1.3 физические свойства древесины

1. Тема 1.3 Свойства
древесины
Физические свойства
древесины
ОК 2,4, 5,6, ПК 1.1, 1.3, 1.4

2. Цели занятия
 сформировать целостное
представление по физическим
свойствам древесины,
 выявить значение физических
свойств древесины для ее
применения

3. ОК 2. Организовывать собственную
деятельность, выбирать типовые методы и
способы выполнения профессиональных
задач, оценивать их эффективность и качество
ОК 4. Осуществлять поиск и использование
информации, необходимой для эффективного
выполнения профессиональных задач,
профессионального и личностного развития
ОК 5. Использовать информационно-
коммуникационные технологии в
профессиональной деятельности
ОК 6. Работать в коллективе и в команде,
эффективно общаться с коллегами,
руководством, потребителями

4.  ПК 1.1
Участвовать в разработке технологических
процессов деревообрабатывающих производств,
процессов технологической подготовки
производства, конструкций изделий с
использованием САПР.
 ПК 1.3
Организовывать ведение технологического
процесса изготовления продукции
деревообработки.
 ПК 1.4
Выполнять технологические расчеты
оборудования, расхода сырья и материалов.

5. Равновесная влажность
древесины
 Древесина является гигроскопичным
материалом, то есть она обладает
свойством поглощать и отдавать влагу
из окружающей среды.
 Влажность древесины изменяется при
изменении влажности и температуры
окружающего воздуха

6.  Древесина является анизотропным
материалом, то есть ее свойства в
различных направлениях не одинаковы.

7. Влажность древесины
 W = (m - m0) * 100,
 m0
 где m - начальная масса образца
древесины, г,
 m0 - масса образца абсолютно сухой
древесины, г.

8. Две формы воды, содержащейся
в древесине

9.  Связанная вода
находится в
клеточных стенках.
Удерживается в
основном физико-
химическими
связями, изменение
ее содержания
существенно
отражается на
большинстве
свойств древесины.
Свободная содержится
в полостях клеток и
межклеточных
пространствах.
Удерживается
механическими
связями, удаляется
легче, чем связанная
вода, и оказывает
меньшее влияние на
свойства древесины.

10. Состояние древесины по
влажности
 1. мокрая, W > 100%, длительное время
находившаяся в воде;
 2. свежесрубленная W = 50-100%,
сохранившая влажность растущего дерева;
 3. воздушно-сухая, W = 15-20%,
выдержанная на открытом воздухе;
 4. комнатно-сухая, W = 8-12%, долгое время
находившаяся в отапливаемом помещении;
 5. абсолютно-сухая, W = 0, высушенная при
температуре t=103±2°C.

11. Усушка древесины
 Уменьшение линейных размеров и объёма
древесины при удалении из неё связанной
воды называется усушкой.
 Удаление свободной воды не вызывает
усушки.
 Чем больше клеточных стенок в единице
объёма древесины, тем больше в ней
связанной воды и выше усушка.
 Усушка древесины не одинакова в разных
направлениях: в тангенциальном
направлении в 1,5 - 2 раза больше, чем в
радиальном.

13. Усушка
 Усушка древесины учитывается при распиловке бревен на
доски, при сушке пиломатериалов.
 Влажностные напряжения вызваны неоднородной усушкой
материала.
 Остаточные напряжения обусловлены появлением в
древесине неоднородных остаточных деформаций.
 Если растягивающие напряжения достигают предела
прочности древесины при растяжении поперек волокон,
появляются трещины.

15. Определение усушки
 Уmax = (amax - amin) * 100
amax
Под полной усушкой, или максимальной
усушкой Уmax понимают уменьшение
линейных размеров и объёма древесины
при удалении всего количества связанной
воды.
Формула для вычисления полной усушки,
%:

16. Коэффициент усушки и
разбухания древесины

18. Коробление
Изменение формы пиломатериалов и
заготовок при сушке, а также выпиловке и
неправильном хранении называется
короблением.
Чаще всего коробление происходит из-за
различия усушки по разным структурным
направлениям.
Коробление может возникать при
механической обработке сухих
пиломатериалов: при несимметричном
строгании, ребровом делении из-за
нарушения равновесия остаточных
напряжений.

