Лекция по теме 7 Древесина и лесные товары. Лекция по теме Древесина и изделия из неё
 Скачать 1.53 Mb.
|
|
Лекция по теме «Древесина и изделия из неё» По объему лесных ресурсов Российская Федерация занимает первое место в мире, обладая 1/5 частью ле2 сов планеты. Свыше половины ее приходится на хвойные насаждения. Общий запас древесины составляет 82 млрд м3, или 21 % мировых запасов древесины. Леса произрастают в четырех географических регионах - европейской части, Западной Сибири, Восточной Сибири и Дальнем Востоке. Россия занимает пятое место в мире по объемам заготовки леса РФ в 2018 году заготовила 236 млн куб. м древесины. Это значительно больше, чем в прошлом году, и динамика каждый год положительная. (Объем незаконной лесозаготовки – 20–40 млн м3 в год). При этом экспорт круглого леса стабилизировался на уровне 19-20 млн куб. м. Основной объем древесины - примерно 220 млн куб. м - перерабатывается внутри РФ В 2007 году правительство объявило о введении с 2009 года заградительных пошлин на экспорт необработанного леса. В июле 2007 года они выросли с 6,5 до 20%, а в 2009 году – до 25%, после чего экспорт круглого леса резко упал – с 50 млн м3 до 35 млн м3 уже в 2008 году и до 19,8 млн м3 в 2009 году, когда протекционистские меры наложились еще и на мировой финансовый кризис С 2012 года, когда Россия вступила в ВТО, ставка 25% действует только для азиатских рынков. В 2018 году было экспортировано примерно 13% всего произведенного объема, тогда как в 2009 году – 21%. В 2019 году эта доля может снова сократиться. Более 30% экспорта леса приходится на Дальневосточный федеральный округ), после 2009 года стала увеличиваться доля Северо-Западного ФО, а доля Сибирского ФО, наоборот, уменьшается. Основным направлением экспорта по-прежнему является Китай. В январе-декабре 2018 года Россия снова увеличила экспорт пиломатериалов как в стоимостном, так и в натуральном выражении. Об этом свидетельствует таможенная статистика, опубликованная Федеральной таможенной службой РФ. За 2018 год российские предприятия экспортировали 19,232 млн тонн пиломатериалов, что на 6,7% больше, чем за аналогичный период предыдущего года. Объем экспорта российских пиломатериалов в стоимостном выражении также увеличился — на 14,2% до $4,503 млрд. В свою очередь, экспорт круглого леса из России снизился в натуральном выражении, но вырос — в стоимостном. В январе-декабре 2018 года объем экспорта российского леса составил 19,033 млн м3, снизившись на 2,1% по отношению к аналогичному периоду предыдущего года. Общая стоимость экспортированного Россией леса в январе-декабре 2018 года составила $1,488 млрд, что на 1,3% больше, чем в 2017 году. В 2019 году российский ЛПК затормозил, но не так сильно, как мог бы в таких условиях. Однако экспортная выручка российского ЛПК в 2019 г. сократилась на 8,36% до $12,27 млрд. Выпуск продукции ЛПК в рублевом выражении сократился всего на 0,73%, в то время как основные продукты упали в цене на 25-40%. Снижение цен было компенсировано увеличением объёмов отгрузки. Экспорт пиломатериалов из России вырос на 4,52%, OSB: +4,08%, фанеры: +2,65%, пеллет: +28% и др. Производство деревообрабатывающей отрасли демонстрирует устойчивый рост в ушедшем году. Индекс по выпуску продукции сектора «Деревообработка» в 2019 г. увеличился на 5,3%. Отметим, что годом ранее данный показатель составил 110%. Наиболее высокие показатели роста в деревообрабатывающей отрасли России за истекший год демонстрирует производство пеллет, объемы увеличены на 16,4% до 1,6 млн. тонн. Продолжается рост в секторе лесопиления, в 2019 г. объемы распиленной древесины выросли на 13,6% до уровня 29,9 млн. м3. Умеренные темпы роста в 2019 году зафиксированы в секторе «Древесные плиты» — продолжен рост выпуска плит ДВП — в 2019г. объемы увеличились на 5%, составив 682 млн. м2. Также продолжился рост выпуска