7.7. Модифікація деревини
Пресування деревини.Під дією зовнішнього тиску, величина якого перевищує межу міцності при стисканні, зменшується обсяг пір і збільшується щільність деревини. Пресування проводять, переважно, у напрямі, перпендикулярному напрямку волокон з порушенням структури клітин і судин. Особливо сильну зміну зазнають елементи (трахеїди, судини) ранньої частини річних шарів. Повного зближення стінок трахеїд хвойних порід не виникає навіть при дуже високих ступенях пресування. Абсолютно щільна суха деревина має щільність 1,4 г/см 3 тоді як щільність деревини становить 1,53 г/см 3 . Відзначено, що зі збільшенням ступеня пресування абсолютно сухої деревини її діелектричні параметри (діелектрична проникність та тангенс кута діелектричних втрат) зростають у всьому діапазоні частот від 20 до 10"Гц. Це вказує, зокрема, на зростання ізотропії деревини, що підвищує якість деревних матеріалів .
Модифікування деревинироблять з метою зміни її фізико-механічних властивостей. Так, наприклад, просочування синтетичними смолами знижує набухання деревини у 2-4 рази, збільшує міцність у 2-5, твердість до 78 разів, стабілізує електричні властивості, збільшує термін служби. Найбільш відома конвективна обробка деревини синтетичними смолами. Для інтенсифікації та підвищення якості модифікованого деревного матеріалу нерідко використовують електромагнітні поля високих і надвисоких частот. В результаті реакції полімеризації протікають протягом декількох годин, а лише декількох хвилин. Як синтетичні речовини при модифікації деревини використовують кремнійорганічні сполуки (марок КРЗ № 5, КО-815 та ін.), поліефірні смоли (ПН-1), фенолформальдегідні смоли)та ін.
Опромінення деревинипроводиться різними дозами гамма-випромінювання. Відбувається деструкція компонентів ланцюга макромолекул. При дозах 3 Мрад слабо змінюється ступінь кристалічності целюлози. Рівень опромінення 30 Мрад призводить вже до помітного зменшення кристалічності целюлози. При дозі вище 100 Мрад швидко знижується ступінь кристалічності, що пов'язують із зменшенням кількості СН-ОН груп. В результаті опромінення зростають однорідність та щільність аморфного стану деревини.
7.8. Деревні породи у будівництві
У будівництві та суміжних областях використовують обидва різновиди деревних порід - хвойні та листяні, але для інженерних конструкцій ширше використання знаходять хвойні, що мають більшу довжину і прямолінійність стовбура, підвищену стійкість проти загнивання, більшу територіальну поширеність. За значимістю та обсягами застосування їх можна розташувати в наступному порядку: сосна, ялина, модрина, ялиця, кедр і тис.
Сосна- порода ядерна, ядро зазвичай має буро-червоний колір, заболонь жовто-білого кольору. Розрізняють рудову сосну, яка росте на глибоких пухких супіщаниках і легких суглинних ґрунтах, на піднесених місцях, має дрібношарову щільну деревину, вузьку заболонь, смолиста. Інший різновид сосни — мендовий — зростає на низинних глинистих грунтах, має пухку весняну деревину, широкошарову, менш смолисту, ніж рудова сосна, і поступається останньою за якістю. Сосна має невисоку середню щільність та порівняно високу міцність (див. табл. 7.1). Її застосовують у вигляді кругляка (стовпи, палі та ін.) та пиляних лісоматеріалів, а також для виготовлення столярних виробів, виробництва фанери та деяких будівельних деталей (вікна, двері, коробки та ін.).
Ялина- порода спеледерев'яна, має незначну кількість смоляних ходів, менш стійка проти загнивання, ніж сосна. Колір деревини білий, із слабким жовтуватим відтінком. У дошках і брусках ялина можна впізнати за круглою формою сучків на відміну від овальної форми сучків на площині розпилу сосни. Її середня щільність дещо нижча, ніж у сосни (див. табл. 7.1). Використовується в промисловому та житловому будівництві, є основною сировиною в целюлозно-паперовому виробництві. Наявність великої кількості твердих сучків ускладнює її застосування у столярному виробництві.
Листівниця.- Порода ядерна. Ядро червонувато-бурого кольору, заболонь світла, вузька. Її деревина має дрібні нечисленні смоляні ходи, має високу щільність, стійкість проти загнивання, твердість, міцність (див. табл. 7.1), але схильна до розтріскування. Використовують у гідротехнічному та підземному будівництві, в кораблебудуванні як надійний та довговічний будівельний матеріал. Росте модрина, переважно, у Сибіру, і навіть Далекому Сході.
