Що таке властивості деревини?

У вологої деревини ця здатність вища, ніж у сухої. Тому для згинання деревину пропарюють. До фізичних властивостей належать: зовнішній вигляд, запах, вологість і пов'язані з нею зміни (всихання, розбухання, розтріскування, короблення), щільність. Зовнішній вигляд деревини визначається її кольором, блиском та текстурою. Кеш

Як називається властивість яка Характерезує зменшення об єму і форми деревини під час висихання?

Щоб витягти шуруп, треба докласти зусиль значно більше ніж для цвяхів, тому шурупи викручують викруткою. Однак забитий у деревину шуруп тримається значно гірше, ніж цвях. Усихання - це зменшення об'єму і форми деревини під час висихання.

Як називається основна вада деревини?

Дефектами обробки називають вади, що виникають при механічному впливі на дерево або деревину під час заготівлі, транспортування, пиляння. Це найчисленніша група вад. Найчисельнішою групою природних вад деревини, крім сучків, що являють собою видозміни однієї вади, є вади будови деревини.

§ 4. Властивості деревини

Ти вже знаєш, що деревина добре обробляється і широко використовується у виробництві будь-яких виробів. Вона має досить високу міцність за невеликої маси, хорошу опірність ударним і вібраційним навантаженням, у сухому середовищі - довговічна. Деревина з’єднується кріпильними виробами, міцно склеюється, зберігає гарний зовнішній вигляд, на неї добре наносити захисно-декоративні покриття.

Водночас деревина має певні недоліки: вона схильна до горіння і загнивання, руйнування внаслідок дії комах і грибів, гігроскопічна, унаслідок чого може розбухати й піддаватися усушці, викривлюватися і розтріскуватися. Крім того, деревина має вади біологічного походження, які знижують її якість. Щоб використовувати деревину, треба знати її властивості (механічні, фізичні, технологічні).

До механічних властивостей належать: міцність, твердість, пружність.

Міцність — властивість деревини, що характеризує її стійкість до зовнішніх механічних зусиль, тобто здатність витримувати великі навантаження і не руйнуватися. З міцної деревини виготовляють конструкційні матеріали, які підлягають великим навантаженням (мал. 21).

Мал. 21. Міцність деревини

Найміцнішою є деревина дуба, ясеня, граба, берези та клена.

Твердість - здатність матеріалу чинити опір проникненню в нього твердого тіла, наприклад знарядь праці або кріпильних матеріалів. При забиванні цвяха в заготовки з твердої та м’якої порід деревини з прикладанням однакових зусиль час виконання технологічної операції з твердою породою буде більшим (мал. 22).

Мал. 22. Забивання цвяха в заготовки з деревини різної твердості: а - тверда порода; б - м’яка порода

За твердістю деревину можна розмістити в такій послідовності: граб, дуб, ясен, клен, береза, сосна, вільха, липа.

Пружність - властивість матеріалу змінювати свою форму (не руйнуючись) під дією навантаження та відновлювати її після припинення цієї дії, повертатися в попереднє положення (мал. 23, а).

Мал. 23. Демонстрація пружності (а) та пластичності (б)

Пружна деревина часто застосовується при виготовленні спортивних знарядь, меблів для сидіння, а також у машинобудуванні.

Високу пружність має деревина дуба, ясена та модрини.

Пластичність, гнучкість - здатність деревини зберігати викликану зовнішнім впливом зміну форми навіть після зняття навантаження (мал. 23, б).

Такою властивістю володіють заболонь горіхового дерева, букова й березова деревина. Завдяки пропарюванню, проварюванню й сильному нагріванню деревина стає тимчасово пластичною й може змінювати форму. Тому з пропареної деревини бука лісового, а також з непропареної деревини берези виробляють вигнуті частини меблів (мал. 24).

Мал. 24. Меблі з вигнутої деревини

Межа пластичності або гнучкості досягається тоді, коли деревина починає ламатися.

До фізичних властивостей належать властивості, що проявляються під час взаємодії деревини з навколишнім середовищем. Фізичні властивості деревини характеризуються її зовнішнім виглядом, відношенням до вологи, дії механічних зусиль, теплопровідністю, акустичними властивостями.