плит ДСП — производство увеличилось на 2% до уровня 10 млн. м2. Немного выросло производство фанеры, рост составил 1,5% до 4,1 млн. м3. В 2019 г. на 8,3% стали выше объемы выпуска деревянных дверей, в то же время существенно упали производственные показатели по выпуску деревянных окон, спад свыше 20%. Строение и свойства древесины Древесина – ткань высших растений, состоящая из высокомолекулярных и низкомолекулярных экстрагирующих (кислот, смол, эфирных масел, стеаринов) и минеральных веществ. Химический состав древесины – 50,9углерода, 43 кислорода, 6,4 водорода и 0,1 азота. Ствол дерева является основной частью, дающей от 60 до 90% деловой древисины. Нижнюю, толстую часть ствола называют комлем. Верхнюю, более тонкую часть ствола называют вершиной. На поперечном или торцевом разрезе видно строение ствола дерева: Сердцевина расположена в центре, имеет рыхлое строение, подвержена быстрому загниванию. Диаметр 3-4 см у хвойных пород, у лиственных больше. Ядро наиболее ценная часть древесины. Имеет более тёмную окраску и пониженную влажность, более плотная и твёрдая. Меньше подвержена загниванию. Заболонь состоит из молодых клеток, отличается меньшей плотностью. Сокодвижение происходит по этой части. Камбий тонкий слой живых клеток, которые образуют годовые кольца. Расположен сразу под корой. Кора состоит из наружнего пробкового слоя и внутреннего лубяного. Защищает внутреннюю часть от атмосферных влияний и механических повреждений. Макроскопическое строение древесины Строение и свойства древесины рассматривают в трёх разрезах: торцевом, радиальном, тангенциальном. 1. Торцевой – это разрез поперёк ствола 2. Радиальный – вдоль волокон по оси через сердцевину 3. Тангенциальный – вдоль оси ствола на различном расстоянии от сердцевины (по хорде). На торцевом разрезе строение древесины представлено в виде концентрических наслоений, называются годовыми кольцами или слоями. На радиальном – в виде параллельных линий от годовых слоёв. На тангенциальном – вид овальных линий, сходящихся в центре и расходящихся по краям. Основные части ствола На торцевом срезе различают основные части ствола: кору, камбий, древесину с сердцевинной трубкой. У отдельных видов заметны сосуды, сердцевинные лучи и смоляные ходы. Кора Кора состоит из наружного слоя – корки, внутреннего – луба. Наружный слой более развит, он пористый и менее теплопроводный. В лубе откладывается на зиму питательные вещества, по нём их поток движется. Кора ежегодно нарастает в толщину и постоянно отпадает. Её используют для получения дубильных экстрактов и для изготовления теплоизоляционных пробковых плит. Их луба липы получают мочало, рогожу. Камбий Камбий расположен под корой, он тонкий и невидим невооружённым глазом. Он состоит из живых клеток, за счет деления которых происходит рост дерева. Рост дерева происходит весной, летом, осенью ( при не ниже 2 С). При росте дерева в сторону сердцевины откладывается в 10 раз больше клеток, чем в сторону коры. Клетки, образующиеся весной более крупные, рыхлые и светлые, а летом и осенью более мелкие, плотные и тёмные. Ствол дерева является основной частью, дающей от 60 до 90% деловой древисины. Нижнюю, толстую часть ствола называют комлем. Верхнюю, более тонкую часть ствола называют вершиной. На поперечном или торцевом разрезе видно строение ствола дерева: Сердцевина расположена в центре, имеет рыхлое строение, подвержена быстрому загниванию. Диаметр 3-4 см у хвойных пород, у лиственных больше. Ядро наиболее ценная часть древесины. Имеет более тёмную окраску и пониженную влажность, более плотная и твёрдая. Меньше подвержена загниванию. Заболонь состоит из молодых клеток, отличается меньшей плотностью. Сокодвижение происходит по этой части. Камбий тонкий слой живых клеток, которые образуют годовые кольца. Расположен сразу под корой. Кора состоит из наружнего пробкового слоя и