Особенности производства и сырьевого состава древесины лиственных пород – осина, береза, ольха, тополь

 

 

 

 

 

«Особенности производства и сырьевого состава древесины  лиственных пород – осина, береза, ольха, тополь»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск 2010 г.

 

Оглавление

Введение 3

1. Месторождения, историческое значение. 5

2. Классификация лиственных пород деревьев 8

3. Особенности сырьевого состава древесины 10

3.1. Строение дерева 10

3.2 Макроскопическое строение древесины 12

3.3 Микроскопическое строение древесины 13

3.4 Свойства древесины лиственных пород 15

4. Способы получения и обработки (заготовка, хранение, сушка) 17

5. Способы повышения качества 20

6. Применение 22

Вывод: 25

Список используемых источников: 26

 

 

 

Введение

Древесина лиственных пород - сравнительно твердый и прочный волокнистый материал, скрытая корой основная часть стволов, ветвей и корней деревьев и кустарника. Состоит из бесчисленных трубковидных клеток с оболочками в основном из целлюлозы, прочно сцементированных пектатами кальция и магния в почти однородную массу. В природном виде используется в качестве строительного материала и топлива, а в размельченном и химически обработанном виде – как сырье для производства бумаги, древесноволокнистых плит, искусственного волокна. Древесина была одним из главных факторов развития цивилизации и даже в наши дни остается одним из важнейших для человека видов сырья, без которого не могли бы обойтись многие отрасли промышленности.

Трудно назвать какую-нибудь отрасль народного хозяйства, где  древесина не использовалась в том  ли ином виде, и перечислить разнообразные  изделия, в которые древесина  входит составной частью. По объему использования и разнообразию применения в народном хозяйстве с древесиной не может сравниться никакой другой материал.

Древесину лиственных пород применяют для изготовления мебели, столярно-строительных изделий. тару, шпалы, спортивный инвентарь, музыкальные инструменты, спички, карандаши, бумагу, предметы обихода, игрушки, сувениры. Натуральную или модифицированную древесину применяют в машиностроении и горнорудной промышленности; она является исходным сырьём для целлюлозно-бумажной промышленности, производства древесных плит.

Широкому использованию  древесины способствуют её высокие  физико-механические качества. Хорошая  обрабатываемость. А также эффективные  способы изменения отдельных  свойств древесины путем химической и механической обработки. Древесина  легко обрабатывается, имеет малую  теплопроводность, достаточно высокую  прочность, при небольшой массе хорошую сопротивляемость ударным и вибрационным нагрузкам, в сухой среде долговечна. Древесина соединяется крепёжными изделиями, прочно склеивается, сохраняет красивый внешний вид, на неё хорошо наносятся защитно-декоративные покрытия. Вместе с тем древесина имеет недостатки: она подвержена горению и загниванию, разрушению от воздействия насекомых и грибов, гигроскопична, вследствие чего может разбухать и подвергаться усушке, короблению и растрескиванию. Кроме того, древесина имеет пороки биологического происхождения, которые снижают её качество. Чтобы использовать древесину, надо знать её свойства, строение и пороки. В данной работе будут рассмотрены:

• классификация лиственных пород древесины;
• строение древесины;
• способы ее получения и обработки;
• основные методы повышения качества;
• отрасли применения.

1. Месторождения, историческое значение.

Развитие использования древесины имеет многовековую историю. Древесина была одним из первых материалов, которым человек стал пользоваться для изготовления орудий охоты и труда.

Лиственные леса распространены в достаточно увлажнённых областях с мягкими зимами. Состоят из деревьев и кустарников с крупными (широколиственные леса) или мелкими (мелколиственные леса) листьями. Они распространены в умеренных, субтропических и тропических поясах. Лиственные леса умеренного пояса Северного полушария произрастают в условиях умеренного прохладного климата. Ещё в средние века они были распространены сплошными массивами в Европе: от Пиренейского п-ова до Скандинавии, к Востоку от Карпат их полоса резко сужалась, выклиниваясь к Днепру, и узкой прерывистой полосой продолжалась за Урал. На Востоке Северной Америки и в Восточной Азии образовывали полосу шириной около 2500 км с Севера на Юг.

Леса умеренного пояса  издавна подвергались сильному воздействию  со стороны человека (на их месте  находятся основные промышленно  развитые государства). Современные  леса представлены небольшими участками (в местах, отдалённых от дорог, непригодных  для земледелия), разбросанными между пашнями, лугами, пастбищами.

