Древесные материалы

Степень пораженности древесины этим пороком определяют количеством отверстий на 1 м лесоматериала, а в фанере — количеством отверстий на один лист. Кроме того, следует отметить дефекты, которые возникают в основном при неправильных режимах обработки древесины.

Инородные включения и дефекты, деформации.

Трещины усушки образуются в срубленной древесине и пиломатериалах при несоблюдении установленного режима сушки. Различают трещины торцевые, пластевые, кромочные, сквозные. Трещины усушки имеют меньшую толщину, чем метиковые и морозные, но также снижают прочность и сортность древесины.

Покоробленность – искривление пиломатериала, возникающее при распиловке, сушке и хранении. Различают простую и сложную покоробленность. Поскольку покоробленность изменяет форму пиломатериалов, то она затрудняет их обработку и использование по назначению.

Механические  повреждения при обработке древесины — отщеп, скол, вырыв и другие также затрудняют использование ее по назначению.

Полуфабрикаты из древесины.

Материалы и изделия  из древесины разделяют на несколько  групп: лесоматериалы, получаемые путем  механической обработки дерева; модифицированная древесина, обработанная синтетическими смолами, прессованная, пластифицированная аммиаком и др.; древесные изделия  — фанера, столярные плиты, древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты, древесно-слоистые пластики и др.

Лесоматериалы подразделяются на круглые, пиленые, лущеные, фрезерованные (строганые), колотые и побочные продукты — опилки, стружки, щепа, древесная мука.

Круглые лесоматериалы, т. е. стволы поваленного дерева, очищенные от сучьев. Их делят на части (раскряжевка) разной длины—бревна, кряжи, чураки. По толщине круглые лесоматериалы подразделяют на крупные диаметром более 26 см, средние —от 14 до 24 см, мелкие —от 6 до 13 см. Еще более тонкий лес от 3 до 7 см называют жердями. В зависимости от качества древесины (наличия пороков) и дефектов при обработке круглые лесоматериалы делят на четыре сорта, из которых в строительстве используют главным образом 2-й и 3-й.

Пиломатериалы подразделяют на бруски, брусья, пластины, четвертины, доски и горбыль. Бруски имеют толщину менее 100 мм и ширину не более двойной толщины. Брусья имеют толщину и ширину более 100 мм; доски имеют толщину менее 100 мм и ширину более двойной толщины. Брусья и доски бывают обрезные и необрезные (кромки не пропилены или пропилены меньше, чем на половине длины). Доски тоньше 32 мм называют тонкими или тесом. Длина досок от 1 до 6,5 м.

Доски и брусья хвойных пород делят на пять сортов — отборный, 1-й, 2-й, 3-й и 4-й. В столярном производстве используют только 1-й и 2-й сорта. Максимальная ширина досок и брусьев 250 мм, у брусков — 200 мм. Пиломатериалы лиственных пород делят на три сорта. Для производства деталей готовых изделий применяют так называемые заготовки — доски и брусья, прирезанные применительно к заданным размерам и с припусками на механическую обработку и усушку. Их используют для клееных конструкций, а также для изготовления плинтусов, галтелей, карнизов, наличников и др.

Изделия из древесины. Элементы небольшого поперечного сечения—деревянные фрезерованные детали, называемые погонажными (их измеряют погонными метрами) – это плинтусы, галтели, карнизы, пояски, наличники, поручни для лестничных перил, обшивки, раскладки, а также доски и бруски для покрытия полов (на одной кромке имеют паз, на другой гребень).

Столярные плиты состоят из внутреннего щита, который изготовляют из узких реек путем их тесного состыковывания «впритык», и наклеенных на него с обеих сторон шпона в один или два слоя. Для производства столярных плит используют древесину хвойных и лиственных мягких пород, главным образом отходы производства (горбыли, рейки и др.). Размеры столярных плит: длина — до 2500 мм, ширина— до 1525 мм, толщина — до 30 мм. Из этих плит изготовляют двери, перегородки, щитовую мебель и пр.

К паркетным изделиям относят штучный паркет, паркетные доски, паркетные щиты и мозаичный (наборный) паркет. Штучный паркет состоит из планок твердых пород дерева (дуба, ясеня, бука, клена и др.), определенных размеров и формы. Паркетные доски представляют собой очень экономичные индустриальные изделия, поскольку на них расходуется очень мало ценной древесины— дуба, ясеня, бука, клена, вяза и других твердых пород. Планки на них имеют длину 140-170 мм, ширину 20- 30 мм и толщину всего 6-8 мм и наклеиваются водостойкими клеями на реечное основание длиной 1,2-3,0 м, шириной 150-175 мм, изготовленное из обычных хвойных и лиственных пород — сосны, ели, пихты, березы, ольхи, осины и др.

Паркетные щиты состоят из деревянного основания из брусков и лицевого покрытия из паркетных планок (чаще квадратных). Щиты размерами 400x400 или 800х800 мм соединяются между собой в паз и гребень или на вкладные шпонки.

