Материалы, получаемые из древесины

Круглые лесоматериалы

Ствол поваленного (срубленного) дерева, у которого отделены корни, вершина и сучья, называется хлыстом. Хлысты подразделяются на три группы в зависимости от выхода деловой древесины (таблица 3.1) [7].

Таблица 3.1 – Нормы выхода деловой древесины из хлыстов

Группа качества Выход деловой древесины из хлыста, %
хвойных пород мягких лиственных пород твердых лиственных пород
I Не менее 80 Не менее 60 Не менее 70
II От 79 до 50 От 59 до 40 От 69 до 40
III Менее 50 Менее 40 Менее 40

По данным таблицы 3.1 можно увидеть, что наибольший выход деловой древесины из хлыста имеют хвойные породы, а наименьший может быть у мягких лиственных пород.

Хлысты поставляют в неокоренном виде. В них допускается кривизна более 5 % длины хлыста, ядровая гниль, занимающая более 65 % площади нижнего торца, и наружная трухлявая гниль. Хлысты учитывают в кубических метрах; объем определяют по длине и толщине хлыста на расстоянии 1,3 м от нижнего торца с помощью соответствующих таблиц поштучно, а также групповыми методами.

При разделке хлыстов получают круглые сортименты в виде бревен, кряжей и балансов. Бревнами называют сортименты, предназначенные для использования в круглом виде или в качестве сырья для выработки пиломатериалов общего назначения. Кряжами называют сортименты, которые используются для выработки специальных видов лесной продукции (авиационных пиломатериалов, шпал, лущеного или строганого шпона, спичек и др.). Сортименты, соответствующие по длине рабочим размерам деревообрабатывающего оборудования, называют чураками. Балансы – это круглые (или колотые) сортименты, предназначенные для переработки на целлюлозу и древесную массу. Долготье представляет собой отрезок хлыста, длина которого кратна длине получаемого сортимента и включает припуск на разделку. В строительстве и сельском хозяйстве используют тонкомерные сортименты (диаметром 6-13 см) – жерди.

Круглые лесоматериалы по толщине (диаметру, измеренному на верхнем торце) делятся на мелкие – толщиной от 6 до 13 см; средние – от 14 до 24 см; крупные – от 26 см и более.

Длина лесоматериалов зависит от их назначения и колеблется от 0,5 (для изготовления лож) до 17 м (мачты судов).

К круглым лесоматериалам относится также технологическое сырье для различных производств, заготовляемое из низкокачественной древесины. Оно предназначено для производства древесных плит, тарных лесоматериалов и продуктов гидролиза.

Пиленые лесоматериалы (пилопродукция)

Различают три вида пиленой продукции, которые по возрастающей степени готовности к дальнейшему использованию в изделиях и сооружениях располагаются в следующем порядке: пиленые материалы (пиломатериалы), пиленые заготовки и пиленые детали.

Пиломатериалы получают путем раскроя бревен; заготовки вырабатывают из пиломатериалов; детали – из заготовок или непосредственно из круглых лесоматериалов. Пиленые заготовки отличаются от пиломатериалов тем, что по размерам и качеству соответствуют будущим конкретным деталям с припусками на усушку и механическую обработку. Пиленые детали в отличие от заготовок не требуют дальнейшей механической обработки.

Пиленые материалы. Пиломатериалы делятся на пиломатериалы общего назначения и специальные (авиационные, резонансные)

Пиломатериалы общего назначения по форме и размерам поперечного сечения делят на доски – если ширина вдвое больше толщины (рисунок 3.1, г, д, е, ж), бруски – если ширина меньше двойной толщины (рисунок 3.1, з) и брусья (у хвойных пиломатериалов) – если ширина и толщина более 100 мм. По числу пропиленных сторон брусья (рисунок 3.1, а, б, в) могут быть двухкантными, трехкантными и четырехкантными.

Обапол – это крайняя часть бревна, остающаяся при распиловке досок, прирезанная по длине и предназначенная для крепления горных выработок. Обапол может быть двух видов: горбыльный с непропиленной наружной поверхностью (рисунок 3.1, и) и дощатый (рисунок 3.1, к) с пропиленной более чем на половину длины наружной поверхностью. Обапол изготовляется из древесины хвойных пород; он должен быть окорен, опилен с торцов и очищен от сучьев вровень с наружной поверхностью.

Пиленые заготовки. В виде товарной продукции выпускаются заготовки общего и специального назначения.

