Целлюлоза и древесная масса

Древесно-волокнистые плиты — это древесный материал, представляющий собой спрессованную в плиты волокнистую массу из измельченной и расщепленной древесины. В зависимости от их плотности различают сверхтвердые (плотность 950 кг/м3), твердые (850 кг/м3), полутвердые (400 кг/м3), изоляционно-отделочные (250-350 кг/м3) и изоляционные (до 250 кг/м3) ДВП. Размеры плит: длина 1200—5500 мм, ширина 1000—2140 мм, толщина 2,5—12 мм. Лицевая сторона ДВП может быть отделана древесной массой тонкого помола с наполнителем и красителем, полимерными пленками и т.п. ДВП с отделанной лицевой стороной называется оргалитом. Для повышения эксплуатационных качеств в древесную массу добавляют канифоль или парафин (для увеличения влагостойкости), синтетические смолы (для повышения прочности), антисептики. Древесно-волокнистые плиты широко применяются для звуко- и теплоизоляции, изготовления мебели, тары; кроме того, эти плиты используются в качестве декоративного и поделочного материала.

Древесно-стружечные плиты (ДСП) — это ДМ, представляющий собой спрессованные в плиты древесные стружки со связующим веществом, чаще всего синтетическими смолами. ДСП, как и ДВП, классифицируют по их плотности: с очень малой плотностью (350-450 кг/м3), малой (450-650 кг/м3), средней (650-750 кг/м3) и высокой (700-800 кг/м3). Габариты их таковы: длина 2440—5500 мм, ширина 1220—1440 мм, толщина 10—25 мм. Изготовляют ДСП однослойные и многослойные (как правило, в 3—5 слоев). В однослойных ДСП размеры стружки и содержание связующего материала одинаковы по всей толщине плиты. В трех- и пятислойных плитах один или оба наружных слоя состоят из более мелкой стружки и большего по сравнению с внутренним слоем количества связующего вещества. У таких плит гладкая поверхность, и они обладают высокой прочностью. ДСП выпускают необлицованные и облицованные шпоном, бумагой, синтетической пленкой. Несомненным достоинством ДСП является то, что они хорошо обрабатываются, красятся, склеиваются, что находит применение в производстве мебели, строительных работах, а также в качестве декоративного и поделочного материала. Недостатком ДСП можно назвать низкую влагостойкость.

Композиционные древесно-полимерные материалы (Wood-Plastic-Composites, WPC, англ.) являются одной из новых групп строительных материалов, которая в последние годы характеризуется высокой динамикой развития. Это материалы, состоящие из древесных волокон (от 35 до 75%), термопластичных полимеров (полиэтилен, полипропилен или ПВХ) и добавок (аддитивов). Типичной продукцией из WPC-материалов являются, например, настилы для веранд, балконов и террас, успешно конкурирующие в США с традиционными деревянными настилами. Но из WPC-материалов теперь изготавливают самую разнообразную продукцию, в т.ч. подоконники, фасадные элементы, дверные и оконные профили.

Качество древесины оценивают по ее физическим, механическим и эстетическим свойствам, от которых  зависит  область  ее  применения.

Физические свойства - влажность, плотность, пористость, усушка или разбухание, теплопроводность и стойкость к действию химических веществ. Механические свойства — прочность (на сжатие, растяжение, изгиб и скалывание), твердость и вязкость. Эстетические свойства — цвет древесины, текстура  и  фактура  открытой   поверхности.

Кроме перечисленных, важное значение имеют также технологические и эксплуатационные свойства древесных материалов (легкость обработки, способность удерживать металлические крепления, изгибаться и склеиваться, качество окрашивания различными составами, изменения вида  поверхности  от  времени   и  т.  п.).

Нормальная влажность древесины должна находиться в пределах 8—15%. Плотность разных пород (в сухом виде) неодинакова и меняется от 450 до 690 в такой последовательности: ель, осина, сосна, береза, дуб, лиственница. Во влажных (постоянных!) условиях плотность некоторых пород дерева значительно возрастает. У лиственницы она достигает 800—850, а у дуба — до 1100. Это уже сравнимо с некоторыми каменными материалами. Соответственно растет и прочность на сжатие. Поэтому в старые времена эти породы применяли для устройства фундаментов и свай во влажных грунтах, а в настоящее время из них рубят колодцы и при возможности пускают на нижние  венцы  рубленых домов.

Пористость хвойных пород 45—85%, а лиственных 30—80%. Наибольшая усушка и разбухание наблюдается в направлении поперек волокон. Коэффициент расширения достигает здесь 5 — 100%, а объем древесины меняется при этом на 12—15%. Для уменьшения такого отрицательного явления древесные конструкции надо защищать от увлажнения и сушку проводить в естественных условиях медленным способом под навесом в течение 15—60 суток, в зависимости от наружной температуры  и  исходной  влажности  древесины.

