Lemn: Ce Este și Prin Ce Caracteristici Se Distinge? Structura și Textura, Tipurile și Funcția, Culoarea. Ce Este Inclus în Compoziția Chimică? Cerere

2024 Autor: Beatrice Philips | [email protected]. Modificat ultima dată: 2024-01-18 12:23

Lemnul are multe funcții - este folosit pentru a construi case și a face mobilier, încălzi camere cu el, ne înconjoară peste tot. Dar ce este lemnul în termeni de fizică sau mecanică? Cum poate fi folosit și ce defecte are?

Ce este?

Lemnul se numește materie primă naturală, care este utilizată pentru producerea diferitelor tipuri de produse și structuri. Dacă vorbim despre acest material din punct de vedere al fizicii, atunci lemnul este un țesut vegetal, format din celule care aderă una la alta cu o densitate mare . Din această cauză, structura arborelui este densă și rezistentă. Celulele arborelui (ca orice alte celule vii) au o coajă. Conține celuloză, ceea ce face lemnul atât de durabil. Celulele sunt sub forma unui tub - lungi și înguste, motiv pentru care li s-a dat numele de fibre.

Lemnul are capacitatea de a reține căldura . Acest lucru se datorează prezenței golurilor între celule - acestea sunt cele care prind căldura și o acumulează. Rezistența și greutatea neconcordante sunt legate de dimensiunea fibrelor. Cu cât sunt mai groase, cu atât este mai durabil lemnul.

Este mai ușor să tăiați lemnul în direcția în care sunt situate fibrele. Este mai ușor să prelucrați lemnul acelor specii în care sunt situate în paralel . Arțarii sunt mai greu de prelucrat, deoarece structura arțarului are o strânsă împletire de celule de fibre. Dar nu numai celuloza se găsește în celulele lemnoase. De asemenea, au o substanță foarte complexă și misterioasă numită lignină. Datorită lui, fibrele sunt conectate între ele. Oamenii de știință nu au reușit încă să deducă formula chimică a ligninei, este atât de complexă.

Lemnul are o nuanță și un miros unic, care îl deosebește de alte materiale . Ambele se datorează prezenței în compoziție a rășinilor, uleiurilor, în conifere - gume și alte substanțe. Aceleași elemente ajută lupta lemnului să se descompună. Lemnul este împărțit în două tipuri de specii - foioase și conifere. Ambele grupuri sunt foarte numeroase. Se remarcă un grup separat - copaci monocotiledonati, care includ un palmier, bambus.

Unele rase sunt mai valoroase decât altele. Valoarea este mărită de proprietăți precum rezistența, durabilitatea și prezența unei texturi originale - un model. Specii valoroase includ stejar, cireș, lemn de fag și altele.

Proprietăți de bază

Toate caracteristicile lemnului sunt împărțite în trei grupe mari: fizic, tehnologic și mecanic.

Fizic

Acele proprietăți care în timpul testării nu duc la modificări ale compoziției chimice a lemnului se numesc fizice. Acestea includ următoarele caracteristici:

• aspect;
• nivelul de umiditate și tot ceea ce ține de modificările sale;
• conductivitatea termică și reținerea căldurii;
• conductivitate electrică;
• izolarea fonică și tot ceea ce are legătură cu aceasta;
• modificările pe care materialul le dobândește după expunerea la radiații electromagnetice.

Componente precum culoarea, luciul, textura și macrostructura formează aspectul . Culoarea se numește senzația vizuală care rămâne după ce arborele reflectă un flux de lumină, sau mai bine zis, din compoziția spectrală a acestei reflexii. Culoarea este extrem de importantă pentru lemn. Ei sunt ghidați de aceasta atunci când aleg rasa cu care va fi decorată camera, din care se vor face mobilier, instrument muzical, gen decorativ și aplicat etc.