Заготовки общего назначения изготавливаются из хвойных и лиственных пиломатериалов. Они предназначены для изготовления деталей, применяемых в строительстве, вагоно-, авто-, судо-, обозо- и сельхозмашиностроении, производстве мебели, паркета. По виду обработки заготовки различаются на пиленые, полученные путем пиления, и калиброванные, простроганные (профрезерованные) после пиления для придания точных размеров по толщине и ширине. Кроме того, выпускаются клееные заготовки, изготовленные из нескольких более мелких заготовок склеиванием их по длине, ширине или толщине. Такие заготовки по существу представляют композиционные материалы.


 Виды пилопродукции

Рисунок 3.1 – Виды пилопродукции: брусья: а – двухкантный; б – трехкантный; в – четырехкантный; доски: г – необрезная; д – чисто обрезная; е – обрезная с тупым обзолом; ж – обрезная с острым обзолом; з – брусок; и – обапол горбыльный; к – обапол дощатый; л – шпала необрезная; м – шпала обрезная

По размерам поперечного сечения различают заготовки тонкие (толщина до 32 мм включительно) и толстые. Кроме того, выделяют досковые – шириной более двойной толщины и брусковые – шириной менее двойной толщины.

Длина заготовки установлена от 0,3 м (у хвойных – от 0,5 м) до 1 м с градацией 50 мм, а свыше 1 м с градацией 100 мм.

Заготовки специального назначения разделяются на: заготовки авиационные хвойных и лиственных пород; заготовки для лыж; лыжные заготовки; заготовки деревянные резонансные для музыкальных инструментов; заготовки для весел, деревянных деталей колес конных повозок; бруски для ткацких челноков; шпуль и катушек; каблуков; секторы для обувных колодок.

Заготовки резонансные предназначаются для изготовления дек клавишных, щипковых и смычковых инструментов. Вырабатывают заготовки из древесины ели и пихты кавказкой, кедра сибирского.

Пиленые детали. К пиленым деталям относят шпалы и переводные брусья железных дорог, планки для снегозадерживающих щитов и др.

Шпалы для железных дорог широкой колеи могут быть трех типов:

1 – для главных путей,

2 – для станционных и подъездных путей,

3 – для малодеятельных подъездных путей промышленных предприятий.

Шпалы также подразделяются на необрезные (рисунок 3.1, л), пропиленные только с двух противоположных сторон, и обрезные (рисунок 3.1, м), пропиленные со всех четырех сторон.

Шпалы для железных дорог узкой колеи меньших размеров, чем широкой колеи. Выпускаются трех типов: 1, 2, 3 и могут быть обрезными или необрезными.

Брусья для стрелочных переводов железных дорог узкой и широкой колеи по форме и поперечным размерам близки к шпалам. Изготавливают из древесины тех же пород, что и шпалы.

Шпалы для метрополитена изготавливают из древесины сосны или березы. Их пропитывают масляными антисептиками.

Строганные, лущеные, колотые лесоматериалы, измельченная древесина

Строганием вырабатывают шпон, штукатурную дрань, стружку упаковочную и другого назначения. Строганый шпон представляет собой тонкие листы древесины, отличающиеся красивой текстурой и цветом. Этот облицовочный материал изготавливают из древесины лиственных пород: дуба, ясеня, бука и ряда других, а также из экзотических пород: красного дерева, лимонного дерева и др. Строганый шпон получают из древесины и некоторых хвойных пород – лиственницы, тиса.

В зависимости от плоскости строгания различают шпон четырех видов: радиальный, полурадиальный, тангенциальный и тангенциально-торцовый. Полурадиальным называют шпон, у которого прямые параллельные линии годичных слоев видны не менее чем на 3/4 площади листа. У тангенциально-торцового строганого шпона, получаемого из наростов, годичные слои имеют вид замкнутых кривых линий, а сердцевинные лучи – вид кривых линий или штрихов.

Штукатурную дрань получают из отходов древесины хвойных и мягких лиственных пород не только строганием, но и раскалыванием или пилением. Штукатурная дрань используется в строительстве жилых зданий.

Стружку упаковочную также получают строганием, но из-за малости размеров ее относят к измельченной древесине.

Лущением получают шпон в виде непрерывной ленты древесины. Полученную ленту шпона до и после сушки разрезают на форматные листы. Лущеный шпон предназначен для изготовления слоистой клееной древесины и облицовки поверхности изделий из древесины. Шпон, применяемый для облицовки, отличается от строганого шпона меньшей декоративностью, но имеет большие размеры листов.