19. Коробление
Различают поперечную и продольную
покоробленность.
Продольная покоробленность бывает: по
кромке, по пласти и крыловатость.
 Рис. Коробление досок в результате усушки: — продольное простое; 2
— продольное, сложное; 3 — поперечное; 4 — крыловатость

20. ЗАДАЧА 1
Определить величину
усушки древесины в
радиальном направлении,
если влажность образца
изменилась от 15 до 8%.

21. Разбухание
Увеличение линейных размеров и
объема древесины при повышении в ней
содержания связанной воды называется
разбуханием.
Разбухание происходит при
выдерживании древесины во влажном
воздухе или воде.
Рmax = (amax - amin) * 100
amin

22. Задача 2
 Определить величину
разбухания и размер образца
древесины в тангенциальном
направлении, если размер
образца при его увлажнении от
0 до 40% изменился от 30,0
мм.

23. Практическое значение
 В самолетостроении разбухание является
отрицательным свойством древесины.
 В процессе эксплуатации и ремонта
деревянных самолетов необходимо строго
следить за предотвращением появления
разбухания отдельных деревянных деталей
самолета, так как разбухание вызывает
ряд отрицательных явлений: уменьшение
крепости, загнивание и т. п.

24. Разбухание
 При отборе лесоматериалов необходимо
учитывать, что после увлажнения
сухого материала имеющиеся в досках и
брусках трещины делаются
незаметными.

26. Задача 3
 Определите величину
разбухания пихтовых
пиломатериалов
тангенциальной распиловки
при изменении влажности от
10% до 40%, если
первоначальная ширина их
была 125мм.

27. Задача 4
 Определить величину и
коэффициент разбухания
древесины в радиальном
направлении, если размер
образца при его увлажнении от
5 до 15% изменился от 29,0
мм до 32,9мм.

28. Порода-
пихта,
влажность
– 100%.
Плотность?
Порода-
сосна,
влажность
80%.
Плотность?

29. Порода-дуб,
влажность –
30%.
Плотность?
Порода-граб,
влажность –
20%.
Плотность?

30. По плотности при влажности 12% древесину можно
разделить на три группы:
- породы с малой плотностью (510 кг/м3 и менее):
сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ива, ольха,
каштан, орех;
- породы средней плотности (550...740 кг/м3 ):
лиственница, тис, береза, бук, вяз, груша, дуб,
ильм, карагач, клен, платан, рябина, яблоня, ясень;
- породы с высокой плотностью (750 кг/м3 и
выше): акация белая, береза железная, граб,
самшит, саксаул, фисташка, кизил.

31. Древесину по объёмной массе делят на
группы:
очень лёгкая (0,45 г/см3);
лёгкая (0,45 — 0,60 г/см3);
среднетяжёлая (0,61 — 0,75 г/см3);
тяжёлая (0,76 — 0,90 г/см3);
очень тяжёлая древесина (более 0,90
г/см3).

32. Водопоглощение
Способность древесины увеличивать свою
влажность при непосредственном контакте с
капельножидкой водой называется водопоглощением.
Максимальная влажность, которой достигает
погруженная в воду древесина, складывается из
предельного количества связанной воды и
наибольшего количества свободной воды.
Способность древесины поглощать воду, другие
жидкости имеет значение в процессах варки
древесины для получения целлюлозы, при пропитке
ее растворами антисептиков и антипиренов, при
сплаве лесоматериалов и др.

33. Проницаемость
Способность древесины пропускать
жидкости или газы под давлением.
Водопроницаемость древесины вдоль
волокон значительно больше, чем
поперек волокон, при этом у древесины
лиственных пород она в несколько раз
больше, чем у хвойных.