Состав растительного, покрова в лесах умеренного пояса зависит от местных климатических условий. Так, в Западной и Центральной Европе развиты буковые леса, на Востоке от Карпат — дубовые, грабовые. От Урала до Алтая леса представлены островными берёзовыми лесами — колками. В лиственных лесах Восточной Азии сохранились участки лесов маньчжурского типа, необыкновенно богатых по видовому составу как древесными и кустарниковыми породами, так и видами травянистого яруса; только в южной части Камчатки, на острове Сахалин и в некоторых районах Приморья они образованы редкостойными насаждениями паркового типа из каменной берёзы. В Северной Америке леса представлены формациями буковых (в горах), буково-магнолиевых и дубово-гикориевых лесов; многие дубовые леса вторичны.

Несмотря на незначительную площадь, лиственные леса играют большую  роль как регуляторы водного режима местности. В их составе много  ценных пород, имеющих важное практическое значение.

В каменном веке (свыше 10 тыс. лет до нашей эры) дерево использовалось для различных жилых построек, навесов, заборов, оград для скота. Несовершенство каменных орудий труда  позволяло использовать дерево в  основном в цельном естественном виде. Наиболее распространенными элементами конструкций были вертикально поставленные бревна. Для опирания горизонтальных и наклонных балок использовалась естественная развилка дерева. Первые инженерные сооружения: бревна, переброшенные через ручьи и овраги.

      В более  позднее время (1-2 тыс. лет до  нашей эры), с появлением железных  орудий труда появилась возможность  изготовления конструкций с устройством  соединений с помощью врубок.

      В эпоху  рабовладельческого строя появились  орудия производства, позволяющие  сверлить и выдалбливать отверстия,  в которые вбивались штыри, гвозди, пластины. Появляется новый вид соединения деревянных элементов – нагельный. Этот вид соединений позволил значительно расширить конструктивные формы деревянных конструкций. Многие применяются до наших дней.

      В период  феодального строя дерево становится  одним из основных строительных  материалов. В России, стране богатой  лесными материалами, применялись  деревянные конструкции в основном  в горизонтальном положении, в  виде срубов. К их числу относятся:  Преображенская церковь в Кижах  (1714г.), Успенская церковь в Кондопоге  (1774г.). Они сохранились до наших  дней.

      В западных  странах, менее богатых лесом,  преобладали каркасные конструкции  в виде фахверка с заполнением  каменной кладкой.

      В конце  ХVII в. развивается механическая  распиловка леса. Это послужило  распространению брусчатых конструкций  и широкому применению стержневых  систем. В основном это были  фермы на врубках. Очертание  ферм, как правило, было треугольным.  Из дерева были построены очень  высокие сооружения в Петербурге: башня Адмиралтейства высотой  72м и шпиль колокольни высотой  118м в Петропавловской крепости.

В конце ХIХ в. и в  начале ХХ в. появилось большое количество пиломатериалов. Это позволило широко использовать в деревянных конструкциях доски и брусья с соединениями на нагелях, гвоздях, шпонках и шайбах. Возникает производство клееной  фанеры, но в качестве несущей она  начала применяться гораздо позже, когда появились водостойкие клеи.

      В настоящее  время наиболее перспективными  областями применения конструкций  из древесины являются:

      1) Несущие  и ограждающие клеедощатые конструкции  на предприятиях с химической  и агрессивной средами (складские  помещения, склады ядохимикатов, животноводческие помещения).

      2) Сборное  панельное домостроение.

      3) В покрытиях  над большепролетными сооружениями.

2. Классификация лиственных пород деревьев

Лиственные породы, в отличие от хвойных, почти не применяются для изготовления несущих строительных элементов, потому что они хуже сопротивляются загниванию, в них больше крупных сучков, и они реже бывают прямослойными.

      Все лиственные  породы можно разделить на:

      1. Твердые  лиственные (дуб, бук, береза, ясень, клен, вяз, граб);

      2. Мягкие  лиственные (осина, липа, тополь, ольха).

      В свою  очередь твердые лиственные делятся  на ценные (дуб, бук, клен, граб) и малоценные (береза).

      Так же лиственные породы подразделяют на широколиственные и мелколиственные. К широколиственным относятся деревья с широкими листовыми пластинками (дуб, бук, клен, граб, липа), к мелколиственным - с небольшими мелкими листьями (береза, осина, ольха).

Кроме классификации по виду листьев, деревья делятся по сроку  жизни листьев — на листопадные  и вечнозелёные.

Листопадные деревья имеют  чёткую смену лиственного покрова: все листья на дереве теряют зелёную  окраску и опадают, зимой дерево стоит без листьев, весной из почек  вырастают новые листья.