внутреннего лубяного. Защищает внутреннюю часть от атмосферных влияний и механических повреждений. Все древесное породы принято делить на ядровые и заболонные. Ядровые породы в центре ствола имеют яркоокрашенную часть – ядро, имеющую более низкое значение влажности, чем на периферии. Так, у хвойных ядровых пород влажность ядра не превышает 40 % в любое время года ( лиственница, сосна, кедр, тополь, яблоня, дуб, ясень и др.) Периферийная светлая часть ствола вокруг ядра называется заболонью. По заболони движется восходящий поток воды и растворов минеральных солей от корней к кроне. Ширина заболони – характерный признак разных пород. Заболонь имеет существенно более высокую влажность, чем ядро. Древесные породы, имеющие по всей ширине ствола одинаковую окраску и равномерную высокую влажность, называют заболонными (береза,клен,ольха) Кроме ядровых и заболонных пород выделяются спелодревесные породы, характеризующиеся ровным светлым цветом древесины по всему сечению ствола, но влажность таких растущих деревьев такая же, как у ядровых хвойных пород. К спелодревесным относятся ель, пихта, осина, бук. Годичные слои образуются в результате ежегодного прироста по диаметру ствола и состоят из двух зон: ранней и поздней. Ранняя зона – светлая (более рыхлая) – образуется в первую половину вегетационного периода (до середины июля), поздняя – темная (плотная) – во второй половине вегетационного периода (июль-август). На поперечном (торцевом) разрезе ствола годичные слои видны в виде концентрических линий (колец), на радиальном – в виде параллельных, на тангентальном – конусообразных линий. Сердцевинные лучи. На поперечном разрезе имеют вид светлых или темных радиальных линий, идущих от центра к периферии. На радиальном разрезе сердцевинные лучи имеют вид полос, блестящих лент и пятен различного размера, расположенных поперек годичных слоев, на тангенциальном – небольших черточек и штрихов темного цвета. В зависимости от ширины сердцевидные лучи делят на три группы: - очень узкие, незаметны невооруженным глазом, например, у березы и осины; - слабо заметные (клен, липа);
Сосуды. Встречаются только у лиственных пород. По размерам делятся на крупные, хорошо заметные невооруженным глазом, и мелкие, незаметные или слабо заметные. В зависимости от расположения сосудов по годичному слою лиственные и древесные породы бывают кольцесосудистые и рассеяннососудистые. Смоляные ходы. Встречаются только у хвойных пород. Представляют собой межклеточные каналы, заполненные смолой. Есть вертикальные и горизонтальные смоляные ходы, которые соединены между собой и образуют единую смоляную систему. Более крупные смоляные ходы – в древесине кедра, они могут быть видны в виде смоляных точек на поперечном разрезе и в виде продольных черточек – на радиальном. Горизонтальные смоляные ходы проходят по сердцевинным лучам и невооруженным глазом не заметны. Около трети смоляных ходов сосредоточено в поздней зоне годичного слоя. Признаки классов древесины Хвойные породы Годичные слои хорошо заметны на всех срезах из- за разницы в цвете между ранней и поздней зонами годичных слоев. Ранняя древесина более рыхлая и светлая, а поздняя более темная и плотная. Сердцевинные лучи узкие, почти незаметные на всех срезах. У некоторых пород имеются смоляные ходы, видимые на продольных срезах в виде темных продольных штрихов Лиственные кольцесосудистые породы Годичные слои хорошо заметны на всех срезах из-за разницы в строении между ранней и поздней зонами годичных слоев. Крупные сосуды группируются в ранней зоне, образуя сплошное пористое кольцо, а мелкие сосуды сосредоточены в поздней зоне и образуют там различные рисунки в виде точечек, черточек, волнистых линий или язычков пламени Крупные сосуды на продольных срезах имеют вид длинных глубоких бороздок, придающих поверхности шероховатость. У некоторых пород хорошо заметны сердцевинные лучи. Все породы ядровые Лиственные рассеянно-сосудистые породы Годичные слои едва заметны на всех срезах вследствие однородности строения и окраски ранней и поздней зон годичного слоя. Сосуды равномерно распределены по всей ширине годичного слоя. Переход от ранней зоны к поздней плавный, незаметный. Сердцевинные лучи очень узкие или узкие. Породы ядровые, спелодревесные и заболонные.