Древесные строительные материалы, виды, классификация

Химический состав древесины и коры

Ткань древесной массы создана из клеток. Поэтому все химические компоненты располагаются в клеточных оболочках. Древесина состоит из минеральных и органических компонентов. К минеральным (неорганическим) веществам относятся элементы, которые остаются после сгорания древесной ткани (зола). Их величина составляет 1% от общей массы. По химическому составу эти элементы представляют собой смесь разных солей, растворимых (натрия, калия) и нерастворимых (магния, кальция, железа) в воде.

Остальную часть занимают органические составляющие, занимающие 99% общей массы. Их элементный состав содержит 49 — 50% углерода, 43 — 44 % кислорода, 6 % водорода и 0,1 — 0,3 % азота.

Органические вещества представлены в виде двух групп:

1. Структурные компоненты, образующие структуру клетки (целлюлоза, холоцеллюлоза, гемицеллюлоза, лигнин).
2. Экстрактивные вещества — компоненты, которые можно извлечь из древесины растворителями (экстрагировать). Они не входят в состав клеточной стенки. К ним относятся эфирные масла, красители, дубильные вещества, жиры, пектины. Древесина обязана им запахом, цветом, вкусом, сопротивлению гниению и болезням. Экстрактивные элементы составляют 3 — 5% от общей массы органических компонентов.

Химический состав лиственных пород отличается от хвойных большим содержанием структурных компонентов (гемицеллюлозы), но меньшим содержанием лигнина. В зависимости от географического места произрастания, возраста растения химический состав может меняться в пределах одной породы.

Химический состав коры отличается повышенным содержанием экстрактивных веществ, лигнина и пониженным содержанием целлюлозы. Доля неорганических веществ в общем количестве составляет 10-15 %, это в 10 раз больше, чем в древесине. Преобладающими элементами золы являются кальций (82-95 %), калий, магний.

Кора — ценное растительное сырье:

1. Дубильные вещества незаменимы при выделке кож.
2. Экстрактивные компоненты находят применение в медицине.
3. Кору используют в качестве топлива.
4. Измельченная кора служит основой корокомпостов в сельском хозяйстве.

Разные химические составы коры и древесины приводят к необходимости перерабатывать их раздельно.

Что такое механический процесс обработки

Теперь давайте разберемся, что же представляет собой механический процесс обработки древесины. В данном случае в первую очередь подразумевается тот факт, что в процессе пиломатериалам просто придается нужная форма и размер. При этим древесина, как вещество, остается в неизменном состоянии, то есть никакого химического воздействия на нее не оказывается.

В большинстве случаев древесные материалы обрабатываются так, что нарушаются связи между волокнами древесины. Делается это путем обычного разрезания материала на нужные части, которые в дальнейшем подвергают распилу, строганию и фрезеровке. В некоторых случаях механическую обработку проводят без разрушения волоконных связей. Другими словами, древесину гнут и прессуют. Здесь главная сложность кроется в том, что далеко не любая древесина отличается достаточной пластичностью. Поэтому мастера изначально решают, какому процессу механической обработке можно подвергнуть выбранную древесную породу.

Отметим, что разрезание древесного материала вовсе не обязательно выполняется с образованием отходов в виде стружки. Производство может быть и полностью безотходным. При этом главный показатель качества – это точность размеров изделий, которые получились в итоге. Резка – это один из самых важных технологический процессов, если говорить о механическом способе обработки.

Если же древесину подвергают раскалыванию, то в этом случае она, как правило, просто делится пополам, то есть вдоль волокон. По заданному направлению в этом случае ее разделить не выйдет. Что же касается обработки древесины путем высокого давления на нее, то в этом случае ее:

• гнут;
• изгибают;
• прессуют.

И в этом случае древесину перед тем, как подвергнуть любому из перечисленных воздействий, обязательно пропаривают. Это позволяет сделать ее более пластичной. Отметим, что все гнутоклееные изделия в большинстве случаев делают из фанеры или древесного шпона. Это позволяет получать древесно-стружечные плиты или брикеты. Конечно, чтобы изделие приобрело нужную прочность, его в обязательном порядке подвергают процессу прессования.

Еще один вариант механической обработки древесины – это дробление. В данном случае материалы делятся на части хаотично, то есть никаких четких пропорций и форм не соблюдается в этом случае.

Особенности

При выборе пиломатериалов для изготовления мебели большинство пользователей делают распространенную ошибку — акцентируют внимание только на декоративной составляющей, забывая, что данный материал обладает твердостью, пористостью и влагостойкостью

Например, заготовки из экзотических пород можно обрабатывать только на специальном оборудовании, которое позволит сделать ровный срез, фаски, сгладить углы и выполнить качественную финишную обработку. В то же время выбор легкообрабатываемых пород древесины никак нельзя назвать удачным. Из подобного сырья выходит только мебель-однодневка, которая уже спустя несколько сезонов приобретает поношенный вид.

Помимо прочности, отдельное внимание надо обращать на стойкость к воде, поскольку твердая и прочная древесина совсем необязательно бывает водостойкой. Например, плотный бук в условиях повышенной увлажненности ведет себя весьма капризно, а стойкий к воде тик считается мягким деревом

Выбор древесины для создания мебели всегда индивидуален. Однозначного ответа на вопрос о том, какая древесина лучше, не существует — каждая порода оптимальна в тех или иных условиях. Именно поэтому стоит подробнее рассмотреть особенности использования разных типов дерева.

Где используется?

Массив дерева чаще используется для изготовления мебели. Берется при этом только чистая древесина, не имеющая дефектов. Мебель из такого материала считается элитной и достаточно дорогой.

Это может быть спальный гарнитур, мебель для кухни или прихожей. Спальня, выполненная из такого материала, смотрится очень богато. Это помещение является одним из наиболее часто посещаемых мест, в нем жильцы проводят много времени. Именно поэтому мебель в спальне должна быть удобной, функциональной. Мебель из дерева как раз и является самым приемлемым вариантом для спальни, учитывая экологичность материала, его надежность и красоту.

Важным предметом в спальне является кровать. Существует немало моделей, выполненных из массива дерева. К ним относятся и классические модели стандартной формы, и резные изделия с узорами, кровати с изголовьем или балдахином.

Многие кабинеты и гостиные обставлены роскошной мебелью, сделанной из натуральной древесины. Интересным дополнением к ней станут паркет и потолки, выполненные в одной цветовой гамме. Деревянный подоконник, массивные полы и межкомнатные перегородки органично впишутся в интерьер.

Изготовление панелей для стен является одним из интересных вариантов использования цельного или клееного массива. Элитные лестницы и колонны смотрятся очень красиво из этого материала.

Подходит материал и для изготовления иных предметов. Это могут быть:

• банкетки,
• часы;
• садовые качели;
• витрина;
• тумба;
• поручни;
• ступени;
• сундуки.

Используется материал не только для габаритных предметов в виде мебели, но и в качестве декора. Так, к примеру, зеркало в массивной деревянной раме и декоративные рейки в обрамлении прекрасно впишутся в интерьер, оформленный в классическом стиле. А хлебница из дерева будет органично смотреться на кухне в стиле прованс, деревенском стиле.

Выбирая предметы интерьера из дерева, важно уметь отличать более дорогостоящий материал от дешевого, чтобы понять, насколько цена соответствует данному изделию. Следует присмотреться, каким способом произведено соединение

Самым дешевым вариантом считается использование стыков на клее или на скобах. Также могут применяться соединения типа «интерлок» с зубчатой структурой.

Достаточно выяснить, из какой породы изготовлено изделие, рассмотреть структуру среза, ее внешний вид, разобраться с устойчивостью к царапинам. Получить более прочный мебельный каркас позволит использование дуба. При выборе сосны желательно, чтобы несущие элементы имели толщину более 30 мм.

Чем обработать древесину: средства защиты от гниения, возгорания и насекомых

Материалы и изделия из древесины довольно часто подвергаются возгоранию, гниению и повреждению насекомыми. Чем можно обработать древесину, чтобы надежно защитить материал?

Гниение древесины — это поражение дереворазрушающими грибами.

Возникновение этого процесса возможно при наличии трех условий:

• влажности древесины в пределах 20-60% (древесина влажностью менее 20% и более 60% не гниет);
• температуры воздуха в пределах от +2 до +40 °С (при более низкой и более высокой температуре дереворазрушающие грибы не развиваются);
• повышенной влажности воздуха, препятствующей высыханию древесины.

Лучшими средствами защиты древесины от гниения и насекомых являются антисептики — вещества, препятствующими гниению. Их используют для бани, сауны и других помещений с повышенной влажностью.

Антисептики делятся на четыре группы: масла; масло- и органикорастворимые; растворимые, слабо вымываемые из древесины; водорастворимые, легко вымываемые из древесины.

Одними из лучших средств защиты древесины являются масло- и органикорастворимые антисептики на основе летучих растворителей — пентахлорфенол и нафтенат меди. Антисептирование древесины пентахлорфенолом почти не снижает ее физико-механических свойств. Древесина, пропитанная нафтенатом меди, плохо склеивается, полируется, окрашивается в зеленоватый цвет.

Водорастворимые слабо вымываемые антисептики при пропитке древесины проникают в стенки ее клеток. К наиболее распространенным относится пентахлорфенолят натрия. Специалисты, отвечая на вопрос «чем обработать древесину от гниения», часто советуют использовать состав «Селькур». Он уничтожает деревоокрашивающие и плесневые грибы, не влияет на качество древесины при ее склеивании и окрашивании. Состав «Селькур» защищает древесину от гниения при ее эксплуатации в средах с высокой температурой и влажностью.

К водорастворимым легко вымываемым средствам защиты древесины от гниения и возгорания относятся хлористые и кремнефтористые цинк и натрий, а также препарат ББК-2. Эти антисептики не влияют на физико-механические свойства древесины, за исключением кремнефтористого натрия и хлористого цинка, которые снижают ее прочность. Они применяются в качестве пропитки древесины, не подверженной в процессе эксплуатации постоянному воздействию влаги.

Отличить пропитанную антисептиками древесину от непропитанной можно, если добавить в антисептик пигменты в количестве 0,1% по массе.

Составы водных растворов антисептиков (% по массе):

• кремнефтористый аммоний — 4,9; вода — 95;
• кремнефтористый магний — 4,9; вода — 95;
• кремнефтористый цинк — 4,9; вода — 95;
• хлористый цинк — 4,9; вода — 95;
• пентахлорфенолят натрия — 4,9; вода — 95;
• динитрофенол— 3; кальцинированная сода— 1; вода — 96;
• оксифифенолят натрия — 4,9; вода — 95;
• кремнефтористый натрий — 4; технический аммиак — 1,7 (в пересчете на сухое вещество); вода — 94,2;
• фтористый натрий — 2,2; кремнефтористый натрий — 0,7; вода — 97.

Составы 1 и 8 приготовляют при температуре воды 30-40 ᵒС, остальные — при температуре 95 °С.

Для защиты древесины от насекомых также используют инсектициды: растворы гексахлорана, хлорофоса, метафоса, хлорофоса, медного купороса, различных нафтенатов, а также растворы бурой и серной кислот.

А чем обработать древесину для повышения огнестойкости? Для этого материал покрывают огнезащитными веществами — антипиренами. При нагревании антипирены плавятся, покрывая древесину огнезащитной пленкой, которая перекрывает доступ кислорода. Покрытая антипиренами древесина не горит, а тлеет. К огнезащитным средствам защиты древесины относятся сульфитно-глиняные пасты (глинистые растворы с добавкой солей), хлоридные краски, растворы солей — бура, нашатырь, фосфорнокислый натрий и хлористый цинк.

Виды

Существуют различные классификации пиломатериалов, которые учитывают многие параметры: способ распиловки, прочность, вид сортировки, способ обработки торцов и другое. Главной считается классификация продукции по степени её обработки. Согласно ей изделия подразделяются на несколько видов.

Обрезные

Такие пиломатериалы обрабатываются со всех сторон. Они имеют строганые и шлифованные пласти – широкие части, а также обработанные параллельные кромки. Обзол – дефект обработки – не должен превышать установленных значений. Обрезные материалы имеют несколько категорий качества: отборная, первая, вторая, третья и четвёртая, которые обозначаются соответствующей маркировкой. Они изготавливаются сухими, влажными и влажными с антисептической пропиткой.