Culoarea unui copac depinde de mulți factori - rasa, vârsta, regiunea și climatul zonei în care crește. Culoarea se poate schimba sub influența vântului, a soarelui, a infecțiilor fungice și a umezelii, mai ales dacă arborele a fost în apă de mult timp . Dar multe rase au un ton unic care poate fi ușor recunoscut de un specialist. Luciul este proprietatea unui copac de a reflecta un flux de lumină. La unele rase luciul este mai puternic, la unele este mai slab. Dintre speciile care cresc în Rusia, strălucirea cea mai puternică este în stejar, lemn de fag, precum și în copaci precum salcâmul alb.

Textura nu este altceva decât un desen al unui copac . Devine vizibil după tăierea elementelor anatomice (inele anuale, raze ale miezului, vase). În funcție de lățimea inelelor de creștere și de conținutul lemnului târziu, se face o evaluare a cât de înaltă este calitatea acestuia. Lățimea inelului de creștere este numărul de straturi conținute într-un centimetru, așezate radial la capătul lemnului.

Pentru a înțelege câtă umiditate este conținută în lemn, am introdus o caracteristică precum umiditatea. Se exprimă în procente: masa apei din lemn până la masa lemnului complet uscat.

Se măsoară prin metode directe sau indirecte. Cel mai simplu și mai fiabil mod de a măsura conținutul de umiditate al lemnului este să îl uscați . Este nevoie de timp, dar răspunsul este corect. În ceea ce privește metodele indirecte, acestea sunt semnificativ mai rapide. De exemplu, măsurătorile cu un contor electric de umiditate conductometric arată cât de multă apă conține un copac și care este conductivitatea sa electrică. Dar acuratețea unor astfel de metode este scăzută - maximum 30% și apoi doar acolo unde a fost introdus acul pentru măsurare.

Apa din copac poate fi liberă și legată . Primul poate fi găsit în cavitatea fibrelor și în spațiul dintre celule. Al doilea este în structura celulei, este ținut de legături fizico-chimice. Dacă apa liberă este îndepărtată din lemn destul de ușor, atunci apa legată este mult mai dificil de îndepărtat. Dacă cheresteaua își schimbă forma în timpul uscării, tăierii sau depozitării, aceasta se numește warpage. Indiferent de cauză, aceasta duce la apariția unor defecte ale lemnului, prin urmare, trebuie depozitat și prelucrat în conformitate cu tehnologia.

Lemnul are proprietăți precum absorbția umidității și umflarea (ca o consecință) . Acest lucru trebuie luat în considerare atunci când lucrați cu el. Nu este întotdeauna negativ, de exemplu, în cuve sau butoaie, proprietatea lemnului de a se umfla și de a crește în dimensiune, din această cauză, crește densitatea aderenței elementelor din lemn între ele.

Lemnul are o densitate măsurată în kilograme pe metru cub (sau grame pe centimetru cub) . Diferite tipuri de lemn au aceeași densitate a substanței lemnoase (este 1,53 g / cm3), dar densitate diferită a lemnului complet uscat. Există mai mulți indicatori de densitate - lemnul umed are o densitate, iar lemnul uscat are altul. Un copac are o astfel de caracteristică ca porozitatea, adică gradul de umplere a cavităților goale cu aer. Porozitatea diferitelor roci variază între 40 și 80%.

Indicele de permeabilitate înseamnă cantitatea de substanță lichidă sau gazoasă care poate trece lemnul sub influența presiunii asupra acestuia. În mod separat, printre proprietățile fizice ale lemnului, se disting proprietățile termice, care includ capacitatea de căldură, capacitatea de a conduce căldura și de a se extinde sub influența sa, precum și capacitatea de a conduce temperatura. Arborele are proprietatea conductivității electrice, adică trece prin el un curent electric . Cu cât lemnul este mai uscat, cu atât conduce mai rău electricitatea și invers.

