Древесина и древесные материалы

Для изготовления мебели, отделки жилых, служебных, парадных и общественных помещений на судах используют красное дерево, клен, орех, грушу, карельскую березу, карагач и другие породы древесины.

Натуральная древесина представляет собой материал ствола между сердцевиной и камбиальным слоем, находящимся под корой (рис. 9.1). Каждый годовой слой состоит из менее прочной ранней (весенней) светлой и более темной и прочной поздней (летней) древесины. Поперек ствола по радиусам поперечного сечения расположены сердцевинные лучи, являющиеся слабыми местами в древесине. Они облегчают раскалывание и служат источником появления трещин.

Сердцевина состоит из рыхлой слабой ткани, ее избегают применять для ответственных деталей. Наружные наиболее молодые наслоения древесины ряда пород (сосны, дуба и др.) имеют более светлый цвет. Такая кольцевая зона называется заболонью (или оболонью) в отличие от темной центральной части — ядра. По сравнению с ядром заболонь более гигроскопична, легче загнивает, менее сучковата, легче гнется. Породы, не имеющие такого различия древесины по цвету, называются безъядровыми (ель, береза и др.).

Рис. 9.1. Поперечный разрез ствола дерева 1 — кора; 2 — луб; 3 — камбий; 4 — сердцевинные лучи; 5 — сердцевина; б — ядро; 7 — заболонь


Рис. 9.2. Основные сечения ствола 1 — торцевое; 2 — радиальное; 3 — тангенциальное

Различают три основных сечения древесины (рис. 9.2): торцевое, радиальное (вдоль оси ствола), тангенциальное (параллельное радиальному сечению, но на достаточном расстоянии от него).

К основным физико-механическим свойствам древесины относятся влажность, объемная масса, прочность, теплоемкость, теплопроводность, электропроводность.

Влажность является важнейшей характеристикой древесины, оказывающей существенное влияние на ее физические и механические характеристики. Повышенная влажность способствует увеличению объемной массы и теплопроводности, снижению прочности, загниванию древесины, затрудняет ее обработку и склеивание. Влажность древесины характеризуется наличием свободной (капиллярной) влаги, заполняющей полости клеток и межклеточные пространства, и связанной (гигроскопической) влаги, содержащейся в оболочках (стенках) клеток. Она определяется по формуле W=[(m1—m0)/m0] 100 %, где m1, m0 — массы влажного и абсолютно сухого образцов, г.

При длительном выдерживании в определенных условиях древесина приобретает равновесную влажность: на открытом воздухе до 10—20 % (воздушно-сухое состояние), в комнатных условиях — 7—10 % (комнатно-сухое состояние). При высушивании в сушильном шкафу при температуре 100—150 °С влажность древесины может быть доведена до 0 % (абсолютно сухое состояние). Состояние древесины, при котором капиллярная влага отсутствует, а гигроскопическая полностью насыщает оболочки клеток, называется точкой насыщения и соответствует влажности примерно 30 %. Древесина, применяемая на судах, должна иметь влажность не более 18 %.

Для возможности сравнения свойства древесины устанавливают при стандартной влажности 15 %, которая представляет собой среднее значение влажности древесины в воздушно-сухом состоянии. При высыхании древесины удаляется в первую очередь свободная влага. При этом размеры клеток не изменяются. Уменьшение содержания связанной влаги вызывает сокращение линейных размеров и объема — усушку. Полная (при удалении всей связанной влаги) усушка в тангенциальном направлении для всех пород 6—10, в радиальном направлении 3—5, вдоль волокон 0,1—0,3 %. Полная объемная усушка — 12—15 %. Неодинаковая величина усушки в различных направлениях приводит к короблению и растрескиванию древесины. Быстрое высыхание толстых древесных материалов может привести к образованию внутренних напряжений и трещин, в особенности при большом градиенте (скорости изменения) влажности. В тонких материалах градиент влажности и внутренние напряжения невелики.