Часто встречается ложное ядро Физические свойства древесины: влажность - условно стандартной считают влажность, равную 12%. В строительстве разрешается применять древесину с влажностью не более 20%; усушка - уменьшение ее линейных размеров и объема, происходящее при испарении из нее гигроскопической влаги; разбухание - увеличение ее размеров и объема при поглощении гигроскопической влаги (оболочками клеток). Из-за неоднородности строения древесина усыхает или разбухает в различных направлениях неодинаково. истинная и средняя плотность, пористость, теплопроводность. Механические свойства древесины Прочность - способность материала сопротивляться разрушению под действием внешних сил(древесина большой плотности имеет более высокую прочность). Древесина хорошо сопротивляется изгибу, в связи, с чем ее широко используют для конструкций, работающих на изгиб (балки, стропила, фермы и т.д.). Твердость - способность материала сопротивляться проникновению в нее более твердого тела (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). Достоинства древесины как конструкционного материала Способность легко обрабатываться режущими инструментами. Способность хорошо склеиваться. Наличие хороших теплоизоляционных свойств. Способность гасить вибрации. Способность сопротивляться действию внешних сил. Способность удерживать металлические и другие крепления. Резонансная способность. Звукоизолирующая способность. Малая теплопроводность. Высокая морозостойкость. Стойкость в среде, агрессивной даже для стали и бетона. Наличие декоративных свойств. Экологически чистый материал НЕДОСТАТКИ ДРЕВЕСИНЫ Неоднородность строения. Анизотропия, то есть различие свойств древесины в разных структурных направлениях. Наличие пороков. Способность усыхать и разбухать. Способность коробиться и растрескиваться. Способность загнивать. Способность возгораться Лесоматериалы – материалы из древесины в круглом и/или обработанном виде, получаемые путем поперечного деления на бревна ствола поваленного дерева, очищенного от сучьев и вершины, а также в результате продольного деления бревен на пилопродукцию. (ГОСТ 32714-2014 Лесоматериалы. Термины и определения) Круглый лес Раскряжёвкой стволов получают круглый лес. При подсчёте объёма диаметр ствола измеряют в тонком конце и в толстом без коры, и принимают средний размер. Ассортимент раскряженного леса: 1. Бревно от 12 см в тонком конце, длина 4-15 м. 2. Подтоварник 8-14 см, длина 4-6,5м. 3. Слега 8-12 см в тонком конце, длина 2-6 м. 4. Жердь 3-7 см в тонком конце, длина 3-7 м. 5. Кол 3-6 см в тонком конце, длина 1-6 м. 6. Тонкая жердь 3-4 см средний диаметр, длина 3-8 м. В процессе раскряжевки (поперечного деления) из хлыстов получают различные виды круглых сортиментов (лесоматериалов установленного назначения). ). В зависимости от толщины различают: тонкомерный сортимент, имеющий толщину в верхнем отрезе без коры от 2 до 13 см при измерении с градацией 1 см; среднетолщинный – от 14 до 24 см при измерении с градацией 2 см; крупномерный сортимент – от 26 и более при измерении с градацией 2 см. В зависимости от длины различают: короткомерный сортимент длиной до 2 м включительно; сортимент средней длины – от 2 м до 6,5 м включительно; длинномерный сортимент – более 6,5 м; долготье – отрезок хлыста, имеющий длину, кратную длине получаемого сортимента с припуском на разделку (поперечную распиловку). Круглые лесоматериалы поставляются в виде бревен (круглый сортимент для