Физические свойства древесины

Удельный вес самого вещества древесины обычных наших пород и среднем составляет величину, близкую к 1.55, и сравнительно мало ко­леблется. Что касается объемного веса древесины, то на величину его влияет пористость древесины, следовательно, содержание вещества кле­точных стенок в единице объема. На долю клеточных стенок приходится у разных пород от 20 до 50% всего объема. Относительный процент кле­точных стенок и процент полостей вычисляется исходя из истинного удель­ного веса вещества древесины (1.55) и веса единицы объема. В табл. 10 приведены некоторые средние величины для абсолютно-сухой древесины разных пород.

Н. А. Филиппов нашел путем измерений наибольший объемный вес из наших пород для дуба п бука (0.76 и 0.72 в воздушно-сухом состоянии); наименьший объемный вес найден им для ели и пихты (0.47 и 0.46). В объемном весе отдельных пород имеются значительные колебания, зависящие от естественных услсний произрастания древесины.

Увеличение процентного содержания летней древесины, как более ашотной по сравнению с весенней, повышает плотность древесины в целом.

Содержание воды является весьма существенным фактором для величины объемного веса при данном состоянии влажности. Чрезвычайно существен­ной для технической переработки древесины на целлюлозу является впитывающая способность, т. е. способность поглощать воду.

Следует различать общее количество воды, которое способна поглощать древесина, и «быстроту впитываемо — сти», т. е. количество воды (в про­центах от веса дерева), поглощае­мое древесиной в определенные про­межутки времени.

Наибольшее значение для целлю­лозного производства имеет «быстрота пропитки» древесины, зависящая прежде всего от физической струк­туры древесины, а также от коли­чества смолы и влаги в древесине. Ниже приводится диаграмма Кома­рова, характеризующая скорость пропитки (рис. 28).

Гигроскопичность древесины характеризует спо­собность ее поглощать влагу из воздуха. Количество поглощенной влаги определяется температурой и относительной влажностью воздуха. Вода, содержащаяся в древесине, частью наполняет клеточные полости (сво­бодная вода), частью же пропиты­вает самые клеточные оболочки или является коллоидносвязанной с веще­ством дерева. Для полной пропитки клеточных оболочек гигроскопической влагой требуется для разных пород от 25 до 30% влаги, считая от веса абсолютно сухой древесины. «Точкой насыщения волокон» называется ха­рактерное содержание влаги, которое наблюдается у той или иной древеси­ны при полном насыщении клеточных оболочек. Американские исследова­тели показали, что для долгохвойной сосны, например, точка насыщения во­локон соответствует влажности 25%, для красной ели — 31% и т. д. При вымачивании древесины в воде за­полняются влагой не только ультрамикроскопические промежутки в клеточных оболочках (см. далее о мицеллярном строении клет­чатки), но и грубокапиллярные клеточные полости. Количество погло­щенной воды тогда намного превышает приведенные величины. Даже для таких плотных пород, как железное дерево или дзельква, влажность в состоянии полной пропитки достигает 85—95% от веса абсолютно — сухой древесины. В заболони свежесрубленных деревьев (ель и сосна) содержится, по определениям Бергстрема, 64—59% воды (от сырого веса).

Таблица 10

Объемный вес и % пористости древесины

Порода

Объемный вес, г/см3

Объем кле­точных стенок, %

Объем

Полостей, %

Ель……………………..

0.43

28

72

Сосна…………………

0.52

33

67

Лиственница.

0.57

36

64

Береза…………………

0.60

39

61

Дуб…………………….

0.68

43

57

Бук…………………….

0.70

45

55

140 1201- 100 80 Ь 60 40

Го

Физические свойства древесины

Чо

О го

О

1

Ч Дни

Рис. 28. Скорость пропитки древесины разных пород.

Древесина срубленного и оставленного на воздухе дерева понижает свою влажность до тех пор, пока не наступит определенное равновесие с окружающим воздухом. Это равновесие зависит от относительной

Духа для трех температур: 21°, 61° и 100°.

Из этой диаграммы пи дно, что при повышении темпера туры при одной и той же от- Рис. 29. Зависимость влажности древесины от носительной влажности воз — относительной влажности воздуха,

Духа содержание воды в дре — ‘ — 21° с; п — 61° с; Hi — ioo° с.

Весине уменьшается. Так как

С повышением температуры упругость паров воды увеличивается, то, следовательно, подогрев воздуха вызывает нарушение установившегося равновесия и удаление воды из древесины.

