§ 4. Властивості деревини
Ти вже знаєш, що деревина добре обробляється і широко використовується у виробництві будь-яких виробів. Вона має досить високу міцність за невеликої маси, хорошу опірність ударним і вібраційним навантаженням, у сухому середовищі – довговічна. Деревина з’єднується кріпильними виробами, міцно склеюється, зберігає гарний зовнішній вигляд, на неї добре наносити захисно-декоративні покриття.
Водночас деревина має певні недоліки: вона схильна до горіння і загнивання, руйнування внаслідок дії комах і грибів, гігроскопічна, унаслідок чого може розбухати й піддаватися усушці, викривлюватися і розтріскуватися. Крім того, деревина має вади біологічного походження, які знижують її якість. Щоб використовувати деревину, треба знати її властивості (механічні, фізичні, технологічні).
До механічних властивостей належать: міцність, твердість, пружність.
Міцність — властивість деревини, що характеризує її стійкість до зовнішніх механічних зусиль, тобто здатність витримувати великі навантаження і не руйнуватися. З міцної деревини виготовляють конструкційні матеріали, які підлягають великим навантаженням (мал. 21).
Мал. 21. Міцність деревини
Найміцнішою є деревина дуба, ясеня, граба, берези та клена.
Твердість – здатність матеріалу чинити опір проникненню в нього твердого тіла, наприклад знарядь праці або кріпильних матеріалів. При забиванні цвяха в заготовки з твердої та м’якої порід деревини з прикладанням однакових зусиль час виконання технологічної операції з твердою породою буде більшим (мал. 22).
Мал. 22. Забивання цвяха в заготовки з деревини різної твердості: а – тверда порода; б – м’яка порода
За твердістю деревину можна розмістити в такій послідовності: граб, дуб, ясен, клен, береза, сосна, вільха, липа.
Пружність – властивість матеріалу змінювати свою форму (не руйнуючись) під дією навантаження та відновлювати її після припинення цієї дії, повертатися в попереднє положення (мал. 23, а).
Мал. 23. Демонстрація пружності (а) та пластичності (б)
Пружна деревина часто застосовується при виготовленні спортивних знарядь, меблів для сидіння, а також у машинобудуванні.
Високу пружність має деревина дуба, ясена та модрини.
Пластичність, гнучкість – здатність деревини зберігати викликану зовнішнім впливом зміну форми навіть після зняття навантаження (мал. 23, б).
Такою властивістю володіють заболонь горіхового дерева, букова й березова деревина. Завдяки пропарюванню, проварюванню й сильному нагріванню деревина стає тимчасово пластичною й може змінювати форму. Тому з пропареної деревини бука лісового, а також з непропареної деревини берези виробляють вигнуті частини меблів (мал. 24).
Мал. 24. Меблі з вигнутої деревини
Межа пластичності або гнучкості досягається тоді, коли деревина починає ламатися.
До фізичних властивостей належать властивості, що проявляються під час взаємодії деревини з навколишнім середовищем. Фізичні властивості деревини характеризуються її зовнішнім виглядом, відношенням до вологи, дії механічних зусиль, теплопровідністю, акустичними властивостями.
Зовнішній вигляд деревини (мал. 25) визначається кольором (певним зоровим відчуттям, що залежить від спектрального складу відбитого світлового потоку), блиском (здатністю деревини спрямовано відбивати світловий потік), текстурою (малюнком, що утворюється на поверхні деревини й залежить від ширини річних шарів, відмінності в забарвленні між ранньою і пізньою деревиною, спрямованості волокон, напряму розрізу), запахом (залежить від умісту в деревині ефірних масел, смол, дубильних речовин).
