Стандартизация размеров сортиментов. Припуски и допуски

 

Оглавление

Вопрос 3. Годичные слои, сердцевинные лучи, их строение и вид на основных разрезах ствола у пород различных классов 3

Вопрос 13. Экстрактивные вещества из древесины и коры и их промышленное применение 9

Вопрос 23. Электропроводность древесины в различных направлениях при различной влажности. Способность древесины выдерживать высокие напряжения 13

Вопрос 33. Способность древесины удерживать металлические крепления, гнуться и раскалываться 16

Вопрос 43. Инородные включения и механические повреждения круглого леса, их влияние на качество сортиментов 21

Вопрос 53. Стандартизация размеров сортиментов. Припуски и допуски 24

Задача 4. 30

Перечень использованной литературы 31

 

 

Вопрос 3. Годичные слои, сердцевинные лучи, их строение и вид на основных разрезах ствола у пород различных  классов

 

Годичный  слой (годичное кольцо) (англ.- annual ring) - слой древесины, образовавшийся за один годичный сезон роста. Ширина годичного кольца зависит от породы и условий произрастания.

На радикальном разрезе годичные слои имеют вид продольных и прямых полос, на тангенциальном − извилистых конусообразных линий. Подсчитав годичные кольца, можно узнать, сколько лет  прожило дерево.

На поперечном разрезе ствола можно  видеть концентрические слои, расположенные  вокруг сердцевины. Эти образования  называются годичными слоями и в  большинстве случаев представляют собой ежегодный прирост древесины. Годичные слои хорошо заметны у всех пород, но особенно хорошо у хвойных. На радиальном разрезе годичные слои имеют вид продольных полос, на тангенциальном — извилистых линий (Рис. 1). Годичные слои нарастают ежегодно от центра к периферии.Строение ствола схематически можно представить следующим  образом: годичные слои накладываются  один на другой, как сплошные конусы, имеющие общий стержень — сердцевину. Из приведенного рисунка видно, что  число слоев по высоте ствола уменьшается. Это объясняется ростом дерева не только в толщину, но и в высоту. По числу годичных слоев можно  определить возраст той части  ствола, где прошел разрез. Ширина годичных слоев зависит от породы, условий  произрастания, положения в стволе. У одних пород (быстрорасту­щих) годичные слои широкие, до 1—1,5 см (тополь, ива), удру-гихузкие, до 1 мм (самшит, тис). В нижней части ствола годичные слои более узкие, вверх по стволу ширина слоев увеличивается. У одной и той же породы ширина годичных слоев может быть различной. При неблагоприятных условиях роста (засуха, морозы, недостаток питательных веществ, заболоченные почвы) образуются узкие годичные слои. В отдельные годы образования годичных слоев может не происходить из-за недостатка питания, чрезмерной обрезки ветвей и пр. Иногда на двух противоположных сторонах ствола годичные слои имеют неодинаковую ширину. Например, у деревьев, растущих на опушке леса, на стороне, обращенной к свету, годичные слои имеют большую ширину, вследствие чего сердцевина смещена и ствол имеет эксцентричное строение. Некоторым породам свойственна неправильная форма годичных слоев. Так, у граба, можжевельника на поперечном разрезе наблюдается волнистость годичных слоев.

 

Рис. 1. Радиальный разрез годичных слоев

 

У многих пород видно, что каждый годичный слой состоит из двух частей (Рис. 2). Внутренняя часть, обращенная к  сердцевине, окрашена светлее и отличается от наружной менее плотным строением. По времени образования внутреннюю часть называют ранне и, а наружную — поздней древесиной. Различие между ранней и поздней древесиной ярко выражено у хвойных и некоторых  лиственных пород. Ранняя древесина  служит для проведения воды вверх  по стволу; поздняя древесина выполняет  в основном механическую функцию. В  зависимости от породы, возраста, условий  произрастания, положения в стволе соотношение между ранней и поздней  древесиной может резко изменяться. В стволе хвойных деревьев содержание поздней древесины в годичных слоях по радиусу ствола в направлении  от сердцевины к коре увеличивается, достигает максимума, а затем  уменьшается. По высоте ствола количество поздней древесины убывает в  на­правлении от комля к вершине. От количества поздней древесины  зависят цвет, плотность и прочность  древесины.

 

Рис. 2. Две часть годичного слоя

 

Серцевинный луч (англ.- ray) - лентоподобное образование из клеток, направленное радиально по отношению к слоям роста.

На поперечном разрезе некоторых  пород хорошо видны невооруженным  глазом светлые, часто блестящие, направленные от сердцевины к коре линии −  сердцевидные лучи. Сердцевинные лучи имеются у всех видов, но видны  лишь у некоторых. Особенно хорошо сердцевинные лучи видны у дуба, бука, платана. Сердцевинные лучи служат для прохода  в поперечном направлении по стволу воды, воздуха и органических веществ, вырабатываемых деревом.