Бывают обычными и профилированными, имеющими соединения типа шип-паз. Используются в строительстве несущих и опорных конструкций зданий, кровли, а также для внутренней отделки помещения.

Необрезные

Такие изделия обрабатываются только с двух сторон. Кромки остаются неопиленными, часто содержат кору. Необрезные материалы применяются в основном для строительства вспомогательных и временных сооружений. Они имеют грубую текстуру, отличаются непривлекательным внешним видом и низкой стоимостью. Сорт обычно не определяется. Необрезные пиломатериалы могут использоваться в тематических интерьерах помещений, выполненных в охотничьем стиле.

Они подходят для отделки гаражей, пристроек, сараев. Из-за неровных краёв устанавливаются внахлёст. К необрезным изделиям относится также обапол или горбыль. Это горбатый пиломатериал, получаемый из боковой части бревна. Одна из его сторон является пропиленной, тогда как вторая выпуклая и содержит кору. В настоящее время такие изделия считаются производственными отходами.

Строганые

Это изделия, у которых простроганными являются обе кромки или хотя бы одна пласть. Строгаными могут быть как обрезные, так и необрезные материалы. Впоследствии они подвергаются шлифовке на станках для придания строганой поверхности большей гладкости.

Калиброванные

Это отдельная группа пиломатериалов, которые являются полностью высушенными и обработанными до заданных размеров и характеристик. Такие изделия используются в международной торговле, а также для строительства сооружений, где технические ошибки недопустимы: судостроение, вагоностроение, сооружение опорных и несущих конструкций зданий, кровли.

После изготовления пиломатериалы обрабатываются специальными растворами. Пропитанные антисептиками, инсектицидами и пожаростойкими жидкостями изделия имеют длительный срок эксплуатации, долгие годы сохраняют свои первоначальные качества и внешний вид.

Характеристики древесины

Железные деревья отличаются уникальным строением ствола и еще рядом приведенных ниже, параметров:

1. Кора содержит дубильные вещества, помогающие противостоять появлению грибковых заболеваний и различных паразитов.
2. Волокна ствола спокойно относятся к влиянию кислот и устойчивы к коррозии.
3. Возрастной процесс достигает 200-летний рубеж и способен к дальнейшему росту.
4. Плотность дерева большая и равна — 1 т/м³, при влажности в 12%. Поэтому замедленно развитие старения.
5. Обхват ствола «аксакала» может превышать 200 см.

Обладая такими качествами, растительность способна на выживание в разных климатических условиях. Засуха и обильная влажность не вредят могучим способностям, не способны сломить железный характер.

Общие технические требования

Для определения сортности обрезного и необрезного пиломатериала существуют общепринятые государственные стандарты.

Нормативные требования

Производители древесины опираются на нормативную базу, которая регламентируется такими документами как ГОСТ 24454-80, ГОСТ 8486-86, ГОСТ 2140-81 и т.д. Вся документация содержится в свободном доступе, но некоторыезначениявсе же непонятны людям, далеким от строительной сферы.

Так как на строительные площадки попадают в основном пиломатериалы хвойных пород,то самым основным документом считается ГОСТ 8486-86.

Основные выдержки, на которые стоит обратить внимание:

1. Доски и бруски подразделяются на 5 сортов, брусья — на 4.
2. Влажность древесины должна составлять не более 22%. Высушить влажную древесину практически невозможно.
3. Параметр величины шероховатости установлен до 1250 мкм, а для 4 сорта — 1600 мкм.
4. Номинальная длина изделия должна быть 1,0-6,5 м, а отклонения от нее — от -25 мм до + 50 мм.

ГОСТ 8486-86 Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия

1 файл   440.08 KB

На сорт изделий оказывает сильное влияние критерий по ограничению естественных пороков древесины. Общий список требуемых параметров по ГОСТ составляет более 30 пунктов.

Нормы и ограничения естественных пороков

Для каждого сорта древесины существуют свои нормы и ограничения естественных пороков. Данные характеристики приведены в ГОСТ в виде таблицы.