Мал. 25. Зовнішній вигляд деревини: a – ясен; б – бук; в – горіх; г – каштан; д – дуб
Під вологістю деревини розуміють виражене у відсотках відношення маси вологи, що міститься в певному об’ємі, до маси сухої деревини того самого об’єму. Щойно зрізане дерево має вологість близько 50 %. Це означає, що на кожні 100 г абсолютно сухої деревини припадає 50 г води. Тобто 100 г абсолютно сухої деревини за вологості 50 % має масу 150 г.
Для виготовлення виробів використовують деревину невисокої вологості. Так, для виготовлення столярних виробів потрібна деревина вологістю не більше ніж 8-10%. Такої низької вологості в умовах природного сушіння домогтися практично неможливо. Тому природне (атмосферне) сушіння деревини часто використовують як проміжне. Досушування проводять у сушильних камерах.
Використання деревних матеріалів з надмірною вологістю може призвести до розтріскування елементів виробу, їх короблення, загнивання. Тому перед застосуванням деревину висушують на відкритому повітрі або в спеціальних сушарках до експлуатаційних значень вологості (мал. 26).
Мал. 26. Сушіння деревини: а – природним способом; б – в електросушарці
Вологість визначається за формулою:
де К – вологість деревини; Мв – маса вологого зразка (у грамах) до сушіння; Мс – маса сухого зразка (у грамах) після сушіння.
Усихання – зменшення лінійних розмірів і об’єму деревини під час висихання.
Гігроскопічність – здатність деревини вбирати вологу з навколишнього середовища. Гігроскопічність деревини є її негативною якістю.
Розбухання – збільшення лінійних розмірів і об’єму деревини у процесі її зволоження.
Оцінюючи властивості деревини як конструкційного матеріалу, враховують її технологічні властивості, зокрема здатність утримувати металічні кріплення (цвяхи, шурупи тощо) та зношуваність – здатність деревини до гнуття й опору розколюванню.
Властивість деревини утримувати в собі металеві кріплення (цвяхи, нагелі, шурупи та ін.) пояснюється її пружністю. Цвях, який забивають у деревину, розсовує волокна, що внаслідок своєї пружності тиснуть на поверхню цвяха й тим самим чинять опір його витягуванню. Для витягування цвяха, забитого в торець, прикладають менше зусилля (на 10-50 %) порівняно із зусиллям, яке необхідне для витягування такого самого цвяха, забитого впоперек волокон.
Найбільшу здатність до гнуття мають листяні (дуб, ясен, береза) породи. У хвойних порід здатність до гнуття невелика. У вологої деревини здатність до гнуття вища (25-30 %), ніж у сухої.
Зносостійкість характеризується здатністю деревини протистояти руйнуванню в процесі тертя. Найбільшою зносостійкістю володіють торцеві поверхні.
Розколюваність – це здатність деревини розщеплюватися вздовж волокон. Вона має практичне значення, оскільки деякі вироби та заготовки виготовляють розколюванням (наприклад, сірники, бондарна колота клепка тощо).
У процесі заготівлі, транспортування, сортування, штабелювання та механічної обробки виникають вади деревини. Їх ще називають дефектами.
Вади (дефекти) деревини поділяють на сучки, тріщини, хімічні забарвлення, вади форми стовбура, грибні ураження, пошкодження комахами та різні деформації.
Сучки – це частини гілок (їх основи) у стовбурі (мал. 27).
Мал. 27. Сучки: а – сухий; б – здоровий; в – гнилий
При використанні деревини сучки є основною сортовизначальною вадою в пиломатеріалах.
Тріщини – це розриви деревини вздовж волокон (мал. 28). Тріщини, особливо наскрізні, порушують цілісність деревини й знижують її механічну міцність.
Смоляні кишеньки (мал. 28, в) – порожнини всередині річного шару, заповнені смолою. Трапляються в деревині хвойних порід.
Мал. 28. Тріщини: а – морозяна тріщина; б – тріщина від усушки; в – смоляна кишенька
Червоточина (мал. 29, а) – ходи й отвори, пророблені в деревині комахами. Порушує цілісність деревини й знижує її механічні властивості.
Синюватість (мал. 29, б) – сіре забарвлення заболоні із синюватим відтінком. Не впливає на механічні властивості деревини, але погіршує її зовнішній вигляд.
Мал. 29. Вади деревини: а – червоточина; б – синюватість; в – риски
Для захисту деревинних матеріалів від впливу зовнішнього середовища її покривають лаками та фарбами. Щоб запобігти загниванню та враженню грибками й комахами, деревину просочують спеціальними хімічними речовинами – антисептиками. Детальніше про це ти дізнаєшся з наступних параграфів.
ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧНА РОБОТА № 4
Визначення вологості деревини
Обладнання і матеріали: лабораторні ваги з набором рівноваг, термостат з термометром, зразки трьох-чотирьох порід м’якої деревини розміром 20х20х100 мм, посудини з водою.
Послідовність виконання роботи
1. Ознайомся зі зразками запропонованих порід деревини.
2. Визнач породи деревини за її зовнішнім виглядом.
4. Замочи зразки у воді.
5. Після замочування повторно зваж зразки.
6. Визнач вологість деревини за формулою.
7. Дані запиши в таблицю.
8. Зроби висновок та запиши його в робочий зошит.
Маса сухого зразка, г
Маса мокрого зразка, г
ЛАБОРАТОРНО-ПРАКТИЧНА РОБОТА № 5
Порівняння твердості деревини
Обладнання та матеріали: прилад для визначення твердості деревини, лупа, лінійка з міліметровою шкалою, зразки деревини (дуб, бук, сосна, береза, липа) розміром 60x60x60 мм.
Послідовність виконання роботи
1. Помісти на столик приладу зразок з дуба.
2. Обертаючи ручку приладу, утисни в деревину сталеву кульку діаметром 10 мм (мал. 30, а).
3. Коли кулька заглибиться в деревину приблизно на 1/3 частину, визнач її положення та значення величини навантаження за шкалою приладу (мал. 30, б).
Мал. 30. Прилад для визначення твердості деревини: а – загальний вигляд; б – схема вимірювань
4. Ослаб ручкою приладу навантаження на кульку, зніми зі столика зразок.
5. Виміряй зовнішній діаметр заглиблення, що утворилося на зразку.
6. Дані запиши в таблицю.
7. Повтори такі вимірювання з іншими зразками, установлюючи для кожного з них величину навантаження, як для першого зразка.
8. Дані для кожного зразка запиши в таблицю.
9. Порівняй значення діаметрів заглиблень і зроби висновок про твердість кожного зі зразків деревини. Запиши його в зошит.
Діаметр відбитка кульки, мм
Опис та характеристика рослини часник
Часник (лат. Allium sativum) — багаторічна рослина родини цибулевих (Alliaceae). Дико росте в Європі й Азії; культивується повсюдно.
складається з 2-50 зубків, кожен з яких покритий жорсткою шкірястою лускою. У дикому вигляді зустрічається майже повсюдно. Стародавня культурна рослина. Культурні форми розділяють на стрілуючий і звичайний (нестрілуючий). Розрізняють яровий і озимий часник.
У середні століття для захисту від стріл, ударів алебард і мечів воїни одягали залізні шоломи, лати і прикривалися щитом. Але, не сподіваючись на міцність залізної броні, багато хто з них носили ще на грудях амулети, яким приписувалася чарівна сила охороняти на війні від від стріл і від меча. Зазвичай роль амулета виконувала скромна цибулина дикої цибулі або часнику[1]. Думали, що щільна суха шкірка, як броня, що оберігає ніжні, свіжі листочки цибулі, здатна врятувати від всяких лих і життя людини. Один з видів цибулі називається навіть з тих пір Алліум віктораліс (Allium victoralis) – цибуля переможна[1]. Стародавні римляни включали цибулю і часник в пайок своїх легіонів, вважаючи, що вживання їх в їжу збільшує силу і мужність солдатів. Збереглася приказка того часу: “Часник запалює серце героя, коли холод його злединяє”[1]. Цибулю і часник знаходили в саркофагах із муміями в єгипетських пірамідах, побудованих шість тисяч років назад, що свідчить про широке їх поширення ще в ті далекі часи[1]. Цибуля була присвячена єгипетській богині Ізіді, і простому народові забороняли вживати її в їжу[1]. Довгий час цибулю забороняли їсти у свята, так як вона викликає сльози, коли потрібно веселитися[1]. З давніх пір часник був лікувальним засобом. Його вживали в XVI столітті як запобіжний засіб проти чуми[1]. Часник в середні віки вживали як протиотруту при всіх отруєннях, як попереджувальний засіб проти атеросклерозу та туберкульозу. Під час першої світової війни сік часнику, розведений у воді, застосовували при лікуванні ран.[1] Лікувальні властивості цибулі та часнику визнавалися у всіх народів і в усі часи. На Сході існувала приказка: “Цибуля, в твоїх обіймах проходить всяка хвороба”[1]. Професор Б. П. Токін і його співробітники встановили, що від летких, пахучих речовин (ефірних олій), що виділяються цибулею, часником, хріном та іншими рослинами, гинуть гнильні і хвороботворні бактерії, найпростіші тварини – амеби й інфузорії – і навіть жаби і щури[1]. Рослини виділяють захисні речовини, названі “фітонцидами”, тобто “рослинними губителями” мікробів. Як показали досліди професора Б. П. Токіна, кашка з натертої цибулі, часнику або хрону, покладена в закриту посудину з м’ясом або фруктами, оберігає їх від псування[1]. Достатньо протягом трьох хвилин пожувати цибулю або часник, щоб убити в роті всі бактерії[1]. Цікаво відзначити силу дії часнику на мікроби. Туберкульозна паличка в висохлої мокроті залишається життєздатною до восьми місяців; карболова кислота і сулема вбивають її через 1-2 години; сірчана кислота вбиває мікроб туберкульозу протягом 30 хвилин, а фітонциди часнику – за 5 хвилин[1]. Цибуля ріпчаста Грядка цибулі. Цибуля і часник сприяють кращому перетравленню жирної і м’ясної їжі. Вони є незамінною приправою до багатьох страв. Підсмажена на олії цибуля надає супу та каші приємний смак і аромат. Різні види дикої цибулі іноді ростуть у великій кількості. У горах Тянь-Шаню так багато цибулі, що китайці назвали їх «Дзунг-лінь», тобто «Цибульні гори»[1]. У Середній Азії в Ферганському хребті є «Цибулева гора» – «Сугано-таш». Близько Семипалатинська цілий район названо Калбінським, від слова «Калба» – «дикий часник», якого дуже багато на схилах гір. Багато видів дикої цибулі є і на Кавказі. Дика цибуля і дикий часник повсюдно зустрічаються серед лугових трав.
Часник споживають з найдавніших часів — він був компонентом їжі ще у Стародавньому Єгипті.
У свіжому і консервованому вигляді часник використовують у кулінарії (ковбаси, соління і ін.).
У медицині застосовують препарати з цибулин часнику — настоянку часнику і спиртовий витяг (аллілсат), які підсилюють моторну та секреторну функції шлунково-кишкового тракту, і ін. лікарські засоби. Призначають всередину для придушення процесів гниття і бродіння в кишечнику (при атонії кишечника і колітах), а також при гіпертонії і атеросклерозі. Доведена противірусна дія часнику, зокрема, часник допомагає запобігти грипу. Передбачається імуностимулююча і протиракова дія часникових препаратів. Мікроелементи: Кальцій, Залізо, Магній, Марганець, Фосфор, Калій, Селен, Цинк Вітаміни: вітамін B1 (Тіамін) вітамін B2 (Рибофлавін) вітамін B3 (Ніацин) Вітамін С