Воздействие на древесину различных факторов внешней среды

Воздействие нагревания. При нагревании до высоких температур в отсутствие кислорода составные части древесины подвергаются термическому разложению. Конечные продукты разложения - уголь, газы и смола.

Уголь образуется при разложении всех составных частей древесины, но выход его из целлюлозы равен 35%, из лигнина - около 50%. Газы также получаются из всех составных частей древесины; при этом газ, образующийся при разложении лигнина, содержит около 50% СО и 35...40% СН4, тогда как газ, получаемый при разложении целлюлозы, - более 60% С02, т.е. он беден горючими соединениями. Древесная смола, образующаяся при термическом разложении лигнина, состоит в основном из фенолов. В то же время целлюлоза и другие углеводороды при термическом разложении не дают фенолов, а образуют смолы, содержащие преимущественно алифатические продукты.

В присутствии кислорода воздуха древесина, нагретая до высокой температуры (190...230 °С), воспламеняется и сгорает с выделением углекислого газа, воды и большого количества теплоты.

Воздействие растворителей. Воздействуя на древесину растворителями, из нее извлекают экстрактивные вещества - смолы, камеди, дубильные вещества. При экстракции древесины растворителями строение и состав ее клеточных стенок не претерпевают существенных изменений, поэтому физико-механические свойства остаются практически неизменными. Такую древесину можно использовать для дальнейшей переработки так же, как и натуральную.

Воздействие щелочей. Слабые растворы щелочей позволяют извлекать из древесины смолистые вещества и могут взаимодействовать с лигнином и гемицеллюлозами. Концентрированные щелочи действуют на древесину значительно сильнее, особенно при длительном нагревании под давлением. В последнем случае древесина практически полностью растворяется в щелочах с образованием органических кислот (уксусной и муравьиной), газов и смолы.

Варка древесины в разбавленных щелочных растворах под давлением используется в промышленности для получения целлюлозы. В этих условиях растворяется преимущественно лигнин, а целлюлоза остается в виде волокнистой массы.

Воздействие кислот. Кислоты оказывают на полисахариды древесины гидролизующее действие. При гидролизе древесины образуются соответствующие простые сахара - моносахариды (из целлюлозы - глюкоза, из ксилана - ксилоза и т.д.), вследствие чего процесс кислотного гидролиза древесины часто называют осахариванием; лигнин остается при этом в виде нерастворимого остатка. Концентрированные кислоты осахаривают древесину без нагревания; при этом полисахариды набухают и быстро растворяются в кислоте. Разбавленная кислота осахаривает древесину при нагревании до температуры 180 °С и выше под давлением. Этот процесс лежит в основе гидролизного производства, конечным продуктом которого является товарный этиловый спирт.

Воздействие влаги. От влажности древесины зависят ее прочность и долговечность, а также масса изготовленных из нее изделий. Например, 1 м3 свежесрубленной древесины дуба весит 1,04 т, а в воздушно-сухом состоянии - всего 0,76 т, сосны - соответственно 0,82 и 0,52, ели - 0,8 и 0,47 т. Общая влажность свежесрубленной древесины хвойных пород обычно равна 45...50%, мягких лиственных - 40...50, твердолиственных - 30...45% .

Древесина хорошо впитывает влагу из воздуха; при этом она разбухает, увеличивается в объеме, имеющиеся в теле древесины небольшие трещины исчезают.

Способность высушенной древесины поглощать водяные пары называется гигроскопичностью. Гигроскопичность древесины различных пород почти одинакова. При относительной влажности воздуха 100% и температуре 20 °С влагоемкость древесины сосны и дуба составляет 29...30% , при 90% - 21...22, при 50% - 9...10% . Абсолютно сухая древесина увеличивается в объеме при увлажнении до достижения так называемой точки насыщения волокон (при 25...30%-й влажности древесины).