Сердцевина находится в центре ствола и проходит по всей его длине. Она представляет собой рыхлую ткань, которая легко разрушается живыми организмами, состоит в основном из живых клеток, образующаяся за счёт деления клеток верхушечной образовательной  ткани при росте дерева в высоту. Сердцевину не применяют в строительстве.

Сердцевинные повторения. На поперечном разрезе некоторых пород (бук, дуб) хорошо видны светлые, часто блестящие, направленные от сердцевины к коре по радиусам линии, называемые сердцевинными  лучами (Рис. 3.). Сердцевинные лучи имеются у всех пород, но только лишь у некоторых они широкие и поэтому видны невооруженным глазом. По ширине сердцевинные лучи могут быть очень узкие, невидимые невооруженным глазом (у березы, осины, самшита, груши и всех хвойных пород); узкие, трудноразличимые (у клена, вяза, ильма, липы); широкие, хорошо видимые на поперечном разрезе. Различают настоящие широкие лучи (у дуба, бука, платана) и ложноширокие, состоящие из пучка близко расположенных узких лучей (у граба, ольхи, орешника). На радиальном разрезе лучи имеют вид поперечных блестящих широких или узких, коротких или длинных полос или черточек (в зависимости от совпадения направления разреза с направлением сердцевинного луча). По цвету лучи могут быть окрашены светлее или темнее окружающей древесины. На тангенциальном разрезе сердцевинные лучи имеют чечевиднообразную или веретенообразную форму. Высота их колеблется от50 мм (у дуба) до десятых долей миллиметра (у хвойных пород, самшита).

В растущем дереве сердцевинные лучи служат для проведения воды и питательных  веществ в горизонтальном направлении  и для хранения запасных питательных  веществ в период покоя. Количество сердцевинных лучей зависит от породы: у лиственных пород их в 2—3 раза больше, чем у хвойных. В древесине  хвойных пород объем сердцевинных лучей составляет 5—6%, а у лиственных — около 15%. Это объясняется тем, что лиственные породы на зиму сбрасывают листья и весной им требуется больше запасных питательных веществ для  образования новых листьев. Сердцевинные лучи в срубленной древесине лиственных пород имеют декоративное значение; на радиальном разрезе (бук, платан, клен) они создают красивый рисунок.

На поперечном разрезе некоторых  лиственных пород можно видеть темные пятнышки бурого, коричневого цвета, расположенные ближе к границе  годичного слоя. Эти образования  называются сердцевинными повторениями. Сердцевинные повторения напоминают по цвету сердцевину и представляют собой заросшие ходы насекомых. Они  встречаются у березы, ольхи, осины, клена главным образом в нижней части ствола. Для некоторых пород  сердцевинные повторения служат диагностическим  признаком при определении породы древесины (особенно часто встречаются  у березы).

На поперечном разрезе некоторых  пород хорошо видны невооруженным  глазом светлые, часто блестящие, направленные от середины к коре линии – сердцевинные лучи. Они имеются у всех пород, но видны лишь у некоторых.

Сердцевинные лучи располагаются  в стволе в радиальном направлении. Различают первичные и вторичные  лучи. Первичные сердцевинные лучи начинаются от сердцевины и доходят  до коры, вторичные начинаются недалеко от сердцевины и продолжаются до коры. По сердцевинным лучам в горизонтальном направлении перемещаются вода, питательные  вещества и воздух. На поперечном разрезе  ствола крупные сердцевинные лучи различимы  в виде блестящих полосок, на радиальном разрезе - в виде полосок или пятен, а на тангентальном разрезе - в  виде точек или полосок. Древесина  хорошо раскалывается по направлению  сердцевинных лучей. Сердцевинные лучи встречаются у большинства древесных  пород, но их размер, вид и количество зависят от породы и условий роста. У деревьев, выросших на солнце, больше сердцевинных лучей, чем у тех, что  росли в тени.

По ширине сердцевинные лучи могут  быть очень узкие, невидимые невооруженным  глазом (у самшита, березы, осины, груши  и всех хвойных пород); узкие, трудноразличимые (у клена, вяза, ильма, липы); широкие , хорошо видимые невооруженным взглядом на поперечном разрезе. Широкие лучи бывают настоящие широкие ( у дуба, бука) и ложноширокие – пучки  сближенных узких лучей ( у граба, ольхи, орешника). Ширина лучей колеблется от 0,015 до 0,6 мм.

Рис. 3. Сердцевинные лучи

 

Более наглядно сердцевинные лучи и  годичные слои можно рассмотреть  на поперечном разрезе ствола (Рис. 4).

Рис. 4. Поперечный разрез ствола

Поперечный разрез ствола:

1 - сердцевина;

2 - сердцевинные лучи;

3 - ядро;

4 - пробковый слой;

5 - лубяной слой;

6 - заболонь;

7 - камбий;

8 - годичные слои.