Зовнішній вигляд деревини (мал. 25) визначається кольором (певним зоровим відчуттям, що залежить від спектрального складу відбитого світлового потоку), блиском (здатністю деревини спрямовано відбивати світловий потік), текстурою (малюнком, що утворюється на поверхні деревини й залежить від ширини річних шарів, відмінності в забарвленні між ранньою і пізньою деревиною, спрямованості волокон, напряму розрізу), запахом (залежить від умісту в деревині ефірних масел, смол, дубильних речовин).

Мал. 25. Зовнішній вигляд деревини: a - ясен; б - бук; в - горіх; г - каштан; д - дуб

Під вологістю деревини розуміють виражене у відсотках відношення маси вологи, що міститься в певному об’ємі, до маси сухої деревини того самого об’єму. Щойно зрізане дерево має вологість близько 50 %. Це означає, що на кожні 100 г абсолютно сухої деревини припадає 50 г води. Тобто 100 г абсолютно сухої деревини за вологості 50 % має масу 150 г.

Для виготовлення виробів використовують деревину невисокої вологості. Так, для виготовлення столярних виробів потрібна деревина вологістю не більше ніж 8-10%. Такої низької вологості в умовах природного сушіння домогтися практично неможливо. Тому природне (атмосферне) сушіння деревини часто використовують як проміжне. Досушування проводять у сушильних камерах.

Використання деревних матеріалів з надмірною вологістю може призвести до розтріскування елементів виробу, їх короблення, загнивання. Тому перед застосуванням деревину висушують на відкритому повітрі або в спеціальних сушарках до експлуатаційних значень вологості (мал. 26).

Мал. 26. Сушіння деревини: а - природним способом; б - в електросушарці

Вологість визначається за формулою:

де К - вологість деревини; М_в - маса вологого зразка (у грамах) до сушіння; М_с - маса сухого зразка (у грамах) після сушіння.

Усихання - зменшення лінійних розмірів і об’єму деревини під час висихання.

Гігроскопічність - здатність деревини вбирати вологу з навколишнього середовища. Гігроскопічність деревини є її негативною якістю.

Розбухання - збільшення лінійних розмірів і об’єму деревини у процесі її зволоження.

Оцінюючи властивості деревини як конструкційного матеріалу, враховують її технологічні властивості, зокрема здатність утримувати металічні кріплення (цвяхи, шурупи тощо) та зношуваність - здатність деревини до гнуття й опору розколюванню.

Властивість деревини утримувати в собі металеві кріплення (цвяхи, нагелі, шурупи та ін.) пояснюється її пружністю. Цвях, який забивають у деревину, розсовує волокна, що внаслідок своєї пружності тиснуть на поверхню цвяха й тим самим чинять опір його витягуванню. Для витягування цвяха, забитого в торець, прикладають менше зусилля (на 10-50 %) порівняно із зусиллям, яке необхідне для витягування такого самого цвяха, забитого впоперек волокон.

Найбільшу здатність до гнуття мають листяні (дуб, ясен, береза) породи. У хвойних порід здатність до гнуття невелика. У вологої деревини здатність до гнуття вища (25-30 %), ніж у сухої.

Зносостійкість характеризується здатністю деревини протистояти руйнуванню в процесі тертя. Найбільшою зносостійкістю володіють торцеві поверхні.

Розколюваність - це здатність деревини розщеплюватися вздовж волокон. Вона має практичне значення, оскільки деякі вироби та заготовки виготовляють розколюванням (наприклад, сірники, бондарна колота клепка тощо).

У процесі заготівлі, транспортування, сортування, штабелювання та механічної обробки виникають вади деревини. Їх ще називають дефектами.

Вади (дефекти) деревини поділяють на сучки, тріщини, хімічні забарвлення, вади форми стовбура, грибні ураження, пошкодження комахами та різні деформації.

Сучки - це частини гілок (їх основи) у стовбурі (мал. 27).

Мал. 27. Сучки: а - сухий; б - здоровий; в - гнилий

При використанні деревини сучки є основною сортовизначальною вадою в пиломатеріалах.

Тріщини - це розриви деревини вздовж волокон (мал. 28). Тріщини, особливо наскрізні, порушують цілісність деревини й знижують її механічну міцність.

Смоляні кишеньки (мал. 28, в) - порожнини всередині річного шару, заповнені смолою. Трапляються в деревині хвойних порід.