Раскалыванием получают колотые балансы. Удаление ядровой гнили из низкокачественной древесины при расколке поленьев позволяет получить полноценное сырье для выработки целлюлозы и древесной массы. Среди колотых сортиментов можно отметить клепку бочарную, колесный обод, санный полоз и др.

К измельченной древесине относят: щепу, дробленку, стружку, опилки, древесную муку и пыль. Некоторые из них, например дробленку и древесную пыль, используют только как полуфабрикаты в производстве композиционных материалов.

Щепа. Этот вид продукции получают путем измельчения древесного сырья рубильными машинами или соответствующими рабочими узлами в составе технологических линий. Различают щепу технологическую, зеленую (с примесью коры, хвои, листьев) и топливную.

Древесина всех хвойных и лиственных пород используется при производстве щепы для получения сульфатной целлюлозы и полуцеллюлозы, дрожжей, спирта, ДВП и ДСтП. Породный состав щепы остальных назначений дифференцирован с учетом химических свойств и строения древесины. Например, для производства глюкозы применяют щепу из древесины хвойных пород, для ксилита – из березы, для фурфурола – из лиственных пород.

Технологические древесные опилки. Опилки получают при распиловке лесоматериалов. Этот вид измельченной древесины используют для получения целлюлозы, продукции лесохимических и гидролизных производств, изготовления древесных плит. Для гидролизных заводов спиртового и дрожжевого профиля могут использоваться опилки из древесины одних хвойных или лиственных пород; допускается использование смеси хвойных и лиственных опилок (но для выработки спирта должно быть не менее 80 % хвойных). Для заводов фурфурольного профиля допускают опилки из древесины только лиственных пород. Опилки не должны содержать более 8 % коры, 5 % гнили и минеральных примесей 0,5 %.

Стружка древесная. Ее изготавливают из круглых лесоматериалов, кусковых отходов лесопиления, деревообработки, фанерного и спичечного производства. Она предназначается для упаковки продовольственных и промышленных товаров, для изготовления фибриловых плит и др. В большинстве случаев используется древесина хвойных и мягких лиственных пород. Например, для упаковки фруктов применяется тонкая и узкая стружка только из древесины ели, липы и осины, а для упаковки яиц – более крупная стружка из ели и пихты.

Мука древесная. Представляет собой продукт сухого механического измельчения отходов лесопиления и деревообработки. Ее используют в качестве наполнителя, фильтрующего материала, поглотителя и применяют в производстве пластмасс, линолеума, промышленных взрывчатых веществ и для других целей. В зависимости от назначения древесную муку вырабатывают из древесины хвойных или лиственных пород.

Композиционные древесные материалы и модифицированная древесина

Композиционные древесные материалы можно разделить на две подгруппы: клееная древесина и материалы на основе измельченной древесины. Отдельно рассматривается массивная древесина с модифицированными свойствами.

Клееная древесина.

Понятием клееная древесина охватывается три вида материалов – слоистая клееная древесина, массивная клееная древесина и комбинированная клееная древесина. К слоистой клееной древесине относится продукция, полученная из шпона: фанера, фанерные плиты, древесные слоистые пластики, а также гнутоклееные изделия. К массивной клееной древесине относится продукция, полученная из массивной древесины: клееные доски, бруски, брусья, плиты, используемые в качестве полуфабрикатов, заготовок, деталей и изделий. К комбинированной клееной древесине относятся материалы, полученные путем сочетания массивной древесины и шпона, – столярные плиты.

Некоторые из перечисленных разновидностей клееной древесины представляют собой не материалы, а готовые изделия: другие – перерабатываются в рамках одного производственного предприятия и не являются товарной продукцией.

Фанера. Этот наиболее распространенный слоистый древесный материал представляет собой три и более склеенных между собой листов лущеного шпона с взаимно перпендикулярным расположением волокон в смежных слоях. Фанера используется в строительстве, судостроении, вагоностроении, машиностроении и других отраслях промышленности. Многообразное и широкое применение фанеры обусловлено тем, что по сравнению с пиломатериалами она обладает меньшей анизотропностью; пониженной способностью разбухать, усыхать, коробиться и растрескиваться, может быть изготовлена в виде больших листов при сравнительно малой толщине; легко принимает криволинейную форму и имеет другие преимущества.

Фанерные плиты. Эти клееные материалы включают не менее семи слоев лущеного шпона и имеют значительную толщину: 8-78 мм. Фанерные плиты используются в вагоностроении, сельхозмашиностроении, автостроении, также их используют для изготовления лыж, ручек и крюков хоккейных клюшек, для цельноклееных детских клюшек. Плиты могут быть облицованы строганым шпоном. Для внутренних слоев используют березовый, липовый, сосновый шпон.