Наборный (мозаичный) паркет состоит из отдельных планок из твердых пород дерева, наклеенных лицевой поверхностью на бумагу водорастворимым клеем, который смывается после укладки паркета на основание.

К изделиям из древесины  относится также фанера, применяемая в качестве отделочного и конструктивного материала в деревянных конструкциях. Фанера представляет собой листовой материал, склеенный из трех и более слоев лущеного шпона.

Шпон – тонкий срез (до 1 мм) древесины, получаемый методом лущения (для строительной фанеры) и строгания (для декоративно-отделочной фанеры). Наружные слои шпона в фанере называют "рубашками", а внутренние  –  "серединками". При нечетном числе слоев шпона уменьшается коробление фанеры. Обычно фанеру склеивают из листов шпона, расположенных так, чтобы волокна смежных листов шпона были перпендикулярны. Однако в диагональной фанере волокна "рубашек" направлены под углом 45º к волокнам "серединок". Выпускают также фанеру с направлением волокон шпона в соседних слоях под углом 30 или 60º.

Лущеный шпон изготовляют  следующим образом. Короткие (до 2 м) бревна пропаривают или выдерживают  в бассейнах с горячей водой, чтобы придать древесине пластичность. Затем на лущильных станках с  поверхности бревна, вращающегося вокруг своей оси, снимается тонкая непрерывная  стружка - шпон; строганный шпон применяют только для производства декоративной фанеры. Клеевую фанеру изготовляют из березы, бука, ольхи, клена, ясеня, дуба, сосны, ели, кедра, лиственницы. Пакеты шпона, набранные по заданной схеме из определенным образом промазанных клеем листов, поступают в гидравлический пресс, плиты которого обогреваются паром. Отверждение полимерного клея происходит при температуре 120 -160 ºС и давлении прессования 1,4-2 МПа в течение 20 - 30 мин.

В зависимости от вида примененного клея и его водостойкости различают  фанеру повышенной водостойкости (марка  ФСФ на фенолоформальдегидном клее), средней водостойкости (марки ФК и ФБА соответственно на карбамидном и альбумин-казеиновом клеях) и ограниченной водостойкости (марка ФБ на казеиновом клее). По виду обработки поверхности фанера может быть нешлифованной или шлифованной с одной или двух сторон. По числу слоев шпона различают трехслойную, пятислойную и многослойную фанеру толщиной 1,5- 18,0 мм и размером листа до 2400 х525 мм. Фанеру марки ФСФ применяют для обшивки наружных стен, кровельных работ, изготовления несущих и ограждающих конструкций, а других марок - для устройства внутренних перегородок и обшивки стен и потолков внутри помещений.

Бакелизированную фанеру получают из березового лущеного шпона, пропитанного и склеенного фенолоформальдегидными клеями. Бакелизированная фанера имеет высокие конструктивные качества: ее предел прочности при растяжении составляет 60 - 80 МПа, при этом она почти так же легка, как и древесина. Эта фанера обладает повышенной водостойкостью, атмосферостойкостью и прочностью. Ее применяют для изготовления легких конструктивных элементов. Декоративную клееную фанеру изготовляют из березового, ольхового или липового шпона и облицовывают с одной или двух сторон строганым шпоном из ценных пород дерева (дуба, груши и т.п.) с красивой текстурой либо полимерными пленками. Декоративную фанеру (марки ДФ) применяют для внутренней отделки стен, перегородок, дверных полотен, встроенной мебели.

Фанерные плиты представляют собой многослойные изделия из шпона, склеенного полимерными клеями; их толщина 8 -30 мм и 35 - 78 мм.

Столярные плиты оклеивают  с обеих сторон березовым или  другим шпоном. Толщина плит составляет 16 - 50 мм. Их применяют для изготовления дверей, перегородок, встроенной мебели.

Столярно-строительние изделия — оконные и дверные блоки, перегородки и панели жилых и гражданских зданий — относятся к крупноразмерным изделиям. Изготовляются целые комплекты для сборных деревянных домов — брусковых, каркасно-обшивных и каркасно-щитовых. Их производство осуществляется на специализированных деревообрабатывающих заводах; там же изготовляют балки для перекрытий, щиты для наката и перегородок, арки и части металлодеревянных ферм, сваи, шпунт, мостовые брусья и шпалы.

В последние годы все шире применяются клееные конструкции, крупноразмерные элементы, изготовляемые  путем склеивания сравнительно небольших  деревянных заготовок друг с другом или с другими материалами  — арки, балки двутаврового сечения, блоки и т. д. Их изготовляют на водостойких и высокопрочных  полимерных клеях. Они отличаются большей  прочностью, водостойкостью, био- и огнестойкостью, чем обычные конструкции из древесины, не подвержены усушке и короблению. Использование клееных конструкций— один из наиболее экономически эффективных путей применения древесины в строительстве.

