Стандартизация размеров сортиментов. Припуски и допуски

Еще одним эффективным способом переработки коры является пиролиз, т. е. нагрев без доступа воздуха, в результате которого получается уголь-сырец, который можно активировать, т. е. увеличить количество пор в материале. Активацию выполняют термохимическим  способом или перегретым паром. В  результате получается материал с огромным количеством пор, т. е. с большой  площадью активной поверхности (1000-2000 м² на 1 г) и высокой сорбционной (впитывающей) способностью. Активные угли применяют в самых разных областях промышленности, в основном в фильтрах для очистки различных жидкостей и сточных вод, для сбора разливов нефти и т. п.

Древесные угли изготавливают обычно из древесины березы, однако исследования показали, что древесная кора тоже может быть сырьем для производства этого материала. Например, исследователи выяснили, что выход активных углей из пихтовой коры сплавной древесины составляет 32-33 % от массы коры (оптимальная температура пиролиза 750°С). Активные угли, полученные из коры, успешно очищают сточные воды от метанола, формальдегида, фенола и других химических загрязнителей.

Это же касается и активных углей  из коры сибирской лиственницы и  пихты. В ходе комплексной переработки  хвойной коры можно получать пихтовое масло, хвойный бальзам, дубители, красители  и углеродные сорбенты (активный уголь). Из коры осины производят витаминные и кормовые добавки и удобрения. Из березовой коры получают бетулин (кристаллическое вещество из бересты  для лечения ожогов и травм), субериновые  вещества (пробковые вещества для  залечивания ран), полифенолы (антиоксиданты) и сорбенты.

Береста (наружная часть коры березы) занимает особое место среди древесных  материалов. Она использовалась издревле и используется сейчас без всякой переработки, в натуральном виде, для изготовления туесов, корзин, емкостей для пищевых продуктов. Береста - отличное топливо, не требующее сушки  перед сжиганием. Из березовой и  осиновой коры получают фармакопейную  смолу и деготь.

Некоторые предприятия, выпускающие  фанеру, занимаются заготовкой коры и  поставляют ее как полуфабрикат на специализированные предприятия в  соответствии с ТУ 13-707-83 на бересту. Большой опыт химической переработки  бересты был накоплен в ПО «Киевдревпром» (Украина), где имелась установка  по производству дегтя мощностью  до 5 т. Выход дегтя составляет 25 % от массы сухой бересты.

Деготь - темная густая жидкость, содержащая бензол, ксилол, крезол, толуол, фенол и другие вещества. Деготь применяют в медицине (мазь Вишневского) и косметике (дегтярное мыло). После перегонки из дегтя получают креозот, широко используемый для пропитки шпал и других деревянных деталей, контактирующих с землей.

Луб, содержание которого в березовой  коре 60-80 % ее массы, может перерабатываться в муку, пригодную в качестве наполнителя  синтетических клеев взамен дефицитной древесной муки. Процесс изготовления такой муки включает сушку луба до влажности 4-8 % и размол на мельнице до однородной мелкой фракции, близкой  к фракции древесной муки № 140 по ГОСТ 16361-80.

 

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

 

Способность проводить электрический  ток характеризует электрическое  сопротивление древесины. В общем  случае полное сопротивление образца  древесины, размещенного между двумя  электродами, определяется как результирующее двух сопротивлений: объемного и  поверхностного. Объемное сопротивление  численно характеризует препятствие  прохождению тока сквозь толщу образца, а поверхностное сопротивление  определяет препятствие прохождению  тока по поверхности образца. Показателями электрического сопротивления служат удельное объемное и поверхностное  сопротивление. Первый из названных  показателей имеет размерность  ом на сантиметр (Ом х см) и численно равен сопротивлению при прохождении тока через две противоположные грани кубика размером 1х1х1 см из данного материала (древесины). Второй показатель измеряется в омах и численно равен сопротивлению квадрата любого размера на поверхности образца древесины при подведении тока к электродам, ограничивающим две противоположные стороны этого квадрата. Электропроводность зависит от породы древесины и направления движения тока. В качестве иллюстрации порядка величии объемного и поверхностного сопротивления в табл. 1 приведены некоторые данные.

