижаются примерно в 1,5 раза, а ударная вязкость — в 2-2,5 раза.
Эти выводы были в основном подтверждены результатами последних исследований МГУЛ (автор совместно с Я. Н. Станко, Л. В. Поповкиной) топляковой древесины, пребывавшей в речной воде сравнительно непродолжительно (15-20 лет) (лиственница, береза), так и длительно — до 1000 лет (дуб). Возраст мореного дуба определяют по повышению зольности древесины или радиоуглеродным анализом. Увеличение усадки древесины мореного дуба объясняется сморщиванием (коллапсом) клеток, толщина стенок которых существенно уменьшается. Точно определить, насколько изменились показатели свойств древесины из-за пребывания в воде, нельзя, так как неизвестны величины этих показателей до затопления древесины. Для установления возможности использования топляковой древесины проводят ее испытания и определяют степень отклонения полученных данных от справочных.
Сравнительные испытания показали, что прочность заболонной древесины сосны после пребывания в течение года в 3%-ном растворе морских солей снизилась при сжатии вдоль волокон на 15%, при растяжении вдоль волокон — на 10%, скалывании — на 5 %, ударная вязкость снизилась на 26 %. Механические свойства ядровой древесины после пребывания в растворе солей не изменились.
У древесины отрезков сосновых свай, взятых из сооружений морских портов в Баку и Махачкале и прослуживших в воде около 30 лет, показатели механических свойств оказались существенно снижены по сравнению с нормальной древесиной. Хотя из-за возможного несовпадения исходных свойств материала сопоставление условно. С. И. Ванин отмечает снижение прочности при растяжении вдоль волокон на 40-60%, при статическом изгибе — на 60-70%.
Следовательно, морская вода через сравнительно короткое время оказывает заметное влияние на прочность и ударную вязкость древесины.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 421; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!