Древесные материалы

Ламинат – слоистый пластик на основе ПВХ-смолы. Наносится на поверхность ДСП под давлением, имитирует текстуру природного камня (мрамор, гранит, габбро и т.д.), древесных пород (бук, дуб, груша, красное и черное дерево и др.). Отличается повышенной температуростойкостью, малой истираемостью.

Ламинированные  ДСП (ЛДСП) – плиты с нанесенным на них покрытием. Они имеют широкий ассортимент, размеры: 3500х 1750х 16 мм, 2440х 1830х 16 мм (более 20 декоров). Панели идут на производство высококачественной мебели, для отделки интерьеров зданий и строительных деталей.

Кашированные ДСП (КДСП) – плиты толщиной 12 - 28 мм, длиной 2500 - 3500 мм, различной ширины. Облицованы декоративными бумажными пленками с последующим нанесением полиэфирного лака. КДСП ниже по стоимости, чем ЛДСП, но менее долговечны. Средняя плотность их составляет 600 - 750 кг/м³. Из них изготовляют столешницы размером 2440x600x28 мм, 3050x600x28 мм.

Плиты МДФ – новый вид ДВП европейского производства. Готовятся из тонкодисперсной древесной муки, спрессованные с синтетическими смолами. В отличие от традиционно применяющейся ДВП (оргалит) эти плиты фрезеруются и покрываются декоративными пленками.

Погонажные изделия – это длинномерные профильные элементы из древесных материалов и пластмассы, измеряемые "погонными" метрами: (плинтуса, галтели, наличники, поручни и другие профильные элементы).

Материалы и изделия с  применением отходов древесины  являются, как правило, типичными  представителями строительных конгломератов, получаемых на искусственных или  естественных (лигнин, полисахариды) связующих  веществ.

Макроструктура  древесины.

Растущее дерево состоит  из корневой системы, ствола и кроны. Промышленное значение имеет ствол, так как из него получается от 60 до 90 % древесины.

Макроструктурой называют строение ствола дерева, видимое невооруженным  глазом или через лупу, микроструктурой - видимое под микроскопом. Обычно изучают три основных разреза  ствола: поперечный (торцевой); радиальный, проходящий через ось ствола; тангенциальный, проходящий по хорде вдоль ствола.

При рассмотрении разрезов ствола дерева невооруженным глазом или через лупу можно различить  следующие основные его части: сердцевину, кору, камбий и древесину.

Сердцевина состоит из клеток с тонкими стенками, слабо  связанных между собой. Сердцевина совместно с древесной тканью первого года развития дерева образует сердцевинную трубку. Эта часть ствола дерева легко загнивает и имеет  малую прочность.

Кора состоит из кожицы или корки, пробковой ткани и  луба. Корка или кожица и пробковая  ткань защищают дерево от вредных  влияний среды и механических повреждений. Луб проводит питательные  вещества от кроны в ствол и  корни.

Под лубяным слоем у  растущего дерева располагается  тонкий кольцевой слой живых клеток – камбий. Ежегодно в вегетативный период камбий откладывается в сторону коры клетки луба и внутрь ствола, в значительно большем объеме - в клетки древесины. Деление клеток камбиального слоя начинается весной и заканчивается осенью.

Поэтому древесина ствола (часть ствола от луба до сердцевины) в поперечном разрезе состоит  из ряда концентрических так называемых годичных колец, располагающихся вокруг сердцевины. Каждое годичное кольцо состоит  их двух слоев: ранней (весенней) древесины, образовавшейся весной или в начале лета, и поздней (летней) древесины, которая образуется к концу лета. Ранняя древесина светлая и состоит из крупных, но тонкостенных клеток; поздняя древесина более темного цвета, менее пориста и обладает большей прочностью, так как состоит из мелкополостных клеток с толстыми стенками.

В процессе роста дерева, стенки клеток древесины на внутренней части ствола, примыкающей к сердцевине, постепенно изменяют свой состав и  пропитываются у хвойных пород  смолой, а у лиственных - дубильными веществами. Движение влаги в этой части ствола прекращается и древесина  становится более прозрачной, твердой  и менее способной к загниванию. Эту часть ствола, состоящую из мертвых клеток, называют у одних  пород ядром, у других - спелой древесиной. Часть более молодой древесины  ствола, находящейся ближе к коре, в которой еще изменяются живые  клетки, обеспечивающие перемещение  питательных веществ от корней к  кроне, называют заболонью. Эта часть  древесины имеет большую влажность, относительно легко загнивает, малопрочна, обладает большей усушкой и склонностью к короблению.

Породы, у которых ядро отличается от заболони более темной окраской и меньшей влажностью, называют ядровыми (сосна, лиственница, дуб, кедр и др.). Породы, у которых центральная  часть ствола отличается от заболони только меньшей влажностью, называют спелодревесными (ель, пихта, бук, липа и др.). Древесные породы, у которых нельзя заметить значительного различия между центральной и наружной частями древесины ствола, носят название заболонные породы (береза, клен, ольха, осина и др.).