 

Вопрос 13. Экстрактивные вещества из древесины и коры и их промышленное применение

 

Основными экстрактивными веществами древесины являются смолистые вещества, дубильные вещества и камеди. При экстракции из древесины этих веществ строение и состав клеточных стенок не претерпевают существенных изменений, вследствие чего проэкстрагированную древесину можно использовать для последующей переработки, как и натуральную.

Смолистые вещества. Находящиеся в смоляных ходах древесины хвойных пород смолистые вещества извлекаются из растущего дерева путем подсочки в виде живицы или же из срубленной древесины (преимущественно из сосновых пней) путем экстракции органическими растворителями или щелочами.

Вытекающая при ранениях соснового  дерева живица представляет прозрачную смолистую жидкость с приятным сосновым запахом. В ее состав входят смоляные кислоты, нейтральные вещества, терпеновые углеводороды. Вследствие испарения  скипидара и кристаллизации смоляных кислот живица густеет, становится мутной, непрозрачной и вязкой, по внешнему виду напоминает засахарившийся мед. Она всегда содержит примеси— сор и воду; при этом вода извлекает из сора водорастворимые танниды, красящие и другие вещества, которые смешиваются со смолистыми веществами и загрязняют их. Очистка живицы и ее переработка на канифоль и скипидар осуществляется в канифольно-терпентинном производстве.

В древесине срубленных деревьев, особенно в пневом осмоле (в пнях, простоявших в земле несколько  лет после рубки деревьев), состав смолистых веществ существенно  отличается от состава живицы. Кроме  смоляных кислот и терпеновых углеводородов, они содержат продукты их окисления (окисленные смоляные кислоты и терпеновые спирты), а также жирные кислоты. Извлечение смолистых веществ из осмола органическими растворителями (обычно бензином) и их переработка на канифоль и скипидар проходят в канифольно-экстракционном производстве.

Извлечение смолистых веществ  из осмола может быть произведено  также разбавленным раствором едкого натра. При этом смоляные кислоты  омыляются щелочью и переходят в щелок в виде канифольного мыла, которое затем высаливается из раствора поваренной солью. Такой способ очень прост, не огнеопасен и ранее испытывался на некоторых заводах, но себя не оправдал вследствие крайне низкого качества продукции.

Омыление смолистых веществ  щелочью происходит также в сульфатцеллюлозном производстве. Получаемое сульфатное мыло перерабатывается в цехах талловых продуктов целлюлозно-бумажных предприятий.

Дубильные вещества. Многие древесные растения содержат дубильные вещества в древесине или в коре; из них на дубильно-экстрактовых заводах получают водные вытяжки — дубильные экстракты.

Древесина дуба содержит 4—6 % дубильных  веществ (таннидов), кора дуба и ивы 8—14, ели 7—12, лиственницы 8— 16 %. Кроме таннидов, в воде растворяются и недубильные вещества (нетанниды). Содержание таннидов в экстракте, выраженное в процентах от массы сухого экстракта, называют его доброкачественностью. Доброкачественность дубового и лиственничного экстракта равна 60—70 °/о, ивового и елового 50—60 %.

Для получения дубильных экстрактов сырье измельчают и экстрагируют горячей водой в батарее диффузоров (экстракторов) по принципу противотока. Полученный разбавленный сок очищают  и упаривают под разрежением. Дубильные экстракты могут выпускаться трех видов — жидкие, тестообразные и твердые. Их используют в кожевенном производстве для превращения необработанной шкуры животного в кожу, т. е. для придания ей гибкости, мягкости, стойкости против загнивания и против набухания в воде.

При экстракции дубовой древесины  остается одубина с влажностью около 60%; ее используют для производства фурфурола или для переработки на картон. Еще более высокую влажность имеет проэкстрагированная кора. На ряде заводов ее отжимают на прессах и используют в качестве топлива.

Камеди. Камедями называют полисахариды древесины, растворимые в воде. Лиственничная камедь имеет клеящие свойства и применима в текстильной, спичечной и полиграфической промышленности. Она может быть извлечена из древесины лиственницы, измельченной в мелкую щепу, горячей водой при 80°С или же 0,2%-ным раствором уксусной кислоты при 30°С в батарее экстракторов. Выход камеди в зависимости от возраста деревьев и других условий, составляет 8—20%, в среднем 12 % от абсолютно сухой древесины.

Древесная кора так же является источником многих ценных экстрактивных веществ, из которых получают биологически активные, дубильные, красящие и прочие ценные продукты. Из коры хвойных, в частности  пихты белокорой, можно получать эфирное (пихтовое) масло, используемое в ароматерапии и медицинской  практике.

Основная доля (до 90 %) измельченной коры направляется на компостирование. Часть коры подвергается последовательной экстракции с получением дубильного экстракта и пектина. Твердый  остаток коры после экстракции является пористым углеродным материалом с высокой  сорбирующей способностью. Это его  свойство используется для внесения азото- и фосфорсодержащих добавок, необходимых для производства качественных удобрений.