Мал. 28. Тріщини: а - морозяна тріщина; б - тріщина від усушки; в - смоляна кишенька

Червоточина (мал. 29, а) - ходи й отвори, пророблені в деревині комахами. Порушує цілісність деревини й знижує її механічні властивості.

Синюватість (мал. 29, б) - сіре забарвлення заболоні із синюватим відтінком. Не впливає на механічні властивості деревини, але погіршує її зовнішній вигляд.

Мал. 29. Вади деревини: а - червоточина; б - синюватість; в - риски

Для захисту деревинних матеріалів від впливу зовнішнього середовища її покривають лаками та фарбами. Щоб запобігти загниванню та враженню грибками й комахами, деревину просочують спеціальними хімічними речовинами - антисептиками. Детальніше про це ти дізнаєшся з наступних параграфів.

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧНА РОБОТА № 4

Визначення вологості деревини

Обладнання і матеріали: лабораторні ваги з набором рівноваг, термостат з термометром, зразки трьох-чотирьох порід м’якої деревини розміром 20х20х100 мм, посудини з водою.

Послідовність виконання роботи

1. Ознайомся зі зразками запропонованих порід деревини.

2. Визнач породи деревини за її зовнішнім виглядом.

5. Після замочування повторно зваж зразки.

6. Визнач вологість деревини за формулою.

8. Зроби висновок та запиши його в робочий зошит.

ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧНА РОБОТА № 5

Порівняння твердості деревини

Обладнання та матеріали: прилад для визначення твердості деревини, лупа, лінійка з міліметровою шкалою, зразки деревини (дуб, бук, сосна, береза, липа) розміром 60x60x60 мм.

Послідовність виконання роботи

1. Помісти на столик приладу зразок з дуба.

2. Обертаючи ручку приладу, утисни в деревину сталеву кульку діаметром 10 мм (мал. 30, а).

3. Коли кулька заглибиться в деревину приблизно на 1/3 частину, визнач її положення та значення величини навантаження за шкалою приладу (мал. 30, б).

Мал. 30. Прилад для визначення твердості деревини: а - загальний вигляд; б - схема вимірювань

4. Ослаб ручкою приладу навантаження на кульку, зніми зі столика зразок.

5. Виміряй зовнішній діаметр заглиблення, що утворилося на зразку.

7. Повтори такі вимірювання з іншими зразками, установлюючи для кожного з них величину навантаження, як для першого зразка.

8. Дані для кожного зразка запиши в таблицю.

9. Порівняй значення діаметрів заглиблень і зроби висновок про твердість кожного зі зразків деревини. Запиши його в зошит.

Діаметр відбитка кульки, мм

§ 2. Властивості деревини. Вибір матеріалу для виготовлення виробу

Вибираючи деревину для виготовлення виробу, слід враховувати її фізичні та технологічні властивості.

До фізичних належать такі властивості, що виявляються під час взаємодії деревини з навколишнім середовищем. Деякі фізичні характеристики деревини можна визначити з допомогою органів чуття, а деякі - застосовуючи спеціальні прилади.

Зовнішній вигляд деревини (колір, блиск, текстура) та її запах - це фізичні властивості деревини, які можна оцінити з допомогою органів чуття.

Колір залежить від породи, віку, місцевості й умов, у яких росло дерево. Деревина може мати різні відтінки. Наприклад, у дуба близько 20 кольорових відтінків, а у горіха - до 40! Колір враховують під час створення меблів та творів мистецтва.

Блиск залежить від щільності деревини, кількості та розміру серцевинних променів та площини перерізу. Гарний блиск мають дуб, бук, клен та інші листяні породи. Блиск деревини враховують, коли виготовляють частини виробу, який не фарбують.

Запах залежить від вмісту ефірної смоли, дубильних речовин. Найсильніший запах мають хвойні породи дерев - сосна, ялина, смерека, а серед листяних - дуб.

Рис. 15. Текстура порід деревини

Текстура - це природний малюнок, який утворюється на поверхні деревини після розрізання її волокон. Кожна порода деревини має власну текстуру (рис. 15). Текстура визначає декоративну цінність виробу з деревини. Прозорі лакові покриття надають текстурі глибини, посилюють її виразність (рис. 16).

Рис. 16. Текстура деревини, підсилена лакуванням

Щоб забезпечити споживчі та виробничі вимоги, слід враховувати такі фізичні властивості деревини, як густина, реакція на вологу, здатність змінюватися під дією механічного впливу, проникність для різних рідин та газів, теплопровідність, акустичні властивості та ін.