В древесине всех пород  располагаются сердцевинные лучи, которые  служат для перемещения влаги  и питательных веществ в поперечном направлении и создания запаса этих веществ на зимнее время. У хвойных  пород они обычно очень узки и  видны только под микроскопом. Древесина  легко раскатывается по сердцевинным лучам, по ним же она растрескивается  при высыхании.

Изучая строение древесины  под микроскопом, можно увидеть, что основную ее массу составляют клетки веретенообразной формы, вытянутые  вдоль ствола. Некоторое количество клеток вытянуто в горизонтальном направлении, т.е. поперек основных клеток (клетки сердцевинных лучей).

В древесине лиственных пород  имеются мелкие и крупные сосуды в виде трубочек, идущих вдоль ствола. В растущем дереве по сосудам передвигается  влага от корней к кроне. По распределению  сосудов в поперечном сечении  лиственные породы разделяют на колъцесосудистые (дуб, вяз, ясень и др.) и рассеянно-сосудистые (бук, граб, ольха, береза, осина и др.).

У хвойных пород сосудов  нет, их функции выполняют удлиненные замкнутые клетки, называемые трахеидами. У большинства хвойных пород, преимущественно в слоях поздней древесины расположены смоляные ходы - межклеточные пространства, заполненные смолой.

Одинаковые по форме и  функциям группы клеток объединяются в ткани, имеющие различное назначение в жизни древесины: проводящие, запасающие, механические.

Живая клетка имеет оболочку, протоплазму, клеточный сок и  ядро. Срубленная древесина состоит  из отмерших клеток, т.е. только из клеточных  оболочек.

Оболочки клеток сложены  из нескольких слоев очень тонких волоконец, называемых микрофибриллами, которые компактно уложены и направлены по спиралям под разным углом к продольной оси клетки в каждом слое (сходство с канатом). Иногда микрофибриллы ориентированы по встречным спиралям. Микрофибрилла состоит из длинных нитевидных цепных молекул целлюлозы - высокомолекулярного природного полимера.

В клеточной оболочке содержатся и другие природные полимеры - лигнин и гемицеллюлоза, которые размещаются  преимущественно между микрофибриллами, а также небольшое количество неорганических веществ в виде солей щелочноземельных металлов.

Защита от загнивания и возгорания.

Долговечность строительных конструкций из древесины зависит  от условий хранения и сушки, условий  эксплуатации древесных материалов.

Сушка древесины. Сушка уменьшает возможность гниения древесины и повышает прочность. Различают естественную и искусственную сушку.

Естественная  сушка производится на открытом воздухе, под навесами (для защиты от дождя  и солнечных лучей) или в закрытых помещениях, с тем чтобы материал принял воздушно-сухое состояние (15... 20%). Такая сушка длится недели и даже месяцы, она не исключает поражения древесины грибами. Ее достоинством является отсутствие расхода тепловой энергии (топлива).

Искусственная сушка осуществляется в короткие сроки, например в течение нескольких дней или часов. Она полностью исключает возможность заражения грибами и обеспечивает высокое качество древесины. Имеется несколько разновидностей искусственной сушки.

Камерная сушка производится в сушилках периодического и непрерывного действия в течение нескольких суток. Теплоносителем служат нагретый воздух, пар или дымовые газы с температурой 70 ... 80°С. Также производится сушка древесины в электрическом поле высокой частоты. Древесина быстро и равномерно прогревается между электродами и высушивается в 10... 20 раз быстрее, чем при камерной сушке. Но этот вид сушки очень дорог и требует большого расхода электроэнергии.

Более дешевым  является способ сушки в жидких средах, в частности в ваннах с петролатумом (отходом при депарафинизации нефтяных масел) при температуре 130... 140 С. За несколько часов влага в древесине вскипает, превращается в пар с давлением выше атмосферного и удаляется; при этом материал не растрескивается и не коробится. Сушка в петролатуме не дороже камерной сушки, продолжительность ее 8 ... 12 ч.

Защита древесины от загнивания и поражения насекомыми. Существует ряд конструктивных мер для предотвращения загнивания древесины — изоляция ее от грунта, каменной кладки, бетона, устройство проветривания деревянных конструкций, защита от атмосферных осадков лакокрасочными покрытиями или гидроизоляционными материалами. Но эти меры не всегда могут полностью предохранить древесину от увлажнения и возникает необходимость в антисептировании деревянных материалов и изделий.

Антисептики — это химические вещества, которые убивают грибы, вызывающие гнили, или создают среду, в которой их жизнедеятельность прекращается. Антисептики должны обладать токсичностью только по отношению к грибам и быть безвредными для людей и животных, не ухудшать качества древесины, по возможности не вызывать коррозию металлических креплений.