использования в круглом виде или в качестве сырья для выработки пиломатериалов общего назначения), кряжей (круглый сортимент для выработки специальных видов лесной продукции), чураков (это короткомерный круглый сортимент, длина которого соответствует размерам, необходимым для обработки на деревообрабатывающих станках). Балансы - круглые или колотые сортименты, предназначенные для производства целлюлозы и древесной массы. Пиломатериалами называют пилопродукцию определенных размеров и качества с двумя плоскопараллельными пластями. По форме поперечного сечения пилопродукция делится на брусья, бруски, доски, шпалы, обапол. Брусья — пиломатериалы толщиной и шириной 100 мм и более. Соответственно числу пропиленных сторон брусья бывают двухкантные (рис. 1 а), трехкантные (ванчесы) (рис. 1 б) и четырехкантные (рис. 1 в). Бруски (рис. 1 г) — пиломатериалы, имеющие толщину до 100 мм и ширину не более двойной толщины. Доски (рис. 1 д) — пиломатериалы толщиной от 16 до 100 мм и шириной более двойной толщины. Рис. 1. Основные виды пиломатериалов: а, б, в — брусья двух-, трех- и четырехкантные, г — брусок, д — доска, е, ж — шпалы, з — обапол горбыльный, и — обапол дощатый Шпалы (рис. 1 е, ж) — пилопродукция в виде бруса, предназначенная для укладки под рельсы железных дорог. Обапол (рис. 1 з, и) — пилопродукция, получаемая из боковой части бревна и имеющая одну пропиленную, а другую непропиленную поверхности. Плоские бруски, тонкие узкие доски называют рейками. Пиломатериалы с прямоугольным сечением, тонкие и короткие называют дощечками и планками. По характеру обработки пиломатериалы разделяют на необрезные, обрезные и односторонне обрезные. Пиломатериалы, имеющие вместо кромок боковую поверхность бревна, называют необрезными (рис. 2 а); пиломатериалы, у которых все четыре стороны пропилены, а величина обзола (часть поверхности бревна, оставшаяся на пиломатериалах) не превышает допускаемых размеров, называют обрезными (рис. 2 б). Рис. 2. Виды досок и их элементы: а - необрезная боковая, б - обрезная, в - обрезная с тупым обзолом, г - необрезная с острым обзолом, д — центральные, е — сердцевинные; 1— пласть, 2 — кромка, 3 - ребро, 4 – торец . Пиломатериалы имеют следующие элементы: пласти, кромки, ребра, торцы. Пласть — (1б) продольная широкая сторона пиломатериала, а также любая сторона пиломатериалов квадратного сечения. Пласть, отличающаяся наибольшей чистотой в отношении качества древесины и обработки, называется лучшей, противоположная ей — худшей; в экспортных пиломатериалах пласть, обращенная к сердцевине, называется внутренней, а обращенная к заболони — наружной. Кромка — (2б) продольная узкая сторона пиломатериалов. Ребро — (3б) линия пересечения пласти и кромки пиломатериалов. Торец — (4б) концевое поперечное сечение пиломатериалов. Шпон Шпон — листы толщиной от 0,4 до 1,5 мм, которые получают лущением или строганием отрезков ствола на специальных станках. Отрезки ствола для ослабления связи между отдельными волокнами древесины предварительно распаривают. Процесс лущения напоминает развертывание рулона бумаги. Листы шпона, полученные лущением, используют для изготовления клееной фанеры древеснослоистых пластиков, гнутоклееных деталей, облицовки древесноволокнистых, древесностружечных и столярных плит. Лущеный шпон получают из березы, ольхи, бука, дуба, ясеня, липы, сосны и других пород и подразделяют на три сорта — 1, 2 и 3-й. Фанера клееная Фанеру клееную получают при склеивании от 3 до 13 листов шпона. Листы шпона располагают так, чтобы направление волокон в смежных слоях было взаимно перпендикулярным, что обеспечивает однородность физико-механических свойств фанеры, уменьшает усушку, коробление и растрескивание изделий из нее. Листы шпона склеивают альбумин-казеиновыми и смоляными клеями. В зависимости от того, какой клей применяют, фанеру делят на марки ФСФ, ФК и