Таблица 1. Сравнительные данные об удельном объемном и поверхностном сопротивлении древесины.

Порода и направление	Влажность, %	Удельное объемное сопротивление, Ом х см	Удельное поверхностное сопротивление, Ом
Береза, вдоль волокон	8,2	4,2 х 1010	4,0 х 1011
Береза, поперек волокон	8,0	8,6 х 1011	2,8 х 1012
Бук, вдоль волокон	9,2	1,7 х 109	9,4 х 1010
Бук, поперек волокон	8,3	1,4 х 1010	7,9 х 1010

Для характеристики электропроводности наибольшее значение имеет удельное объемное сопротивление. Сопротивление  сильно зависит от влажности древесины. С повышением содержания влаги в  древесине сопротивление уменьшается. Особенно резкое снижение сопротивления  наблюдается при увеличении содержания связанной влаги от абсолютно  сухого состояния до предела гигроскопичности. При этом удельное объемное сопротивление  уменьшается в миллионы раз. Дальнейшее увеличение влажности вызывает падение  сопротивления лишь в десятки  раз. Это иллюстрируют данные таблиц:

Таблица 2. Удельное объемное сопротивление древесины в абсолютно сухом состоянии.

Порода	Удельное объемное сопротивление, Ом х см
	поперек волокон	вдоль волокон
Сосна	2,3 х 1015	1,8 х 1015
Ель	7,6 х 1016	3,8 х 1016
Ясень	3,3 х 1016	3,8 х 1015
Граб	8,0 х 1016	1,3 х 1015
Клен	6,6 х 1017	3,3 х 1017
Береза	5,1 х 1016	2,3 х 1016
Ольха	1,0 х 1017	9,6 х 1015
Липа	1,5 х 1016	6,4 х 1015
Осина	1,7 х 1016	8,0 х 1015

Таблица 3. Влияние влажности на электрическое сопротивление древесины.

Порода	Удельное объемное сопротивление (Ом х см) поперек волокон при влажности древесины (%)
	0	22	100
Кедр	2,5 х 1014	2,7 х 106	1,8 х 105
Лиственница	8,6 х 1013	6,6 х 106	2,0 х 105

Поверхностное сопротивление древесины  также существенно снижается  с увеличением влажности. Повышение  температуры приводит к уменьшению объемного сопротивления древесины. Так, сопротивление древесины бука при повышении температуры с 20—21° до 50°С падает в 3 раза. При отрицательных температурах объемное сопротивление древесины возрастает. Удельное объемное сопротивление вдоль волокон образцов березы влажностью 76% при температуре 0°С составило 1,2 х 107 Ом см, а при охлаждении до температуры —24° С оно оказалось равным 1,02 х 108 Ом см. Пропитка древесины минеральными антисептиками (например, хлористым цинком) уменьшает удельное сопротивление, в то время как пропитка креозотом мало отражается на электропроводности. Электропроводность древесины имеет практическое значение тогда, когда она применяется для столбов связи, мачт линий высоковольтных передач, рукояток электроинструментов и т. д. Кроме того, на зависимости электропроводности от влажности древесины основано устройство электрических влагомеров.

 

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

 

Гвоздимость - способность древесины  удерживать гвозди, шурупы, костыли, скобы. Она зависит от породы древесины, ее объемного веса и влажности.

Влажная древесина облегчает вбивание гвоздей, но от влаги стальные гвозди ржавеют и по мере увеличения коррозии сила, удерживающая гвоздь, слабеет. Древесина  твердых пород при вбивании в  нее гвоздей раскалывается скорее, чем древесина мягких пород.

Уникальное свойство древесины  удерживать гвозди, шурупы, скобы, костыли  и другие крепления имеет важное практическое значение. При забивании  гвоздя в древесину происходит ее частичное разрушение и возникают  упругие деформации примыкающих  областей. На боковую поверхность  гвоздя со стороны деформированной  древесины оказывается давление, которое вызывает трение, удерживающее гвоздь.