ГОСТ 24454-80 Пиломатериалы хвойных пород. Размеры

1 файл   109.25 KB

Выдержки из нормативов:

1. Сучки деревьев подразделяют на здоровые, загнившие, кромочные, частично сросшиеся. Каждый сорт древесины имеет строго регламентированное количество сучков.
2. Наклон волокон для высшего сорта не должен превышает 5%, иначе древесине установят 1-й сорт.
3. Для отборного дерева недопустимо наличие крени, плесени, червоточины, грибных и раковых пятен и инородных вкраплений.

Первый класс (отборный сорт)

Этому сорту присваивают обозначение «А». Он является самым ценным, и его стоимость превышает цену за материал второго сорта в несколько раз. Этот материал обычно используют для кораблестроения. Из него делают палубные доски, мачты, каюты. Также может быть использован в автомобилестроении в качестве отделки бортовых конструкций грузовых тягачей.

Древесина первого класса является идеальной, и здесь недопустимы даже самые мелкие сучки. Впрочем, если имеется один большой или два небольших сучка, расположенных друг от друга на расстоянии более двух метров, то такой материал могут отнести к первому классу. А вот гнилые участки не допускаются категорически. Если они есть, то продукт, скорее всего, отнесут уже ко второму классу.

Что касается трещин в структуре материала, то они могут присутствовать: допускается покрытие ими участка древесины не более чем на 10 %. Причем могут быть трещины, образованные в процессе сушки. Волокна дерева должны идти прямо: возможно их отклонение всего на 5 градусов от длины материала. Все эти требования строго соблюдаются при производстве и обработке древесины для отборного класса.

Породы красного дерева

Ассортимент видов достаточно велик. Красное дерево, или как его до сих пор называют, акажу, включает в себя следующие хорошо известные специалистам-краснодеревщикам породы.

Свитения махагони (Swietenia mahagoni) – один из самых редких видов, выращиваемый сегодня на плантациях Цейлона и Филиппин. Имя растение получило в честь австрийского врача и просветителя Герарда ван Свитена. Широколиственное дерево произрастает в тропиках. В высоту способно достигать 50 м, а ширина ствола – до 2 м. Древесина окрашена в красный или бурый оттенок, иногда с коричневым.

Амарант – редкое растение из рода Peltogyne из тропиков Центральной и Южной Америки. Деревья высотой до 25 м имеют стволы до 1 м в поперечнике. Интересны тем, что на спиле их древесина поначалу серовато-коричневая, но при длительном контакте с воздухом приобретает пурпурный или фиолетовый окрас, постепенно переходящий в черный.

Керуинг – дерево из рода диптерокарпус (лат. Dipterocarpus). Вырастает до 60 м в высоту, ствол – до 2 м в поперечнике. Ареал произрастания весьма широк – тропики Юго-Восточной Азии, Индия, Шри-Ланка, Камбоджа, Тайланд. Цвет спила – темно-коричневый с насыщенными пурпурными переливами. Обработка затруднена из-за присутствия в древесине кремнезема и липких смол.

Тик – его называют в ботанических справочниках тектона великая (лат. Tectona grandis). Дерево до 50 м высотой и до 3 м в поперечнике ствола родом из муссонных лесов Юго-Восточной Азии. Является ценным поставщиком ядровой древесины темно-коричневого или желтого цвета с черными или темно-коричневыми полосами. Самый яркий окрас имеют стволы, выросшие в Бирме. Ареал произрастания серьезно влияет на состав древесины, которая из-за этого может легче или тяжелее поддаваться обработке.

Падук – вечнозеленое растение из рода птерокарпус (лат. Pterocarpus). Встречается исключительно в Западной Африке. Малайская разновидность имеет древесину чистого алого цвета иногда с коричневым или коралловым оттенком. Ценится также за то, что стволы до 40 м высотой имеют практически цилиндрическую конфигурацию.

Мербау – дерево из рода Intsia. Удивительное растение вытягивается до 45 м в высоту, сохраняя ствол толщиной всего 1 м. Древесина от светло-коричневого до шоколадного оттенка тверже дуба и не боится никаких древоточцев. Благодаря широкому распространению в Южной Азии, считается одной из самых доступных среди пород красного дерева, поэтому мебельного производства используется для получения шпона, а также в изготовлении дверей, полов, облицовочных материалов.