Вологість деревини. У дереві, яке росте, міститься велика кількість вологи, потрібної для його нормального розвитку. У деревині свіжозрубаного дерева, залежно від умов зберігання, може міститися та сама кількість вологи, що й у живому. Вологість деревини вимірюють з допомогою спеціальних пристроїв (рис. 17).

Розрізняють такі ступені вологості деревини:

• мокра, яка тривалий час лежала у воді (вологість понад 100 %);
• свіжозрубана (50. 100 %);
• повітряно-суха, що довго пролежала на відкритому повітрі (15. 20 %);
• кімнатно-суха (8. 10 %);
• абсолютно суха (близько 0 %).

Рис. 17. Пристрої для вимірювання вологості деревини у промислових умовах

До властивостей, що характеризують реакцію деревини на вологу, належать: вологопоглинання, вологопровідність, усихання, розбухання, жолоблення і розтріскування.

Вологопоглинання - здатність деревини поглинати вологу з навколишнього середовища. Це негативна властивість деревини.

Вологопровідність - це властивість деревини проводити воду із зон з підвищеною вологістю в зони зі зниженою.

Усихання - зменшення об’єму і форми деревини під час висихання (рис. 18).

Рис. 18. Усихання деревини

Розбухання - збільшення об’єму деревини у процесі її зволоження.

Звукові властивості деревини - це здатність деревини поглинати, проводити, резонувати звуки, відбивати їх.

Італійський майстер Антоніо Страдіварі робив свої скрипки з ялини. її деревина дуже щільна й однорідна - саме цим пояснюють дивовижний звук скрипок старих майстрів.

Рис. 19. Скрипка Антоніо Страдіварі

Резонансна здатність - це здатність деревини звучати і посилювати звук. Ця властивість використовується при виробництві музичних інструментів (рис. 19). їх виготовляють зі спеціальних порід деревини, яку прийнято називати резонансною, серед них - ялиця, кедр та ін.

Чи знаєш ти, яке дерево найміцніше у світі? Це тис, і він росте у нас в Україні (рис. 20). Через міцність деревину тису використовували для будівництва кораблів, з неї робили зброю - луки, арбалети і навіть гарматні ядра. Історики кажуть, що колись оборонці Хустського замку (нині Закарпатська обл.), розстрілюючи з гармат тисовими ядрами, розігнали полчища хана Гірея. Тис такий важкий, що навіть тоне у воді та, пролежавши там сотню років, не гниє, як більшість порід. За це тис у народі називають «залізним».

Ззовні тисова деревина дуже гарна. Давні римляни через її незвичний червоний колір назвали тис королівським деревом. Ним оздоблювали палаци королів та імператорів, робили скриньки для коштовностей і парфумів, королівські трони. Останній факт згадується у «Повісті минулих літ». У Карпатах тис цінувався на вагу золота. У княжі часи цінною деревиною місцеві селяни платили данину боярам, а пізніше, у XVII—XVIII століттях, - австрійському цісарю. Однак треба знати, що насіння, хвоя та пагони дерева - отруйні. Тому після контакту з ними слід ретельно вимити руки!

Що необхідно знати про технологічні властивості деревини для її практичного використання

Під час добору деревини як конструкційного матеріалу враховують її здатність утримувати металеві кріплення (цвяхи, шурупи тощо), стійкість в експлуатації, здатність до згинання та опору до розколювання.

Щоб витягти цвяхи, забиті впоперек волокон, треба докласти майже удвічі більше зусиль, ніж для цвяхів, забитих у торець пиломатеріалу (дошки чи бруска).

Щоб витягти шуруп, треба докласти зусиль значно більших, ніж для цвяхів, тому шурупи викручують викруткою. Однак забитий у деревину шуруп тримається значно гірше, ніж цвях.

Здатність деревини утримувати металеві кріплення зростає із збільшенням її щільності. Щільність як властивість деревини характеризується фізичною величиною - густиною.

Отже, щоб дібрати деревину з вищою щільністю, враховують її густину. Наприклад, густина сосни становить 500 кг/м 3 , густина грабу, дуба, берези відповідно - 800, 690, 650 кг/м 3 . Високу густину має також бук. Це беруть до уваги під час виготовлення побутових речей (полиць, тримачів тощо) або меблів, у конструкції яких є окремі деталі на металевих з’єднаннях, - виріб може бути виготовлений із різних порід дерев.