ФБА. Фанера марки ФСФ, склеенная фенолформальдегидными клеями, имеет повышенную водостойкость и используется при повышенной влажности. Фанеру марок ФК склеивают карбамидными клеями, а ФБА — альбумин-казеиновыми, она характеризуется средней водостойкостью. Плиты Плиты столярные выпускают в виде щитов, собранных из брусков хвойных и лиственных пород, которые склеивают или скрепляют рейками либо шпоном. Щит оклеивают с обеих сторон шпоном. Плиты, поверхность которых оклеена строганым шпоном, называются облицованными. Для приклеивания шпона применяются белковые клеи или искусственные смолы. Для изготовления мебели используют плиты, шлифованные с обеих сторон. Их применяют для боковых стенок, дверок, крышек столов и других конструктивных элементов передвижной и встроенной мебели. Щиты мебельные Щиты мебельные представляют собой рамку, облицованную с обеих поверхностей шпоном и реже текстурной бумагой или обыкновенной клееной фанерой. Середину заполняют стружками, щепой или опилками, пропитанными карбамидной смолой. Используют их для внутренних стенок, крышек, дверей и других элементов кухонной мебели, которые отделывают непрозрачными покрытиями или прозрачными по третьей категории. Древесные слоистые пластики Древесные слоистые пластики применяют для облицовки лицевых и особенно рабочих поверхностей мебели, а также для отделки стен, перегородок, дверных полотен и других элементов жилых помещений. Пластики получают склеиванием нескольких листов шпона смоляными клеями при высоком давлении и температуре. Число слоев зависит от толщины пластика и шпона. Древесно-стружечная плита (ДСтП, неофициально — ДСП) — листовой композиционный материал, изготовленный путем горячего прессования древесных частиц, преимущественно стружки, смешанных со связующим неминерального происхождения с введением при необходимости специальных добавок (6—18 % от массы стружек) на одно- и многоэтажных периодических прессах (0,2—5 МПа, 100—140 °С) или в непрерывных ленточных, гусеничных либо экструзионных агрегатах. ГОСТ 10632-2014 Плиты древесно-стружечные. Технические условия Древесно-волокнистые плиты или ДВП (другое название — Оргалит) — материал, получаемый горячим прессованием массы либо сушкой древесно волокнистого ковра (мягкие ДВП), состоящей из целлюлозных волокон, воды, синтетических полимеров и специальных добавок. ДВП бывают трех типов: мягкие (марка обозначается буквой "М"), твердые ("Т") и сверхтвердые ("СТ"). Наиболее распространенной маркой древесноволокнистой плиты является ТСН-40 — твёрдая плита, высокой прочности . ГОСТ 34026-2016 Плиты древесноволокнистые. Определение, классификация и условные обозначения ГОСТ 4598-2018 Плиты древесно-волокнистые мокрого способа производства. Технические условия Древесноволокнистая плита средней плотности (МДФ, HDF (нем.), MDF - Medium Density Fiberboard (англ.)) изготавливается путем сухого прессования мелкодисперсной древесной стружки при высокой температуре и давлении. Плиты МДФ – технологичный материал, хорошо обрабатывается резанием, пилением, имеет гладкую, однородную поверхность, легко окрашивается и облицовывается. Применяется в основном для фасадных элементов мебели , которые могут иметь кромки различной формы и элементы резьбы. Ориентированно-стружечная плита OSB (Oriented Strand Board) - перспективный материал, состоящий из нескольких слоев ориентированной крупноразмерной древесной стружки, склеенной и спрессованной с добавлением карбамидоформальдегидных смол, причем полоски щепы в наружных слоях располагаются вдоль главной оси плиты, а во внутреннем слое - перпендикулярно. Плиты OSB характеризуются стабильностью размеров, высокой устойчивостью к атмосферным условиям, устойчивостью к ударам, к изгибу, к скалыванию, хорошей звукоизоляцией, легкостью обработки. ГОСТ 32567-2013 Плиты древесные с ориентированной стружкой. Технические условия |