Ялиця- порода спелодревесна, ядра в ялиці немає. Колір деревини білий із слабким жовтуватим відтінком. Деревина ялиці схожа на деревину ялини, але не має смоляних ходів, менш стійка до загнивання та менш міцна (див. табл. 7.1). Виростає в Сибіру та на Кавказі, використовується у будівництві нарівні з ялиною, є цінним матеріалом у виробництві музичних інструментів.
Кедр- Порода ядерна, за властивостями наближається до сосны. Ядро світло-бурого кольору, заболонь широка, жовтувато-бура та за кольором мало відрізняється від ядра. Деревина кедра легка, механічні властивості нижчі, ніж у сосни. Застосовують як стройового лісу і в основному для виробництва столярних виробів, такяк легко обробляється. Виростає кедр, головним чином, у Сибіру.
Тис- Порода ядерна, деревина червона, щільна. Належить до роду вічнозелених хвойних дерев сімейства тисових. Декоративна, росте у кількох реліктових видах. Деревина тиса цінується у меблевому виробництві.
До групи листяних відносяться два їх основні різновиди, що розрізняються за своєю мікроструктурою: кільцесудинні, у яких великі водопровідні судини на поперечному розрізі деревини зібрані кільцем у весняній частині річного шару, і розсіяно-судинні, у яких судини дрібні, безладно розташовані на поперечному не видно.
З кільцесудинних порід найбільше застосування у будівництві знайшли дуб, ясен та в'яз.
Дуб- порода ядерна, має високу щільність, механічну міцність, стійкість проти гниття і в'язкість (див. табл. 7.1). Ядро має темно-буре забарвлення, відмінне від жовтуватого кольору заболоні. У деревині добре проглядаються великі серцевинні промені; володіє красивою текстурою та кольором у тангенціальному та поперечному зрізах. Використовують дуб у відповідальних конструкціях гідротехнічних споруд, при зведенні мостів, а також для виготовлення паркету, меблів, фанери, високоякісних столярних виробів. При довгому (десятки та сотні років) вилежуванні у воді дуб темніє до чорного або темно-сірого кольору, стає мореним дубом – дуже цінним декоративним та оздоблювальним матеріалом. Кору використовують для одержання дублячих речовин.
Ясень— порода ядерна, за текстурою нагадує дуб, але з вузькими серцевинними променями, видимими у зрізах під мікроскопом. Має деревину високої міцності, пружності, але у сирих місцях та у місцях зі змінним вологимрежимом швидко загниє. Застосовують для виконання столярно-оздоблювальних робіт, виготовлення меблів.
В'яз— порода ядерна, має щільну, в'язку, тверду та міцну деревину, подібно до дуба добре піддається загину, проте за фізико-механічними властивостями поступається дубу. Застосовують для виробництва фанери, меблів та ін.
З розсіяних судин найбільш широко використовують для будівельних цілей як м'які різновиди порід - береза, осика, вільха, липа, так і тверді - бук, граб, клен.
Береза- порода забілена. Деревина міцна, тверда, в'язка, але відносно легко загниває в сирих приміщеннях, що мало провітрюються, легко обробляється. Її застосовують для виготовлення будівельних виробів та деталей, меблів, паркету, оздоблювальних матеріалів.
Осіна- порода спелодревесна. Деревина по міцності поступається березі, м'яка, легка, малостійка проти загнивання, але в сухому місці зберігається добре, при висиханні не коробиться. Осину використовують у фанерному виробництві, для зведення тимчасових будівель, виготовлення тари, а також у целюлозно-паперовій промисловості.
Вільха- порода заболонна, деревина легка, м'яка, малостійка проти загнивання, за кольором - світло-коричнева з рожевим відтінком у сухому її стані. Застосовується нарівні з березою.
Липа- порода заболонна, деревина легка, нестійка до гниття, має обмежене застосування як будівельний матеріал для тимчасових будівель та невідповідних споруд. Використовується для виготовлення меблів, фанери, тари.
Бук- порода спелодревесна. Деревина щільна, міцна, за властивостями бук близький до дуба, але на відміну від нього малостійкий проти гниття. Застосовують для виготовлення паркету, фанери, шпал, а також меблів.
Граб- порода заболонна, рід сімейства березових, росте в Криму та на Далекому Сході. Деревина важка, тверда, має підвищені показники механічних властивостей, при висиханні - значно розтріскується і коробиться. Застосовують тих самих цілей, як і бук, і навіть під час виробництва музичних інструментів, в машинобудуванні та інших.
Клен- порода спелодревесна, м'яка, рід дерев сімейства кленових. Деревина щільна, важка, міцна. Використовують у будівництві як оздоблювальний матеріал для виробництва фанери, меблів, музичних інструментів.