34. Тепловые свойства
древесины
 Теплоемкость – способность древесины
аккумулировать тепло является удельная
теплоемкость, представляющая собой
количество теплоты, необходимое для того
чтобы нагреть 1 кг массы древесины. С
увеличением влажности увеличивается
теплоемкость.
 Теплопроводность – свойство, характеризующее
интенсивность переноса тепла в материале.
Коэффициент теплопроводности с увеличением
температуры, влажности и плотности
увеличивается.

35.  Температуропроводность
Способность древесины выравнивать
температуру по объему.
Тепловое расширение
Способность древесины увеличивать
линейные размеры и объем при
нагревании.

36.  1 Показатели физических свойств древесины.
 2 Понятие влажности.
 3 Понятие плотности.
 4 Понятие усушки.
 5 Понятие разбухания.
 6 Понятие коэффициента усушки.
 7 Понятие водопоглощения.
 8 Формула для определения величины влажности древесины.
 9 Формула для определения величины усушки древесины.
 10 Формула для определения величины разбухания
древесины.
 11 Формула для определения величины плотности древесины.
 12 Весовой метод определения влажности древесины.
 13. Косвенный метод определения влажности древесины.
 14. Понятие влагопоглощения древесины

37. Внешний вид – характеризуется: цветом,
блеском, текстурой и макроструктурой.
 Цвет древесины – определенное зрительное ощущение,
которое зависит, в основном, от спектрального состава
отраженного ею светового потока. Цвет – одна из
важнейших характеристик внешнего вида древесины.
 Окраска древесины – зависит от породы, возраста дерева,
климата района произрастания. Древесина может изменять
цвет при выдержке под влиянием воздуха и света, при
поражении грибами, а также при длительном нахождении
под водой.

38. Внешний вид – характеризуется: цветом,
блеском, текстурой и макроструктурой.
 Блеск – способность древесины направленно отражать
световой поток. Наибольшим блеском из отечественных
пород отличается древесина дуба, бука, белой акации,
бархатного дерева; из иноземных – древесина атласного
дерева и махагони (красного дерева).
 Текстура – рисунок, образующийся на поверхности
древесины вследствие перерезания анатомических
элементов (годичных слоев, сердцевинных лучей, сосудов).
 Макроструктура – ширина годичных слоев – число слоев,
приходящихся на 1 см отрезка. Содержание поздней
древесины – соотношение суммарной ширины зон поздней
древесины и общей протяженностью участка измерения с
целым числом слоев.

39. древесины
• Связанная вода находится в
клеточных стенках.
Удерживается в основном физико-
химическими связями, изменение ее
содержания существенно отражается
на большинстве свойств древесины.
• Свободная содержится в полостях
клеток и межклеточных пространствах.
Удерживается только механическими
связями, удаляется легче, чем
связанная вода, и оказывает меньшее
влияние на свойства древесины.
 Виды влаги – различают две формы воды,
содержащейся в древесине: связанную и
свободную.

40. древесины
• Связанная вода находится в
клеточных стенках.
Удерживается в основном физико-
химическими связями, изменение ее
содержания существенно отражается
на большинстве свойств древесины.
• Свободная содержится в полостях
клеток и межклеточных пространствах.
Удерживается только механическими
связями, удаляется легче, чем
связанная вода, и оказывает меньшее
влияние на свойства древесины.
 Виды влаги – различают две формы воды,
содержащейся в древесине: связанную и
свободную.
На практике по степени влажности различают
древесину:
мокрую – W более 100%, длительное время находившаяся в воде;
свежесрубленную – W = 50-100%, сохранившую влажность растущего дерева;
воздушно-сухую – W = 15-20%, выдержанную на открытом воздухе;
комнатно-сухую – W = 8-12%, долгое время находившуюся в отапливаемом
помещении;
абсолютно-сухую – W = 0, высушенную при температуре t = 103 (2)0С.
Для количественной характеристики содержания
воды в древесине используют показатель –