Древесные слоистые пластики. Этот композиционный материал изготавливают в процессе термической обработки под большим давлением из листов шпона, склеенных синтетическими клеями. Древесные слоистые пластики используют в электротехнике, судостроении (материал для дейдвудных подшипников), машиностроении в качестве конструкционного, самосмазывающего, антифрикционного материала.

Столярные плиты. Эти композиционные материалы, применяемые в мебельной промышленности, судостроении, вагоностроении и строительстве, изготавливаются из реечных щитов, оклеенных с обеих сторон двумя слоями лущеного шпона. Для изготовления щитов плит используют древесину хвойных и мягких лиственных пород.

Композиционные материалы на основе измельченной древесины.

Древесностружечные плиты (ДСтП). Этот композиционный материал получают путем горячего прессования древесных частиц, смешанных со связующим. Древесностружечные плиты широко используются в производстве мебели, строительстве и других областях.

Древесные частицы получают путем переработки технологического сырья (низкокачественной древесины), технологической щепы, а также отходов деревообрабатывающих и фанерных производств, частично опилок. В качестве связующего для производства древесностружечных плит применяют чаще всего карбамидные, а также фенолформальдегидные и меламиноформальдегидные смолы. У однослойной плиты размеры древесных частиц и содержание связующего примерно одинаковы по всей ее толщине. У трехслойной плиты внутренний слой отличается от наружных слоев размерами частиц и содержанием связующего. У многослойной плиты – более трех слоев, симметрично расположенных относительно среднего слоя.

Для придания древесностружечным плитам био-, водо- и огнестойкости в них вводят антисептики. Перспективны плиты с ориентировочными частицами – для строительства, плиты с пониженной материалоемкостью и высоким качеством поверхности – для мебельного производства и тонкие однослойные плиты непрерывного прессования – для тары, панелей.

Древесноволокнистые плиты (ДВП). Это слоистый материал, изготовленный в процессе горячего прессования или сушки сформированной в виде ковра массы из древесных волокон. Древесными волокнами условно названы клетки, их обрывки и группы, получающиеся при разломе древесины (щепы).

Древесноволокнистые плиты применяют в строительстве, при изготовлении стандартных деревянных домов, в производстве мебели, автомобилей, вагоно-, судостроении и в других отраслях промышленности в качестве конструкционного, изоляционного и отделочного материала.

Массы древесные прессовочные (МДП). Это смеси, точнее, готовые композиции, полученные в результате совместной обработки частиц древесины и синтетических смол. МДП предназначаются для изготовления методом горячего прессования деталей машин, строительных деталей и товаров народного потребления. Таким способом изготавливают втулки, блоки, шкивы, подоконные доски. Массы древесные прессовочные подразделяются на три типа: МДПК – из частиц шпона (крошки), МДПС – из стружки, МДПО – из опилок.

Композиции древесно-клеевые. Эти смеси состоят из измельченной древесины и связующего; предназначены для изготовления формованной тары. Для приготовления смеси используют стружку длиной 10-20 мм, шириной 1-3,5 мм и толщиной 0,1-0,4 мм из древесины хвойных и мягких лиственных пород, а также связующее на основе мочевиноформальдегидных смол. В качестве гидрофобной добавки применяют парафин.

Арболит. Это строительный материал, относящийся к категории легких бетонов, иногда его называют «деревобетоном». В состав арболита входит древесный заполнитель, неорганическое вяжущее и вода. В качестве древесного заполнителя используют дробленые отходы лесозаготовительной, лесопильной и деревообрабатывающей промышленности. Ветви, сучья, вершинки, горбыли, рейки, срезки сначала перерабатывают в щепу, которую, в свою очередь, на молотковых мельницах превращают в дробленку.

В качестве вяжущего используют портландцемент. Для нейтрализации действия водорастворимых веществ, замедляющих схватывание и твердение цемента, а также снижающих прочность материала, в арболитовую массу вводят минерализаторы: хлористый кальций, жидкое стекло и сернокислый алюминий совместно с известью. Арболит био- и огнестоек, обладает хорошими звуко- и теплоизоляционными свойствами, удерживает гвозди, морозостоек.

Фибролит. Это также строительный материал, представляющий собой смесь древесной стружки, портландцемента, химических добавок. Для фибролита из древесины преимущественно хвойных пород изготавливается специальная стружка толщиной от 0,25 до 0,5 мм шириной 2-6 мм. Стружку смешивают с вяжущим и добавками (хлористым кальцием, жидким стеклом и др.), затем смесь формируют и прессуют. Фибролитовые плиты легко обрабатываются, био- и огнестойки, удерживают гвозди. Применяются для строительства каркасных домов.