Теплопроводность сухой древесины довольно низкая, и это положительно сказывается на массивности деревянных ограждающих конструкций — толщина стен получается небольшой. А вот стойкость древесины против щелочей и особенно кислот плохая, и у лиственных пород она еще хуже, чем у хвойных. Поэтому дерево следует тщательно оберегать от соприкосновения с агрессивными веществами, покрывая их в необходимых случаях  защитными  составами.

Прочность на сжатие (вдоль волокон) у разных пород дерева различна: от 400 до 650 по порядку — осина, ель, сосна, береза, дуб, лиственница. Как видим, она довольно высокая и не уступает лучшим маркам бетона. К сожалению, поперек волокон этот показатель намного меньше и находится в пределах 40—250, что, впрочем, тоже неплохо, ведь для стен дома вполне подходят материалы с  маркой  10—25.

Прочность на изгиб у древесины тоже очень хорошая (500—1000), и это позволяет использовать цельные пиломатериалы в консольных конструкциях (балконы, навесы-козырьки, консольные балки). Хотя прочность на растяжение древесины тоже довольно значительна (3800—2000), это не имеет принципиального значения, поскольку в индивидуальном строительстве практически нет висячих конструкций, где можно было бы использовать это преимущество. Единственный случай, пожалуй,—  стяжка  висячих  стропил.

Эстетические характеристики древесины влияют на выбор той или иной породы для внутренней или наружной отделки и облицовки, а также для столярных изделий и мебели. При этом обращают внимание прежде всего на естественный цвет древесины, который у разных пород варьирует в очень широких пределах: от почти белого — у березы и осины, через многочисленные оттенки желтого, кремового, коричневого, красного и серого — до почти черного у «заморского» эбенового дерева. Цвет некоторых пород меняется под воздействием воды, воздуха и химических реактивов. Иногда его улучшают влажно-термической обработкой (пропариванием), протравливанием или окрашиванием различными составами — морилкой, водными или спиртовыми красителями. Особенно стойкие цвета получают в результате обработки протравами (водными растворами солей). Железный купорос, например, окрашивает древесину в различные оттенки серого, вплоть до черно-коричневого цвета. Медный купорос и двухромовокислый калий (хромпик) дают всевозможные оттенки желто-коричневого, а нашатырный спирт влияет на цвет древесины с дубильными веществами. Протравы используют в виде   1—5%  раствора  соли  в  воде.

Блеск поверхности, или фактура — другая важная характеристика. Большинство древесных пород имеет матовую поверхность или едва заметный глянец. Древесина твердых пород, таких, как дуб, бук, клен, ильм, вяз, платан и белая акация, наборот,— очень хорошо блестит, что придает ей особую нарядность и привлекательный вид. Блеск можно усилить дополнительной отделкой (вощение,  лакировка,  полировка).

Текстура (рисунок волокон) часто определяет ценность данной породы для декоративной отделки. Она зависит от особенностей внутреннего строения ствола и направления среза. Рисунок поверхности хвойных пород прост и не очень выразителен, хотя и четко заметен. Лиственные породы, напротив, часто имеют очень красивую текстуру, правда далеко не все. Интересные текстуры чаще всего присущи южным видам твердых лиственных пород, таким, как бук, грецкий орех, карагач, ильм, платан. Но и некоторые породы средней полосы, например дуб, клен и вяз, также имеют вполне привлекательный рисунок поверхности. Особенно выразительна текстура карельской березы и обычных пород, но с путаным (свилеватым) расположением волокон, а также срезы капов (наростов) на стволах различных пород (береза,   клен).

Все три рассмотренных свойства имеют значение, разумеется, только в случае применения прозрачной отделки, которая не закрывает, а, наоборот, усиливает цвет, фактуру и текстуру поверхности. Если же заранее определено, что будет использована непрозрачная отделка эмалями, красками или декоративными пленками, то приведенные характеристики древесины не имеют никакого значения. Это следует помнить и учитывать заблаговременно, чтобы не использовать дорогостоящие декоративные породы там, где можно обойтись простыми, более распространенными  и доступными.

Заключение

Древесина издавна является излюбленным строительным материалом. Благодаря своим уникальным физическим, а также многим иным (в том числе целебным) свойствам, она и по сей день находит различные применения в частном и промышленном строительстве, а так же отделке и прочее.

Несмотря на то, что во многих областях применения, древесина была вытеснена более технологичными материалами. Способы обработки её всё увеличиваются, и в некоторых сферах она снова отвоёвывает своё место. Древесина и по настоящее время остаётся одним из основных строительных и конструкционных материалов.