41. Усушка
 Уменьшение линейных размеров и объема древесины при
удалении из не связанной воды называется усушкой.
Удаление свободной влаги не вызывает усушки. Под полной
усушкой, или максимальной усушкой понимают уменьшение
линейных размеров и объема древесины при удалении всего
количества связанной воды.
 Усушка древесины учитывается при распиловке бревен на
доски, при сушке пиломатериалов.
 Влажностные напряжения вызваны неоднородной усушкой
материала. Остаточные напряжения обусловлены
появлением в древесине неоднородных остаточных
деформаций. Если растягивающие напряжения достигаю
предела прочности древесины при растяжении поперек
волокон, появляются трещины.

42. Разбухание
Увеличение линейных размеров и объема древесины
при повышении в ней содержания связанной воды
называется разбуханием. Разбухание происходит при
выдерживании древесины во влажном воздухе или воде.
Коробление
Изменение формы пиломатериалов и заготовок при
сушке, а также выпиловке и неправильном хранении
называется короблением. Чаще всего коробление
происходит из-за различия усушки по разным структурным
направлениям. Различают поперечную и продольную
покоробленность. Продольная покоробленность бывает: по
кромке, по пласти и крыловатость.
Коробление может возникать при механической
обработке сухих пиломатериалов: при несимметричном
строгании, ребровом делении из-за нарушения равновесия
остаточных напряжений.

43. Влагопоглощен
ие
Способность древесины увеличивать свою влажность
при непосредственном контакте с капельножидкой водой
называется водопоглощением. Максимальная влажность,
которой достигает погруженная в воду древесина,
складывается из предельного количества связанной воды и
наибольшего количества свободной воды. Способность
древесины поглощать воду, а также другие жидкости имеет
значение в процессах варки древесины для получения
целлюлозы, при пропитке ее растворами антисептиков и
антипиренов, при сплаве лесоматериалов и в других
случаях.
Проницаемость
Характеризует способность древесины пропускать
жидкости или газы под давлением. Водопроницаемость
древесины вдоль волокон значительно больше, чем поперек
волокон, при этом у древесины лиственных пород она в
несколько раз больше, чем у хвойных.

44. Тепловые свойства
древесины
 Теплоемкость – способность древесины аккумулировать
тепло является удельная теплоемкость, представляющая
собой количество теплоты, необходимое для того чтобы
нагреть 1 кг массы древесины. С увеличением
влажности увеличивается теплоемкость.
 Теплопроводность – свойство, характеризующее
интенсивность переноса тепла в материале.
Коэффициент теплопроводности с увеличением
температуры, влажности и плотности увеличивается.
 Температуропроводность – характеризует способность
древесины выравнивать температуру по объему.
Тепловое расширение – способность древесины
увеличивать линейные размеры и объем при
нагревании.

45. Сортировка древесины по цвету
• Рисунок, полученный на поверхности древесины в
результате перерезания волокон годичных слоев и
сердцевинных лучей, называется текстурой дерева.
Радиальный - отобранный паркет высшего сорта только
радиального распила (плоскость разреза проходит через
радиус ствола) или 60 градусов перпендикулярно оси.
Обладает ровной текстурой, оживляемой сердцевинными
лучами, выходящими на поверхность пласти. Пороки
древесины и механические повреждения не допускаются.
Следует обратить внимание, что сердцевинные лучи не
являются пороком древесины, их необходимо отличать от
дефектов и пороков.
Тангенциальный - отобранный паркет высшего сорта
тангенциального распила (плоскость разреза по касательной
к годичному слою ствола). Обладает живой, насыщенной
текстурой, которая образуется при пересечении годовых
слоев благодаря сбегу ствола. Пороки древесины и
механические повреждения не допускаются.