Плиты цементно-стружечные. Более правильное название: цементно-древесностружечные плиты (ЦДСтП). Это строительный материал, который изготавливают прессованием древесных частиц (таких же, как и для ДСтП) с портландцементом и химическими добавками. Плиты предназначаются для ограждающих конструкций деревянных домов. Плиты водо-, морозо-, био- и огнестойки, нетоксичны, хорошо обрабатываются.

Ксилолит. Это строительный материал, состоящий из смеси опилок или древесной муки с магнезиальным вяжущим. Используется в виде плиток для покрытия полов, отделки стен и других целей. Ксилолит – износостойкий, негорючий, водоупорный материал высокой прочности.

Модифицированная древесина.

Модифицированной называют цельную древесину с направленно измененными физическими или химическими методами свойствами. Различают пять способов модифицирования и соответствующие виды продукции.

Древесина термомеханической модификации. Иначе этот вид продукции называют прессованная древесина (ДП). При прессовании (обычно в плоскости поперек волокон) предварительно пропаренной или нагретой древесины происходит изменение макроструктуры древесины, увеличение плотности и улучшение показателей связанных с ней свойств. Для получения ДП используют мягкие и твердые лиственные, а также хвойные породы. Прессованная древесина имеет в несколько раз большую прочность, твердость и ударную вязкость, чем натуральная древесина. Она обладает достаточно хорошими антифрикционными свойствами и может быть использована для изготовления подшипников вместо бронзы, баббита и других металлов. В воде прессованная древесина разбухает, и задержанные деформации возвращаются. Однако в некоторых случаях разбухание и распрессовка ДП могут быть полезными, например, в уплотнительных устройствах гидравлических машин. Прессованную древесину можно дополнительно модифицировать, наполняя ее маслами, металлами, полимерами.

Древесина химико-механической модификации. При этом способе модификации древесину предварительно (или одновременно) обрабатывают аммиаком, мочевиной или другими веществами, а затем уплотняют. Лигнамон – материал из древесины, подвергнутой обработке аммиаком, прессованию и сушке.

Предварительная химическая обработка вызывает изменение клеточных стенок, древесина пластифицируется, ей легко придать новую форму. Пластифицированная аммиаком древесина поглощает воду, разбухает и распрессовывается. Воздействием повышенной температуры можно уменьшить эти недостатки. Из цельной пластифицированной аммиаком прессованной древесины изготовляют детали мебели, паркет, музыкальные инструменты.

Древесина термохимической модификации. Это материал, получаемый пропиткой древесины мономерами, олигомерами или смолами и последующей термообработкой для полимеризации или поликонденсации пропитывающего состава. В некоторых случаях наблюдается химическая прививка модификатора к полимерным компонентам древесины. Древесину пропитывают чаще всего фенолформальдегидными смолами, например, в виде водного раствора фенолоспиртов, смолами фуранового типа, полиэфирными смолами.

Модификация древесины синтетическими смолами снижает ее гигроскопичность, водопоглощение и водопроницаемость, уменьшает разбухание, повышает прочность, жесткость и твердость, но часто снижает ударную вязкость. Модифицированная этим способом древесина используется в строительных конструкциях, мебельном, лыжном производствах.

Древесина радиационно-химической модификации. В данном случае полимеризация введенных в древесину веществ происходит под воздействием ионизирующих излучений. Древесину пропитывают метилметакрилатом, стиролом, винилацетатом, акрилонитрилом и другими мономерами, а также их смесями. Такой способ модификации также улучшает формоустойчивость, механические и эксплуатационные свойства древесины. Модифицированная древесина используется для паркета, деталей машиностроения и других целей.

Древесина химической модификации. Это древесина, подвергнутая обработке аммиаком, уксусным ангидридом или другими веществами, изменяющими тонкую структуру и химический состав древесины. Обработку аммиаком предпринимают, как уже отмечалось, для повышения податливости древесины, а также для самоуплотнения при сушке и изменения цвета. Обработку уксусным ангидридом проводят с целью ацетилирования древесины, т.е. введения ацетильных групп в состав ее химических компонентов. У ацетилированной древесины лишь несколько изменяются механические свойства, но существенно снижается водо- и влагопоглощение, разбухание и усушка. Ацетилированную древесину целесообразно использовать для изготовления изделий повышенной формоустойчивости.