Красный сандал – птерокарпус сандаловый (лат. Pterocárpus santálinus). Встречается на Цейлоне и в восточно-азиатских тропиках. Высота небольшая – до 7-8 м, а ствол в поперечнике способен достигать 150 м. Растет очень медленно, каждый год прирост идет на утолщение ствола. Древесина этой породы красного дерева имеет насыщенный алый цвет и считается одной из самых дорогих и редких в мире.

Что это такое?

Древесиной называют природное сырье, которое используют для производства разного рода изделий и сооружений. Если говорить об этом материале с точки зрения физики, то древесина – это растительная ткань, состоящая из клеток, которые с высокой плотностью прилегают друг к другу. Из-за этого структура дерева плотная и упругая. Клетки дерева (как и любые другие живые клетки) имеют оболочку. В ней содержится целлюлоза, благодаря которой дерево так прочно. Клетки имеют форму трубки – длинной и узкой, поэтому им дали название волокон.

Древесина обладает свойством удержания тепла. Это происходит благодаря наличию пустот между клетками – именно они задерживают тепло и накапливают его. Непостоянные показатели прочности и веса связаны с тем, какой размер имеют волокна. Чем они более толстые, тем более прочной является древесина.

Рубить дерево проще в направлении, в котором расположены волокна. Обрабатывать легче древесину тех пород, в которых они располагаются параллельно. Кленовые деревья поддаются обработке сложнее, так как в структуре клена имеется тесное переплетение клеток-волокон. Но не только целлюлоза содержится в клетках древесины. В них есть еще очень сложное и загадочное вещество, называемом лигнином. Благодаря ему волокна соединяются между собой. Химическую формулу лигнина ученым вывести пока не удалось, настолько сложной она является.

Дерево имеет уникальные и отличающие его от других материалов оттенок и запах. И то и другое возникает благодаря присутствию в составе смол, масел, в хвойных породах – камеди и иных веществ. Эти же элементы помогают древесине бороться с гниением. Древесина делится на два типа пород – лиственные и хвойные. Обе группы очень большие. Выделяется отдельная группа – однодольные деревья, к ним относят пальму, бамбук.

Свойства и применение лиственных пород

1. Дуб – крайне популярный вид древесины, который устойчив к погодным условиям. Дуб твердый и тяжелый, его не поражают насекомые и грибы. Благодаря большой массе древесины и высокой прочности может использоваться для создания конструкций в строительстве. Также из нее делают окна, двери, фахверк.
2. Бук – твердая порода, которая не подходит для наружного применения из-за сильных деформаций. Может быть использована только внутри здания для устройства паркета, мебели, лестниц.
3. Ясень – эластичный и твердый материал, сочетается и часто применяется вместе с дубом. Является материалом для изготовления полов, мебели.
4. Ольха – мягкое дерево, легко трескается, подходит для производства фанеры, мебели.
5. Клен – плотная и твердая древесина, подходящая для создания паркета, мебели, досок пола.
6. Осина во многом похожа на ольху, легко поддается обработке, используется в резных работах и для изготовления спичек, фанеры, гонта.
7. Белая акация – твердая древесина, имеет желтый цвет, на срезах отчетливо виднеются годичные слои. В сухом виде этот материал обрабатывается сложно, но зато он не трескается, не коробится и является очень упругим, отлично полируется. Под воздействием света акация темнеет. Она часто применяется для изготовления винтов столярных верстаков, колодок строгальных инструментов.
8. Орех – податливая и достаточно твердая древесина с тональными переходами. Древесина очень старого ореха ценится превыше всего. Материал отбеливается в перекиси водорода (до белоснежности), тонируется и может быть окрашен в любые цвета, широко используется при изготовлении мебели.
9. Яблоня – твердая, плотная древесина, которая хорошо полируется, слабо коробится и обрабатывается с помощью режущих инструментов. Используется для создания колодок инструментов.
10. Платан – буро-коричневая древесина, которая в разрезе имеет красивый рисунок волокон. Материал умеренно твердый, хорошо полируется.