Древесно-стружечные плиты (ДСП) изготовляют горячим прессованием специально приготовленных древесных стружек с термореактивными жидкими полимерами (карбамидными или фенолоформальдегидными). Расход полимера составляет 8-12 % (от массы стружек). Стружку получают на специальных стружечных станках, используя сырье в виде отходов деревообработки, фанерного и мебельного производства, а также в виде неделовой древесины. Средний слой трехслойных плит состоит из относительно толстых стружек (толщина до 1 мм), наружные слои выполняются из тонких стружек (толщиной до 0,2 мм), которые повышают прочность изделий. В качестве декоративной отделки, защищающей плиты от увлажнения и истирания, применяют полимерные пленочные материалы и бумагу, пропитанную смолами. Нередко поверхность плит (предварительно отшлифованную) покрывают водостойкими фенольными или эпоксидными лаками. Выпускают древесно-стружечные плиты различной плотности (г/см³): очень высокой 0,81 - 1,0, высокой 0,66 - 0,8, средней 0,51 - 0,65, малой 0,36 - 0,5, очень малой 0,35. Плиты средней и высокой плотности применяют как конструкционный и отделочный материал. Плиты малой плотности служат тепло- и звукоизоляционным материалом. В целях уменьшения набухания плит во влажном воздухе в исходную массу вводят гидрофобизующие вещества (парафиновую эмульсию, раствор кремнийорганического полимера и др.). Размеры плит: длина 1800 - 3500 мм, ширина 1220- 1750 мм, толщина 4-100 мм.

Древесноволокнистые плиты (ДВП) изготовляют путем горячего прессования волокнистой массы, состоящей из древесных волокон, воды, наполнителей, полимера и специальных добавок (антисептиков, антипиренов, гидрофобизующих веществ). Древесные волокна получают из отходов деревообрабатывающих производств и неделовой древесины. Древесину на рубильных машинах перерабатывают в щепу, которую проваривают в 1-2%-ном растворе едкого натра для нейтрализации смолистых и сахаристых веществ. Затем щепу размельчают в дефибраторах и других машинах до состояния тонких волокон. После дополнительной обработки паром (при температуре 150ºС и давлении 0,6-1 МПа) волокна смешивают с водой и указанными добавками.

При изготовлении сверхтвердых плит в смесь вводят феноло-формальдегидный полимер. Приготовленная масса передается на отливочную машину, имеющую бесконечную металлическую сетку и вакуумную установку. Здесь масса обезвоживается, уплотняется, разрезается на плиты, которые и направляются в роликовую сушилку, если формуются высокопористые плиты. Для получения твердых плит необходимо прессование массы, которое осуществляется на гидравлических многоэтажных прессах при температуре 150-165 ºС под давлением 1 - 5 МПа. Горячее прессование ускоряет отвердение термореактивного полимерного связующего; изменяя давление прессования, можно получить плиты разной плотности и с различными физико-механическими свойствами.

Выпускают плиты пяти видов: сверхтвердые - плотностью более 950 кг/м³ с пределом прочности при изгибе более 50 МПа; твердые - 850 кг/м³, 40 МПа; полутвердые - 400 кг/м³, 15 МПа; изоляционно-отделочные - 250-350 кг/м³, 2 МПа; изоляционные - до 250 кг/м³, 1,2 МПа. Плиты имеют длину 1200 - 3600 мм и ширину 1000- 1800 мм. Твердые плиты имеют толщину 3 - 8 мм, а изоляционные - 8 - 25 мм. Твердые плиты применяют для устройства перегородок, подшивки потолков, настилки полов для изготовления дверных полотен и встроенной мебели. Отделочные плиты облицовывают синтетической пленкой с прокладкой текстурной бумаги под цвет и текстуру древесины ценных пород. Их также выпускают с матовой поверхностью, окрашенными водоэмульсионными поливинилацетатными красками. Такие плиты служат облицовкой стен и потолков. Плиты, окрашенные эмалями, имеют глянцевую поверхность и они более водостойки. Эти плиты применяют для облицовки стен в медицинских учреждениях, продуктовых магазинах и т.п.

Изоляционные  древесноволокнистые плиты находят широкое применение в виде тепло- и звукоизоляционного материала. Производство древесноволокнистых и древесностружечных плит быстро увеличивается, чему способствуют обширные ресурсы разнообразного органического сырья в виде отходов деревообработки, бумажной макулатуры, неделовой древесины; сырьем могут служить также стебли тростника, солома, льняная костра и т.п.

Древесно-слоистые пластики – это листы или плиты, изготовленные из лущеного шпона, пропитанного и склеенного резольным фенолоформальдегидным полимером. Отличаются от фанеры большей плотностью (1,25- 1,33 г/см³) и обладают высокими механическими свойствами: предел прочности при растяжении вдоль волокон "рубашки" составляет 140 - 260 МПа, при изгибе - 150 - 280 МПа, удельная ударная вязкость - 3 - 8 МПа. Эти пластики стойки к действию масел, растворителей, моющих средств. Применяют в строительных конструкциях, от которых требуется химическая стойкость, высокое сопротивление истиранию.