Tehnologic

Această categorie de proprietăți ale lemnului include parametri precum duritatea, rezistența la uzură, rezistența, reținerea diferitelor tipuri de elemente de fixare și capacitatea de a prelucra materialul cu unelte de tăiere. Rezistența la impact este proprietatea lemnului de a absorbi forța aplicată asupra acestuia în timpul impactului fără a schimba structura materialului . Vâscozitatea ridicată înseamnă că este nevoie de multă forță pentru a sparge proba.

Duritatea se referă la capacitatea lemnului de a rezista unui corp mai dur atunci când este presat . Materialul mai dur pentru testarea lemnului și a durității este oțelul. Duritatea este determinată folosind scara contorului de forță. Rezistența la uzură a lemnului este indicată de proprietatea sa de rezistență la uzură în timpul fricțiunii pe o suprafață cu un strat abraziv. Există o formulă specială pentru calcularea ratei de abraziune.

Capacitatea lemnului de a se îndoi este diferită pentru diferite specii de arbori. Cele mai bune coturi sunt frasin, stejar, fag, mai rău - conifere. Lemnul este capabil nu numai să se îndoaie, ci și să se despice. Dacă conduceți un cui prea aproape de margine, atunci proprietatea va fi negativă, iar dacă tăiați lemn, atunci va fi pozitiv.

Mecanic

Lemnul este capabil de rezistență sub acțiunea forțelor aplicate asupra acestuia, adică are proprietăți mecanice. Acestea includ rezistența, rezistența la deformare, proprietățile tehnologice și operaționale. Proprietățile mecanice ale lemnului sunt determinate în încercări precum tensiunea, compresia, îndoirea și forfecarea . Lemnul este clasificat ca material anizotrop, ceea ce înseamnă că are proprietăți diferite în direcții diferite.

Puterea finală este nivelul maxim de tensiune admisibil care precede apariția fracturii probei . Trebuie determinat pe un eșantion fără defecte, de dimensiuni mici și curat. Pentru a determina rezistența la compresiune a lemnului, aveți nevoie de un eșantion care are o formă prismatică.

Deformabilitatea este capacitatea de a rezista la sarcini pe termen scurt fără a schimba forma originală . Datorită elasticității sale, lemnul este capabil să revină la forma inițială după încărcări pe termen scurt. Modulul elastic este calculat folosind o formulă specială. Structura lemnului este astfel încât se poate deforma sub sarcini constante. Este important să știm exact atât indicele de rezistență, cât și limita rezistenței suplimentare, precum și limita de rezistență (pentru probele supuse unor sarcini alternative).

Pentru a compara o specie cu alta, este necesar să cunoaștem caracteristicile specifice inerente proprietăților mecanice ale diferitelor tipuri de lemn. De exemplu, coniferele au o rezistență specifică mai mare decât cele de foioase. De asemenea, au un indicator de rigiditate mai mare, dar toate celelalte caracteristici specifice sunt mai mici.

Prezentare generală a speciilor

Există o mulțime de specii de lemn, atunci când alegeți un material pentru construcție sau prelucrare, ar trebui să se țină seama de caracteristicile și proprietățile individuale ale fiecăruia. Lemnul este împărțit nu numai în grupuri bine cunoscute de specii de foioase și conifere . De exemplu, există o clasificare a lemnului după culoare. În funcție de specie, culorile lemnului diferă. Culoarea unui copac depinde de mai mulți factori. Aceasta este rasa, vârsta, rata la care crește copacul, precum și cantitatea de coloranți pe care îi conține.

Luminozitatea este, de asemenea, direct legată de acest din urmă factor . Alburnul copacului (partea exterioară, care conține celule vii), tonul este întotdeauna mai ușor decât cel al miezului. În partea centrală, în care sunt concentrate taninurile și rășinile, nuanța este mult mai întunecată. În consecință, în lemn de inimă, lemnul este mai întunecat, în alburn, este ușor.

Primele includ zada, pin, frasin. Al doilea, cu miez îngust - mesteacăn, pere, tei, arin. Dintre cei enumerați, mesteacănul are o nuanță complet albă de lemn, în timp ce restul au un lemn foarte deschis . Acest lucru se datorează și faptului că amidonul este prezent în alburn. Alburnul este folosit pentru fabricarea scândurilor de parchet.