Интенсивность сушки зависит от температуры, влажности воздуха, от плотности древесины, от поверхности испарения и пр. В продольном направлении через торцы образцов дерева (кубиков) испарение больше, примерно, в 4 раза, нежели в радиальном, и в 2 раза больше, Чем в танген — тальном, направлении.

Замедление процесса высушивания, при удалении воды ниже точки насыщения волокон, сопровождается усушкой и короблением клеточных оболочек, вызывающими существенное изменение объема древесины.

Явление усушки сказывается неодинаковым в различных направлениях.

Как видно из табл. 11, усушка оказывается меньше в продольном на­правлении и больше в направлении тангентальном. В действительности она сильно колеблется в пределах одной и той же породы и сильно зависит от плотности древесины, ширины годичного кольца и других факторов.

Таблица 11

Усушка некоторых пород

Влажности воздуха и температуры. Достигнуть его можно с приближен­ной степенью точности, как высушиванием на воздухе сырой древе­сины, так и постоянным увлажнением (адсорбцией влаги) сухой древесины, из окружающего воздуха. Искусственно высушенная при 70—80° древе­сина поглощает, однако, из ^ воздуха процента на 2 мень — 25 ше гигроскопической влаги по сравнению с древесиной естественной сушки. На 15 рис. 29 показана зависимость влажности древесины от от­носительной влажности воз — ^ а

■ч

О

Физические свойства древесины

Относительная влажность Воздуха

(в % от свежесрубленного состояния до абсолютно сухого)

Радиальное направление

Тангентальное направление

Продольное направление

Порода

ДО

До

1.1 1.7 0.3 0.6 1.7 3.3 3.2 0.8 1.2

0.08 0.09 0.01 0.01 0.06 0.20 0.20 0.02 0.09

0.12 0.12 0.29 0.10 0.40 0.34 0.30 0.70 0.62

2.8 4.8 7.3 3.8

7.2 6.0

3.3 4.2 4.2

2.0 4.1 1.4 2.3 3.9 5.0 0.8 3.3 2.8

Ель …. Пихта. . . Лиственница Сосна. . . Береза. . . Бук…. Дуб …. Осина. . . Тополь. .

Теплотворная способность. Абсолютно сухая дре~ весина различных пород сравнительно мало отличается по своей теплотворной способности, как показывают опытные данные табл. 12, пересчитанные на единицу веса.

С увеличением процента содержа­ния воды теплотворная способность древесины падает. Для березы, на­пример, эти данные приводятся в табл. 13.

Определение теплотворной способ­ности древесины с помощью эмпи­рических формул, например по формуле Менделеева, дает лишь приближен ный результат, так как в процессе го­рения древесины некоторое количество тепла тратится на побочные реак­ции, этими формулами не учиты­ваемые.

Теплоемкость древесины в абсолютно-сухом состоянии почти одинакова для разных пород и, по данным Денлепа, равна 0.327. С повы­шением влажности древесины теплоем­кость ее увеличивается.

Древесина является плохим про­водником тепла. Если теплопровод­ность серебра принять за 1, то для сосны в поперечном направлении теплопровод­ность — 0.0009, а в продольном —

0. 0030.

Баженов и Константинова [3] ис­следовали пьезоэлектрические свой ства разных древесных пород, обна­руженные в древесине Шубниковым. Найденные величины пьезоэлектриче­ского модуля для сосны, дуба и бе­резы показывают, что модуль твердых пород больше, чем для пород мягких. Исследования Баженова и Константиновой древесины березы, сосны я осины, поврежденной разного типа гн^лями («коррозионного» и «деструк­тивного» типов, см. гл. XXIII), показали, что пьезоэлектрические свойства связаны с присутствием в древесине высокоориентированной целлюлозы.

Более подробно физические свойства древесины рассматриваются в курсах древесиноведения [4].

ЛИТЕРА ТУРА

1.В. А. "К о р о б к и н. Углежжение. Свердловск (1948).

2. L. Bradley Cliem. Metal. Eng., 13, 341 (1949).

3. В. A. L а ж e н о в и В. П. Константинов» ДАН CCCF, 2, 283 (1950). -4 л. М. П е р е л ы г и н. Древесиноведение. М., 90- 150 (1957); С. И. Ванин.

Таблица 12

Теплотворная способность различных пород

(абсолютно сухой древесины)

Порода

Теплота горения, кал.

Ольха…..

Береза……………………..

©сина

Сосна………………………

Ель:………….

5047 4968 4953" 49Q7—4952 4857

Таблица 13

Теплотворная способность березовой древесины разной влажности

Влажность

Теплота

Древесины,

Горения.

%

Кал.

10

4411

30

3854

40

3297

50

2184

60

1627

/0

1070

80

513

Древесиноведение М. (1949).

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв