Материал: Основы комплексной переработки древесного сырья методические указания по самостоятельному изучению дисциплины для студентов направлений подготовки 15.04.04, 38.04.02, 35.04.02
ЛР-1. Определение фракционного состава опилок и технологической щепы.
ЛР-2. Определение состава композиционной смеси при изготовлении арболита и фибролита.
ЛР-3. Исследование режимов изготовления композиционных материалов и топливных брикетов.
3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
3.1. Древесные ресурсы и конструкционные материалы из древесины
Изучение дисциплины студент начинает с оценки древесных ресурсов нашей страны. Потенциальная экономически доступная ресурсная база для производства древесных материалов по разным оценкам составляет от 250 до 350 млн м3 древесины из общей годовой доступной расчетной лесосеки, оцениваемой в объеме от 400 до 600 млн м3 (табл.1). Основные промышленно используемые породы древесины: сосна, ель, пихта, лиственница, береза, дуб и др. Краткая характеристика их свойств приведена в табл. 2.
Затем следует уяснить основные виды продукции из древесины (рис. 1), провести их сравнительный анализ, оценить основные конструкционные материалы (табл. 3), области их применения, объемы производства и потребления. В мировой практике к основным древесным конструкционным материалам относят: пиломатериалы, фанеру, классические древесностружечные плиты (ДСтП), плиты из крупномерных ориентированных частиц (OSB или ОСП), древесноволокнистые плиты (ДВП).
Студенту известно, что пиломатериалы изготавливают из древесины хвойных и лиственных пород. В зависимости от размеров и формы поперечного сечения основные виды пиломатериалов производят в виде досок (ширина в два и более раз превышает толщину), брусков, у которых ширина меньше двойной толщины, и брусьев с шириной и толщиной более 100 мм. Брусья могут быть двух-, трехили четырехкантными по числу пропиленных сторон.
Пиломатериалы классифицируют по породе древесины, сорту (количеству и качеству сортообразующих пороков), углу наклона волокон к кромке (радиальные и тангенциальные), наличию обзола (обрезные и необрезные), а также по размерам в соответствии с ГОСТ 24454 и 2695. Толщина хвойных пиломатериалов от 16 до 250 мм, ширина от 75 до 275, длина от 1 до 6,5 м с установленной стандартами градацией.
6
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
Общие и доступные к эксплуатации лесные ресурсы Российской Федерации и федеральных округов, млн м3 |
|||||||||||||||||||
|
|
Российская |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Показатели |
|
|
Центральный |
|
Северо- |
Южный |
|
Приволжский |
|
Уральский |
|
Сибирский |
Дальне- |
||||||
|
|
Федерация |
|
|
|
|
Западный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
восточный |
||
|
|
81866,7 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Общий запас леса |
|
3699,4 |
9907,6 |
707,4 |
|
5308,2 |
7693,4 |
|
33650,6 |
|
20899,4 |
||||||||
|
|
970,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Годичный прирост |
|
|
|
70,5 |
130,1 |
10,1 |
|
106,0 |
93,1 |
|
353,7 |
|
207,1 |
||||||
|
|
553,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетная лесосека |
|
|
|
34,0 |
102,7 |
1,3 |
|
57,1 |
61,5 |
|
204,0 |
|
92,9 |
||||||
Расчетная лесосека, |
|
437,5 |
|
|
34,0 |
95,4 |
1,3 |
|
57,1 |
49,8 |
|
145,4 |
|
54,5 |
|||||
возможная |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
35,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Рубки ухода |
|
|
|
8,4 |
5,2 |
1,2 |
|
8,5 |
5,0 |
|
5,0 |
|
1,7 |
||||||
Общий расчетный |
|
472,5 |
|
|
42,4 |
100,6 |
2,5 |
|
65,6 |
54,0 |
|
150,4 |
|
56,2 |
|||||
объем возможных |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
лесозаготовок |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
|
|
Физико-механические свойства хвойных пород древесины |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Плот- |
|
Прочность |
|
Прочность |
Прочность |
|
Прочность |
|
Модуль |
Биостойкость (потеря массы |
||||||
|
|
|
|
при сжатии |
|
при |
при растяже- |
|
|
древесногообразца, %, |
|||||||||
Порода древесины |
|
ность, |
|
вдоль |
|
нии вдоль |
|
при скалыва- |
|
упругости, |
|
от воздействия Coniofora |
|||||||
|
|
|
изгибе, |
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
кг/м3 |
|
волокон, |
|
волокон, |
|
нии, МПа |
|
ГПа |
|
puteana |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
МПа |
|
МПа |
МПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ядро |
|
заболонь |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Лиственница (Larix spp) |
|
640 |
|
|
56,7 |
|
98,5 |
119,5 |
|
|
8,7 |
|
13,8 |
- |
|
- |
|||
Лиственница (Larix sibirica) |
|
660 |
|
|
61,5 |
|
97,8 |
120,5 |
|
|
14,9 |
|
|
23,30 |
|
32,15 |
|||
Сосна (Pinus spp) |
|
|
470 |
|
|
39,6 |
|
71,8 |
84,1 |
|
|
6,2 |
|
11,9 |
- |
|
63,80 |
||
Ель (Picea spp) |
|
|
450 |
|
|
39,0 |
|
70,3 |
70,3 |
|
|
6,3 |
|
9,3 |
- |
|
- |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Пихта (Abies spp) |
|
|
380 |
|
|
34,4 |
|
60,3 |
65,6 |
|
|
5,8 |
|
8,7 |
- |
|
- |
||
7
Анализируя различные виды пиломатериалов, необходимо определить не только возможные области и объемы потребления, но и экономическую целесообразность их выпуска, особенности пиломатериалов различных пород, возможные товары-заменители, возможные виды попутной продукции.
Пиломатериалы классифицируют также по влажности: сырые, сухие транспортной влажности, сухие технологической (в зависимости от вида дальнейшей обработки) влажности; по виду обработки поверхности: нестроганые (поверхность обработана методом пиления), строганые (поверхность обработана методом цилиндрического или торцового фрезерования). Важным представляется понимание необходимости углубления переработки древесины в лесопилении, которую студент должен уметь обосновать экономически.
К основным сортообразующим порокам и дефектам при визуальной сортировке пиломатериалов относят: сучки, трещины, ненормальные окраски и гнили, дефекты обработки, включая несоответствие точности размеров стандартам, и др. Студенту необходимо понимать важность и экономическую целесообразность внедрения других методов и средств сортирования пиломатериалов.
Известно, что фанеру изготавливают путем склеивания 3-х и более слоев лущеного шпона. В зависимости от условий эксплуатации и функционального назначения фанеру производят: повышенной водостойкости на фенолоформальдегидных клеях (ФСФ) и водостойкую на карбамидоформальдегидных клеях (ФК), ламинированную. Фанеру изготавливают как из лиственного шпона, преимущественно березового, так и из хвойного (преимущественно ели, сосны, лиственницы); фанеру считают изготовленной из той породы древесины, из которой изготовлены ее наружные слои.
Студенту важно понимать отличия различных видов фанеры, от чего зависит прочность, водо- и биостойкость фанеры, почему и какие требования предъявляют к клеям для ее изготовления, каковы их конкурентные преимущества. Конкурентоспособность фанеры, в первую очередь на мировом рынке, зависит и от ее размеров.
Для каждого вида фанеры регламентированы свои размерные характеристики, так толщина всех марок фанеры находится в диапазоне от 1,0 до 30,0 мм, а фанерных плит – от 8 до 78 мм. Основные форматы фане-
ры: 1525×1525 мм, 1830×1220 мм, 2440×1220 мм, 1525×3050 мм. Больше-
форматная фанера, один из размеров (по длине или ширине) которой превышает 1525 мм, в большей степени соответствует требованиям строительного модуля (600 мм) и широко востребована в строительстве.
8
Рис. 1. Основные виды продукции из древесины
9
10
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
|
|
Свойства древесных материалов для деревянного домостроения |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Наименование |
Ед. |
|
|
|
Наименование материала |
|
|
|
|
||
|
Пиломатериалы хвойные |
Фанера на водостойких |
ДСтП на |
|
|
|
|||||
свойства |
измер. |
|
клеях |
водостой- |
OSB/3 |
MDF |
|
||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
сосна |
ель |
лиственница |
хвойная |
лиственная |
ких клеях |
|
|
|
Толщина |
мм |
|
25–50 |
25–50 |
25–50 |
9–30 |
3–30 |
6–30 |
6–38 |
6–30 |
|
Плотность |
кг/м3 |
|
470 |
450 |
640 |
450–650 |
550–700 |
600–700 |
600–700 |
650–800 |
|
Прочностьприизгибе |
МПа |
|
71,8 |
70,3 |
98,5 |
60–80 |
60–100 |
15–25 |
55–65 |
20–35 |
|
Прочность при |
МПа |
|
6,2 |
6,3 |
8,7 |
1,0 |
березовая |
0,14–0,75 |
0,26–0,50 |
0,50– |
|
скалывании* |
|
|
|
|
|
|
1,5 |
|
|
0,70 |
|
Модуль упругости |
ГПа |
|
11,9 |
9,3 |
13,8 |
9,0–11,0 |
10,0–12,0 |
2,5–3,5 |
9,0–10,0 |
2,0–3,5 |
|
Стабильность размера |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
подлине(диапазон |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
измененияотносительной |
% |
|
0,1 |
0,1 |
0,1 |
0,06–0,07 |
0,06–0,07 |
0,25–0,3 |
0,25–0,3 |
0,25–0,3 |
|
влажностивоздуха |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
от35 до85 %) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Возможность |
|
|
да |
да |
да |
да |
да |
нет |
да |
нет |
|
применения для |
- |
|
|
||||||||
наружных работ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сравнительная |
- |
|
средняя |
средняя |
высокая |
высокая |
средняя |
низкая |
средняя |
низкая |
|
биостойкость |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание: *для фанеры: прочность при скалывании по клеевому слою после кипячения образцовв течение1 часа;
для плит из измельченной древесины (ДСтП, OSB, MDF): прочность приотрывепоперекпласти (растяжение перпендикулярно пласти).
10