Вечнозелёные деревья  не имеют чёткой смены лиственного  покрова: листва находится на дереве в любой момент года, и смена  листьев происходит постепенно, в  течение всей жизни дерева.

Среди лиственных пород встречаются  долгожители. Например дуб и платан, живущие до 1000 лет и более. Недолговечные - береза и тополь, возраст которых, как правило, не превышает 60 лет. Встречаются  очень крупные деревья, например эвкалипты. Высота их составляет свыше 100 м. Так же лиственные породы разделяют  на породы, произростающие на плодородных  почвах (липа, лещина, ясень), малотребовательные к почвенным условиям (береза). Среди  лиственных пород есть морозоустойчивые (береза, осина, липа) и теплолюбивые (скумпия, гледичия, берест, абрикос). Светолюбивые быстрорастущие (береза, тополь) и теневыносливые с медленным ростом (бук, липа, граб). Влаголюбивые (ольха, ива) и засухоустойчивые (саксаул, тамарикс, лох, фисташка). Солеустойчивые (гледичия, саксаул, сумах).

3. Особенности сырьевого состава древесины

3. Строение  дерева

Древесина состоит из элементарных клеток, разнообразных по размерам и форме. Они прочно связаны между  собой. Полости клеток могут быть заполнены смолами, камедями, тиллами, водой. Из клеток образуются сосуды, сердцевинные лучи, создается древесная масса.

Взрослое дерево имеет  ствол, крону и корни. Представлено на рисунке 1 - Части растущего дерева.

                               

Рисунок 1 - Части растущего дерева

 

Ствол. Ствол связывает корневую систему с кроной дерева. Он проводит воду с растворенными минеральными веществами вверх (восходящий ток), а с органическими веществами – вниз к корням (нисходящий ток); хранит запасные питательные вещества; служит для размещения и поддержания кроны. Ствол дает основную массу древесины (от 50 до 90% объема всего дерева) и имеет главное промышленное значение. Верхняя тонкая часть ствола называется вершиной, нижняя толстая часть – комлем.

Камбий – это живая  образовательная ткань, функционирующая  у древесных растений в течение  десятков, сотен и даже тысяч лет. В умеренном климатическом поясе  наибольшая активность его наблюдается  весной и летом. Зимой камбий бездействует. Этим обуславливается слоистое строение ствола дерева.

Кора покрывает снаружи камбий и древесину.

В толстой коре взрослых деревьев различают два слоя с постепенным  или резким переходом от одного к  другому: наружный – корку (его назначение предохранять живые ткани ствола от резких колебаний температуры, испарения  влаги, проникновения грибов, бактерий и механических повреждений) и внутренний слой – луб, непосредственно прилегающий  к камбию. Назначение луба – проводить  вниз по стволу образующиеся в листьях  органические питательные вещества. У молодых деревьев кора гладкая, иногда покрытая тонкими опадающими чешуями; при утолщении ствола в  коре появляются трещины, которые с  возрастом дерева углубляются.

Значительная доля биомассы дерева приходится на крону и корни  растущего дерева.

Корни представлены целой системой, которая включает мелкие корешки, всасывающие воду с растворенными в ней минеральными веществами, и толстые корни, которые удерживают дерево в вертикальном положении, проводят воду к стволу и хранят запасы питательных веществ. В промышленности корни используются в качестве второсортного топлива и для получения технологической щепы.

Крона – совокупность ветвей, одетых листьями. В зеленых листьях из углерода, поглощаемого из воздуха в виде углекислоты, и воды, поступающей из почвы, образуются сложные органические вещества, необходимые для жизни дерева. Промышленное использование кроны невелико.

3.   Макроскопическое строение древесины

Древесина лесных пород, таких как осина, береза, ольха и тополь, окрашена обычно в светлый цвет. При этом у отдельных пород вся масса древесины окрашена в один цвет (ольха, береза,), у других центральная часть имеет более темную окраску (дуб, лиственница). Темноокрашенная часть ствола называется ядром, а светлая периферическая – заболонью.

В том случае, когда центральная  часть ствола отличается меньшим  содержанием воды, т. е. является более  сухой, ее называют спелой древесиной, а породы – спелодревесными. Породы, имеющие ядро, называют ядровыми. Остальные  породы, у которых нет различия между центральной и периферической частью ствола ни по цвету, ни по содержанию воды, называют заболонными (безъядровыми).

Из древесных пород  ядро имеют – дуб, ясень, ильм, тополь. Спелодревесными породами являются бук и осина. К заболонным породам относятся береза, клен.