Согласно разработанному ЦНИИМОДом  стандартному методу (ГОСТ 16483.33—77) для  определения сопротивления, которое  оказывает древесина выдергиванию гвоздя или шурупа, используют образец, имеющий форму бруска сечением 50x50 мм и длиной 150 мм. Забивают гвозди или  ввинчивают шурупы в соответствии со схемой, показанной на рис. 5. Для испытаний применяют гвозди диаметром 2 мм или шурупы диаметром 4 мм длиной не менее 50 мм. Гвозди забивают на глубину 30 мм, шурупы ввинчивают на 20 мм.

 

Рис. 5. Образец для испытания  древесины на способность удерживать гвозди и шурупы

 

Выдергивание гвоздей (шурупов) проводят при равномерной скорости захвата  машины за 1 ...3 мин.

Зафиксировав максимальную нагрузку, Н, вычисляют удельное сопротивление выдергиванию гвоздей (шурупов), Н/мм,

 

,      (3.1)

 

где l — глубина забивания (ввинчивания) гвоздя (шурупа), мм.

Для каждого образца удельным сопротивлением выдергиванию гвоздей (шурупов) считают  среднее арифметическое результатов  двух определений.

Сопротивление выдергиванию гвоздей, прежде всего, зависит от направления. По данным МЛТИ, усилие, необходимое  для выдергивания гвоздя, забитого в торец образца из древесины  дуба, сосны, осины, ольхи или ели, на 10...50% меньше усилия, которое надо приложить для выдергивания гвоздя, забитого поперек волокон. Сопротивление выдергиванию гвоздей, забитых в радиальном и тангенциальном направлениях, практически одинаково.

С повышением плотности древесины  сопротивление выдергиванию гвоздя или шурупа увеличивается; так, при  древесине граба плотностью 730 кг/м³ вдавливание и выдергивание гвоздей требуют усилий примерно в 4 раза больше, чем при древесине сосны плотностью 440 кг/м³.

Чем выше влажность древесины, тем  меньше усилие, необходимое для забивания  гвоздя. Гвоздь, забитый в сырую  древесину, после ее высыхания вытащить легче, чем гвоздь, забитый сразу  в сухую древесину. Это объясняется  тем, что в первом случае часть  упругих деформаций переходит в  «замороженные» и трение, удерживающее гвоздь в древесине, снижается.

Условия, необходимые для выдергивания шурупов (при прочих равных условиях), больше, чем для выдергивания гвоздей, так как в этом случае к трению присоединяется сопротивление волокон  перерезанию и разрыву. Для шурупов  одинакового с гвоздями диаметра, но вдвое меньшей длины это  усилие оказалось в 2 раза больше.

К механическим свойствам древесины  относятся прочность, твердость, упругость, вязкость, хрупкость, раскалываемость и гвоздимость.

Прочность-способность древесины  сопротивляться разрушению под действием  механических нагрузок. В зависимости  от вида нагрузки-растяжения, сжатия, изгиба, раскалывания и т. д. и от того, в  каком направлении эти нагрузки действуют (т. е. вдоль или поперек  волокон), древесина по-разному оказывает  им сопротивление.

Изменение формы или размеров древесины  под действием внешних нагрузок, влажности, температуры называется  деформацией.   Деформация,   исчезающая после прекращения внешних воздействий, называется упругой. Деформация, при которой после прекращения внешних воздействий форма или размеры древесины не восстанавливаются, называется остаточной.

При определенных условиях упругая  деформация переходит в остаточную. Этим пользуются, например, при гнутье древесины.

Нагрузки вызывают в древесине  различные напряжения. С увеличением  нагрузки напряжения в материале  возрастают. Напряжение, при котором  разрушается образец древесины, называется пределом прочности древесины (Па).

В зависимости от прочности материала  устанавливают допустимые напряжения, определяющие максимальную нагрузку, которую может воспринять материал при использовании его в сооружениях  без изменения формы (деформации). Такая нагрузка называется допустимой нагрузкой.

Предел прочности древесины  при растяжении вдоль волокон  очень высок. Например, у сосны  он составляет 102, 4 МПа.

При растяжении древесины в радиальном направлении (вдоль волокон древесины, перпендикулярно касательной к  годичному слою древесины в точке  касания) предел прочности для всех пород гораздо выше, чем при  тангентальном растяжении (усилие направлено вдоль волокон древесины, по касательной  к годичному слою). У хвойных  пород в среднем на 40%, у лиственных на 30%.