Антисептики подразделяют на водорастворимые, применяемые только в сухих условиях, главным образом внутри помещений, и нерастворимые в воде, маслянистые, применяемые для антисептирования шпал, столбов, свай; также применяют иногда препараты, растворимые в зеленом масле, мазуте, керосине и сольвент-нафте.

К водорастворимым антисептикам относятся: фтористый натрий NaF — порошок без запаха, белого цвета, применяемый в растворах 3-4%-ной концентрации. При соприкосновении с известковыми, цементными и гипсовыми материалами фтористый натрий теряет свои токсические свойства. Кремнефтористый натрий — белый или серый порошок, применяется совместно с фтористым натрием или кальцинированной содой, а также в силикатных пастах. Кремнефтористый аммоний — белый порошок более высокой токсичности, чем фтористый натрий; повышает огнестойкость древесины, но вызывает слабую коррозию металла. Препарат ББК-3—смесь борной кислоты и буры, хорошо растворяется в воде, для людей практически безвреден. Препараты ХХЦ (смесь хлористого цинка и хромпика) и МХХЦ (смесь хлористого цинка, хромпика и медного купороса) трудно вымываются водой, но окрашивают древесину в желто-зеленый цвет и вызывают коррозию металлов. Препарат ГР-48 — антисептик на основе пентахлорфенола, применяют в растворе 1 ... 1,5%-ной концентрации для поверхностной защиты пиломатериалов, например от синевы и плесени.

К маслянистым антисептикам относятся: антраценовое, креозотовое и сланцевое масла. Это темно-коричневые жидкости с резким запахом и сильными токсическими свойствами. Они не растворяются в воде, не вызывают коррозию металла, но скрашивают древесину в бурый цвет. Применяются для пропитки шпал, деталей мостов, свай, деревянных подводных конструкций и др. Нельзя применять в жилых помещениях.

К органикорастворимым антисептикам относятся препараты типа ПЛ (растворы пентахлорфенола) и НМЛ (растворы нафтената меди в легких нефтепродуктах); они окрашивают древесину в зеленый цвет, затрудняют ее склеивание, являются высокотоксичными антисептиками.

Применяют также  антисептические пасты, приготовляемые из фтористого натрия, связующего вещества (битума, глины, жидкого стекла и  др.) и наполнителя (например, торфяного  порошка); пастами защищают элементы древесины с повышенной влажностью (выше 40%), а также концы балок  в каменных стенах, столбы и др. Элементы открытых сооружений, обработанных пастой, защищают гидроизоляционным покрытием.

Пропитку антисептиками  производят поверхностной обработкой, в горяче-холодных ваннах и под давлением в автоклавах.

Поверхностную обработку  делают кистями или краскопультом в 2-3 раза, иногда погружают изделия в ванну с антисептиком.

Более глубокая пропитка получается при последовательном погружении изделия сначала в горячую (t = 90-95С), а затем в холодную (t = 20-30С) ванну с антисептиком: в горячем антисептике из пор древесины уходит излишек воздуха, а при погружении в холодную ванну в порах образуется вакуум и антисептик пропитывает древесину на большую глубину. Наиболее глубокая пропитка антисептиком получается в специальных автоклавах под давлением: сначала в автоклаве создается вакуум, из пор древесины удаляется воздух, а затем автоклав наполняют горячим антисептиком с давлением до 0,6-1,5 МПа. Получается почти сплошная пропитка древесины.

Для борьбы с  дереворазрушающими насекомыми используют главным образом химические средства, ядовитые вещества, убивающие насекомых  и их личинки. Древесину обрабатывают опрыскиванием, обмазкой, пропиткой, опылением  порошками или окуриванием газами. Можно использовать маслянистые  и органикорастворимые антисептики, а также специальные инсектициды — хлорофос (диметилтрихлорксиэтилфосфонат), порошок и пасту ДДТ, дуст, а также некоторые газы (хлорпикрин).

Защита древесины от возгорания. Древесина относится к легковозгораемым материалам. Ее возгорание происходит при температуре 260... 290С, а при нагревании выше 350°С она может воспламенится из-за выделяющихся газов, поэтому деревянные конструкции удаляют от источников нагревания; деревянные элементы покрывают штукатуркой или облицовывают несгораемыми материалами (например, асбестоцементными); окрашивают огнезащитными красками или пропитывают специальными веществами — антипиренами.

Огнезащитное действие антипиренов  основано на том, что при нагревании древесины одни из них образуют оплавленную  пленку на поверхности древесины, а  другие — выделяют негорючие газы, оттесняющие воздух и выделяемые деревом при нагревании горючие  газы от поверхности древесины. В  качестве антипиренов применяют  буру, хлористый аммоний, фосфорнокислый натрий и аммоний, сернокислый аммоний. Обработка антипиренами производится теми же способами, что и антисептирование.