Coniferele sunt folosite pentru a crea cherestea și alte componente ale clădirii . Au o structură ușoară și ușor de manevrat. Un număr mare de copaci de conifere cresc în Rusia. În ceea ce privește lemnele de esență tare, acestea sunt folosite pentru a crea mobilier și mobilier.

Anumite specii de arbori au o valoare mai mare, sunt numite valoroase . Valoarea constă în faptul că aceste roci au o rezistență mult mai mare, durează mai mult și au un model unic. Aceste soiuri sunt folosite pentru a crea mobilier de elită frumos, scânduri de parchet, uși și alte articole de decor. Toate costă semnificativ mai mult decât produsele convenționale din aceeași categorie. Speciile domestice valoroase includ cireș, stejar, par, lemn de trandafir, precum și lemn de arțar alb sau de holly.

Lemnul se distinge și prin semne de lichiditate și nelichiditate

• Lemn lichid - este utilizat pentru nevoile gospodăriei. Lemnul lichid este format din lemn comercial și lemn de foc. La rândul său, lemnul comercial include lemn rotund și tăiat, dar nu include lemnul de foc. În compoziția lemnului industrial, se disting și așchii tehnologice și rășina de butuc.
• Lemn ilichid - una care nu poate fi utilizată în scopuri economice datorită faptului că și-a pierdut calitățile tehnice din cauza defectelor naturale sau a defectelor de prelucrare.

Lemnul de celuloză se numește un sortiment rotund sau tăiat din care se produce celuloză sau pastă de lemn. Calitatea unui astfel de lemn este determinată de varietate (dintre care există trei), precum și de prospețime.

Descrierea viciilor

Defectele lemnului se numesc acele defecte pe care le are. Acest lucru se aplică întregului portbagaj și elementelor sale individuale. Defectul trebuie să degradeze în mod necesar calitatea lemnului, limitând posibilitatea utilizării acestuia. Toate tipurile de defecte și defecte sunt enumerate în GOST 2140-81 . Orice lucru care se abate de la structura normală a lemnului este considerat un defect.

Viciile sunt naturale, care apar indiferent de voința unei persoane (expunerea la factori climatici, păsări, insecte, rozătoare, bacterii etc.) și există defecte de prelucrare, care includ acele defecte care apar ca urmare a prelucrării necorespunzătoare, depozitării sau depozitării materialului.

Viciile pot fi atât condiționale, cât și necondiționate. Un astfel de defect este considerat necondiționat, ceea ce reduce semnificativ calitatea cherestelei, cum ar fi putregaiul sau ciuperca . Nodurile sunt cel mai frecvent defect, dar defectele structurale ale lemnului sunt, de asemenea, frecvente. Trunchiul noduros poate fi folosit, de exemplu, pentru decor original, dar nu încetează să mai fie un viciu. Compoziția permisă include nu mai mult de două noduri la un metru de lungime de lemn, în timp ce nodurile trebuie să fie sănătoase.

Defectele procesării includ tot ceea ce a deteriorat lemnul în timpul impactului mecanic asupra acestuia ., și anume - tăierea, recoltarea, depozitarea, depozitarea, transportul etc. Lemnul suferă cel mai adesea ca urmare a impactului mecanic, dobândind dezavantaje pe care inițial nu le avea.

Aplicații

Lemnul este utilizat în multe domenii ale industriei, fiind unul dintre cele mai ecologice materiale și în același timp ieftine.

Ca și combustibilul

Ultimele decenii au arătat importanța utilizării resurselor și mineralelor regenerabile. Acesta din urmă include lemn de foc folosit ca combustibil. Creșterea utilizării lemnului de foc pentru încălzirea spațiilor a fost înregistrată în întreaga lume, iar Rusia nu face excepție . Peleții de combustibil (peleți) și brichetele de combustibil sunt fabricate în aproape toate regiunile țării în care există păduri - indiferent dacă sunt conifere sau foioase. Cărbunele a devenit, de asemenea, brusc popular, deși anterior a fost uitat nemeritat. Acum este utilizat pe scară largă în viața de zi cu zi și la locul de muncă.

Dar este imposibil să folosiți lemnul ca sursă de combustibil și energie fără restricții. Există un număr imens de reguli și cerințe stabilite legal, în legătură cu care cetățenii nu pot recolta doar lemn de foc, chiar și pentru nevoile personale. Lemnul de foc poate fi achiziționat numai de la organizații care au permisiunea pentru acest tip de activitate, cum ar fi tăierea și tăierea lemnului.

Ca materie primă

Casele de la țară din majoritatea covârșitoare a cazurilor astăzi sunt ridicate din lemn. Avantajele lemnului sunt incontestabile: este ecologic, natural, are un aspect atractiv și face posibilă crearea multor modele - de la o colibă clasică rusească la o cabană alpină. Ei construiesc din lemn nu numai case, ci și băi, saune, foișoare . Lemnul este utilizat în construcția de locuințe și în structuri portante, grinzi, tavane. În așezările rurale, casele joase sunt încă construite din lemn - pentru 2 sau 4 proprietari.

Industria prelucrării lemnului se străduiește acum să crească rezistența lemnului tăiat la umezeală, foc, rezistență și, de asemenea, să îmbunătățească conformitatea lemnului și a plăcilor cu codurile de construcție . Dar, în același timp, lemnul ar trebui să rămână un material natural, respirabil, să păstreze un model unic și aroma sa inerentă. Noile tehnologii de prelucrare și construcție apar în mod constant, de exemplu, construcția de case folosind tehnologia lemnului dublu este un fenomen relativ nou, care câștigă popularitate doar în Rusia.

Pe lângă construcții, lemnul este utilizat pe scară largă ca material structural pentru producția de mobilier . - canapele, scaune, mese, dulapuri și multe altele. Scările, balustradele, platourile, balustradele, cărările și trotuarele din grădină și alte elemente decorative în amenajarea peisajului și în clădiri sunt realizate din lemn.

Ca material meșteșugăresc

Atât amatorii, cât și profesioniștii se angajează astăzi în arta aplicată. Lemnul este folosit pentru meșteșuguri în cele mai variate forme - de la rumeguș și dale până la bare și scânduri de parchet. Meșterii cu mâini aurii și din cutii sau paleți din lemn vor crea un scaun de grădină - Adirondack, care nu va arăta mai rău decât unul din fabrică . Din tăieturi se obțin atât cărări originale de mers pe jos în grădină, cât și scânduri magnifice sau poze arse cu un ferăstrău.

Prelucrare

Deși un copac este o resursă naturală regenerabilă, durează câteva decenii până când o pădure se recuperează complet. Defrișările și incendiile forestiere afectează negativ condițiile climatice și de mediu și reduc cantitatea de resurse disponibile pentru utilizare . Prin urmare, lemnul este reciclat pentru a-l reutiliza în producție, precum și pentru a procesa deșeurile rezultate.

Utilizând bine reziduurile și deșeurile generate de prelucrarea lemnului, se poate economisi o cantitate mare de pădure.

Lemnul poate fi împărțit în business și non-business . Prima include, de exemplu, plăcile de dale și sub șa. Al doilea include furnir și plăci, mai exact, resturile lor, tăieturi de bușteni, diverse bucăți și resturi din activități de tâmplărie, iar scoarța, rumegușul, așchii și praful sunt, de asemenea, denumite lemn non-comercial. Lemnul comercial este folosit pentru a crea produse noi. Non-businessul este supus colectării, prelucrării suplimentare și eliminării ulterioare. Deși în legătură cu lemnul necomercial, se desfășoară dezvoltări și căutări de modalități de prelucrare. De exemplu, bărbieriturile și rumegușul sunt comprimate, după care sunt folosite pentru a face gunoi de pisici.