Про які вади деревини необхідно знати, добираючи матеріал для роботи

Вади деревини - це недоліки окремих ділянок деревини, що знижують її якість і обмежують можливість її ручної або механічної обробки.

Вади і пошкодження деревини можуть бути наслідком неправильного росту дерева, руйнування його тканин грибками, комахами, механічною дією, а також виникнути через неправильне зберігання пиломатеріалу.

Серед основних вад деревини, на які варто звертати увагу під час добору матеріалу, можна вказати такі: тріщини; сучки; вади форми стовбура і вади будови деревини; хімічні забарвлення; ураження грибком; біологічні ушкодження; сторонні вкраплення, коробления.

Сучки - це основна вада деревини майже в усіх пиломатеріалах (рис. 21, а). Вони утворюються внаслідок відгалуження гілок від стовбура.

Тріщини - це поздовжні розриви деревини (рис. 21, б). Ділянка деревини з тріщинами непридатна до використання.

Рис. 21. Вади деревини: а - сучки, б - тріщини

Рис. 22. Вади стовбура: а - закомелистість, б - наріст

До вад форми стовбура належать: збіжистість, закомелистість, овальність, нарости і кривизна.

Збіжистість - вада деревини, за якої діаметр стовбура дерева зменшується більш як на 1 см на кожен метр висоти стовбура.

Закомелистість - це різке збільшення діаметра нижньої частини стовбура (рис. 22, а). Вона утруднює використання матеріалу, збільшує кількість відходів, викликає появу скошення волокон у пиломатеріалах.

Наріст - місцеве потовщення стовбура дерева (рис. 22, б). Може бути гладким або з нерівною поверхнею і завилькуватою будовою деревини, яку називають капами. Нарости вважають умовною вадою. У деревині, що використовується як конструкційний матеріал, - це вада. Для художньої обробки меблів завилькуваті капи - цінна частина деревини.

Кривизна - це викривлення стовбура дерева по всій довжині (рис. 23). Вона зменшує корисний вихід пиломатеріалів і шпону.

Завилькуватість - це звивисте або безладне розташування волокон. Завилькуватість знижує міцність під час розтягування, стискування та вигину й підвищує міцність при сколюванні й вигині вдарянням. Вона створює красиву текстуру і високо цінується в декоративному оздобленні, тому її вважають умовною вадою.

Рак - заглиблення або здуття, що виникає на поверхні стовбура дерева, що росте, під впливом грибків або бактерій (рис. 24). Дерево в місці ураження припиняє рости, внаслідок чого утворюється западина або темна відмерла ділянка стовбура.

Деякі ураження грибами (рис. 25) лише змінюють забарвлення деревини, не впливаючи на її фізико-механічні властивості; інші ж руйнують структуру, утворюючи гнилі.

Рис. 23. Кривизна стовбура

Рис. 24. Рак деревини

Рис. 25. Ділянки деревини, уражені грибами

Рис. 26. Біологічні вади деревини

Біологічні вади деревини - це ушкодження, викликані комахами (рис. 26). Їх називають червоточиною. На деревині червоточини мають вигляд вкраплень, темних заглибин, канавок. Біологічно уражена деревина як конструкційний матеріал непридатна для використання.

Рис. 27. Зміни розмірів деревини

Працюючи з деревиною, слід брати до уваги, що вона змінює вологість. На всихання та набухання деревини впливає вологість повітря, яка залежить від пори року. Причому зміни у розмірах відбуваються переважно впоперек волокон, і лише незначні зміни - уздовж (рис. 27). Якщо цього не врахувати, то деталі з часом пожолобляться, з’єднання втратять міцність, рухомі - функціональність. Цих недоліків можна позбутися, якщо відвести час на адаптацію деревини до вологості майстерні чи приміщення, у якому виготовлятиметься виріб, потримавши їх кілька днів перед тим, як починати працювати.

1. Які фізичні властивості деревини треба враховувати, вибираючи матеріал для виготовлення виробу?

2. Як визначають вологість деревини?

3. Які технологічні властивості деревини важливі для її використання?

4. Назви основні вади деревини та причини їх виникнення.

5. Від чого залежить тривалість використання виробів із деревини?