При высыхании, как и при набухании, древесина коробится и часто растрескивается. Этому способствует слишком быстрое высушивание. Такая древесина обладает пониженной механической прочностью и не пригодна для использования в качестве конструкционного материала.

Гниение древесины. В условиях переменного воздействия тепла, холода и влажности древесина часто загнивает. Гниение вызывается действием различных низших организмов, в особенности грибов; при этом свойства и химический состав древесины значительно изменяются. Внешне это выражается в изменении окраски, структуры древесины и уменьшении ее объемной массы. При развитии коррозийной (белой) гнили гриб затрагивает главным образом лигнин и меньше целлюлозу. При деструктивной (бурой) гнили целлюлоза быстро разрушается, поэтому древесина, пораженная бурой гнилью, содержит больше лигнина. Такая древесина в значительной степени утрачивает волокнистую структуру. Существуют и такие виды дереворазрушающих грибов, которые, разрушая в одинаковой мере как целлюлозу, так и лигнин, вызывают коррозийно-деструктивную гниль (например, гниль березы и осины от ложного трутовика). Результаты исследований химического состава гнилой древесины приведены в табл. 10.2.

Таблица 10.2

Содержание, %

Порода

Степень повреждения гнилью

целлюлозы

лигнина

пентозанов

Ель

Неповрежденная

56,0

23,6

9,0

Сильно разрушенная белой гнилью

48,2

15,1

6,1

Сильно разрушенная домовым грибом

7,8

56,6

5,8

Лиственница

Неповрежденная

53,5

29,8

10,2

Поврежденная белой гнилью

50,2

27,6

8,4

Сильно разрушенная бурой гнилью

9,1

48,9

7,9

Береза

Неповрежденная

53,4

17,3

25,0

Поврежденная ложным трутовиком

42,5

18,2

16,0

Повреждения насекомыми. Насекомые поражают древесину в периоды роста дерева, хранения на складах, в сооружениях. Они образуют в древесине различные ходы и отверстия, снижающие ее прочность. Кроме того, насекомые часто заносят в эти ходы споры грибов. Особенно большой вред древесине наносят жуки-короеды, мебельный (домовый) точильщик, шашель и др.

Жуки-короеды поражают древесину всех пород на корню, образуя неглубокие поверхностные извилистые ходы-борозды. Мебельный точильщик поражает дере-

Виды червоточин

Рис. 10.1. Виды червоточин

вянные элементы зданий и сооружений. Признаком наличия точильщика является большое число мелких круглых отверстий, из которых высыпается древесная мука желтого цвета. Шашель очень быстро разрушает подводные части деревянных портовых сооружений. Проникая в древесину, он проделывает в ней большое количество ходов, в результате чего древесина за короткий срок почти полностью теряет свою прочность.

При изучении повреждений древесины насекомыми необходимо ознакомиться с видами насекомых - разрушителей древесины и измерить величину червоточины. Последняя представляет собой совокупность ходов и отверстий, проделанных в древесине насекомыми и их личинками. Червоточины на поверхности лесоматериалов имеют вид круглых и овальных отверстий или бороздок и канавок. Они бывают поверхностными, неглубокими, глубокими и сквозными.

Поверхностная червоточина (рис. 10.1, а) проникает в древесину на глубину до 3 мм, неглубокая (рис. 10.1, б) - на глубину до 15 мм в круглых лесоматериалах и не более 5 мм в пиломатериалах, глубокая (рис. 10.1, в)-на глубину от 15 мм и более в круглых лесоматериалах и более 5 мм в пиломатериалах. Сквозная червоточина (рис. 10.1, г) выходит на две противоположные стороны сортамента.

По размеру отверстий червоточины подразделяют на некрупные и крупные. Некрупная червоточина характеризуется отверстиями диаметром до 3 мм, крупная - более 3 мм. Поверхностная червоточина не влияет на механические свойства древесины. Неглубокая и глубокая червоточины нарушают целость древесины и снижают ее механические свойства.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >