МАТЕРИАЛЫМЕБЕЛЬНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Методические указания к выполнению практических работ для студентов специальности 250400.62 "Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств", профиль – Технология деревообработки
Воронеж 2011
УДК 684.4-03
Стадник, Л.Н. Материалы мебельного производства / Методические указания к выполнению практических работ для студентов специальности 250400.62 "Технология лесозаготовительных и деревоперерабатывающих производств", профиль – Технология деревообработки / Л.Н. Стадник, А.А. Мещерякова, Т.Л. Ищенко – Воронеж. Воронеж. гос. лесотехн. акад., 2011. – 46 с.
Печатается по решению редакционно-издательского совета ВГЛТА
Рецензент генеральный директор ЗАО деревообрабатывающая фирма «Гранд» г. Воронеж Ю. П. Соловьев
Введение
Древесина является наиболее распространенным материалом. Она широко используется в домостроении, при изготовлении мебели и разнообразных бытовых изделий, оборудовании интерьеров, зон отдыха и т. д. Любую вещь надо сделать не только полезной, но и красивой. Поэтому, что бы человек ни делал, он всегда вкладывает в конструкцию и форму предмета свое эстетическое представление о красоте. Так было во все времена.
В наше время, благодаря успехам науки и техники, разработано и широко используется множество искусственных конструкционных и технологических материалов. Однако древесина не утратила своего значения. потребление древесины во всем мире неуклонно растет. Многообразное использование ее объясняется редкостным сочетанием в этом продукте живой природы многих ценных свойств.
Древесина – прочный и одновременно легкий материал с хорошими теплоизоляционными свойствами, способный гасить вибрации и поглощать энергию ударных нагрузок, легко обрабатывается, склеивается, хорошо удерживает различные крепления. Древесина отличается прекрасными декоративными качествами и уникальной резонансной способностью. Эти свойства и природные особенности древесины позволяют применять ее для производства строительных материалов, изделий и конструкций, музыкальных инструментов и спичек, бумаги и картона, тары и спортивного инвентаря, в качестве крепи для шахт и шпал железных дорог и т. д. Особая область применения древесины – мебель, где даже искусственные и синтетические современные материалы изготавливают с рисунком, схожим с текстурой натуральной древесины.
Однако материалы из древесины обладают существенными недостатками: анизотропией свойств, неоднородностью строения, наличием пороков, свойствами изменять форму и размеры в зависимости от внешних условий, древесина способна растрескаться, возгореться и загнить. Но эти недостатки устранимы путем переработки древесины в плитные и листовые материалы – ДВП, ДСтП, МДФ, шпон, фанеру, картон, также широко применяемые в производстве мебели. Пропитка древесины антисептиками, антипиренами, смолами, а также прессование и пластификация изменяют свойства натуральной древесины и позволяют получать материалы повышенной прочности, био-, износо- и огнестойкие, малогигроскопичные.
В отличие от нефти, газа, угля и других природных ископаемых древесина относится к восстанавливаемым природным ресурсам. Но это не исключает необходимости бережного и рационального ее использования.
Лиственных пород в России втрое меньше, чем хвойных. Однако лиственные превосходят хвойные многочисленностью, разнообразием свойств и характером применения.
Для изготовления мебели требуется не только древесина и продукты ее переработки, но много других материалов из металла, пластмассы, фурнитура, ткани, стекло и пр.
Правильное и рациональное использование древесины и других материалов зависит от глубокого знания их свойств. Эти знания также необходимы для совершенствования существующих и разработки новых способов ее обработки и переработки, улучшения исходных свойств и характеристик, изыскания областей применения.
Овладение этими знаниями требует неустанного повышения уровня технических знаний и профессионального мастерства. Повышению этого уровня призваны содействовать настоящие практические работы, составленные в соответствии с учебным планом и рабочей программой дисциплины «Материалы мебельного производства».
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 1
Строение древесины
Цель работы: изучить основные разрезы и строение ствола древесных пород, рассмотреть различие между ядровыми и безъядровыми породами; определить наличие, цвет и размеры, области расположения заболони и ядра у древесины наиболее распространенных пород, изучить годичные слои, их видимость и очертания, а также цвет и резкость перехода между ранней и поздней древесиной распространенных пород в пределах годичного слоя, определить предположительные области использования древесных пород.
Общие сведения. Растущее дерево состоит из корня, ствола и кроны. Древесину, используемую в качестве строительного материала, в основном дает ствол, который составляет 90 % объема дерева.
Строение древесины, видимое невооруженным глазом или при незначительном увеличении, называют макроструктурой, видимое только при значительном увеличении (в микроскоп) – микроструктурой.
Важнейшие признаки макроструктуры, облегчающие распознавание породы древесины: цвет и поверхность коры, наличие и вид ядра и заболони, степень видимости годичных слоев и их очертание, различие между ранней и поздней древесиной, наличие прожилок, размеры и распределение сосудов, величина и число вертикальных смоляных ходов, а также текстура, блеск и пр. Элементы макроструктуры видны на основных разрезах ствола дерева, поэтому перед изучением макроструктуры древесины рассмотрим основные разрезы и строение ствола.
Строение древесины изучают на трех основных разрезах ствола: поперечном (торцевом), радиальном и тангенциальном (рис. 1). Одного разреза недостаточно, так как строение древесины слоисто-волокнистое и у многих пород внешние признаки сходны.
Главными признаками макроструктуры являются: ядро и заболонь, годичные слои, ранняя и поздняя древесина годичного слоя, сердцевинные лучи, сосуды, смоляные ходы, а также цвет и поверхность коры, текстура, блеск, плотность и др.
|
| Рис. 1 –Главные разрезы ствола: п – поперечный или торцовый; р – радиальный; т– тангентальный |
Различают две категории пород – ядровые и безъядровые (рис. 2). Древесина ядровых пород (сосна, лиственница, кедр, тис, можжевельник, дуб, каштан, ясень, вяз, ильм, карагач, белая акация, платан, тополь, бархатное дерево, фисташка и пр.) состоит из ядра и заболони. Безъядровые породы разделяют на спелодревесные (ель, пихта, бук, осина) и заболонные (береза, липа, ольха, граб, самшит, груша). Древесина спелодревесных пород одинакового цвета по всему сечению ствола; в растущем дереве центральная часть отличается от периферической зоны только меньшим содержанием влаги. Древесина заболонных пород одинакова по всему сечению ствола как по цвету, так и по содержанию влаги.
Породу древесины определяют по следующим признакам: наличию или отсутствию ядра, цвету ядра и заболони, размером заболони (у ядровых пород), переходу от заболони к ядру.
В отличие от настоящего ложным ядром называют потемнение центральной части ствола некоторых безъядровых пород. Оно имеет вид пятна округлой, звездчатой или лопастной формы с нечеткими, расплывчатыми границами. Ложное ядро – порок древесины.
|
| Рис. 2 –Классификация деревьев по величине ядра и заболони |
Годичные слои – один из признаков, по которому определяют породу древесины. При этом важное значение имеют степень видимости годичных слоев, их очертание, различие между ранней и поздней древесиной по плотности и цвету, резкость перехода ранней древесины в позднюю в пределах годичного слоя. Годичные слои хорошо видны в древесине хвойных пород, слабее в древесине кольцесосудистых пород, малозаметны – в древесине рассеянно-сосудистых пород.
Важные признаки пород древесины: цвет, блеск, текстура и запах. Для некоторых пород тот или иной признак настолько характерен, что по нему можно точно определить породу.
Сердцевинные лучи – блестящие линии, расходящиеся по радиусам от сердцевины к коре. В растущем дереве сердцевинные лучи служат для проведения воды и питательных веществ в горизонтальном направлении и для хранения запасных питательных веществ зимой. Сердцевинные лучи имеются у всех пород – как лиственных, так и хвойных.
По ширине различаются три типа лучей:
– очень узкие, невидимые невооруженным глазом (все хвойные и многие лиственные породы – ясень, береза, осина, тополь, ива, груша, рябина);
– узкие, трудно различимые невооруженным глазом (клен, вяз, ильм, липа, кизил и др.);
– широкие, ясно видимые невооруженным глазом (дуб, бук и платан, ложноширокие – граб, ольха и лещина).
Смоляные ходы. Эти элементы строения древесины присущи только хвойным породам. Они представляют собой наполненные смолой каналы, пронизывающие древесину сосны, кедра, лиственницы и ели (у остальных хвойных – пихты, тиса и можжевельника - их нет). Невооруженным глазом можно обнаружить только вертикальные смоляные ходы, а связанные с ними горизонтальные ходы видны лишь под микроскопом.
Сосуды. Эти элементы строения древесины характерны только для лиственных пород. Они часто хорошо заметны на поперечном разрезе в виде отверстий округлой формы. В растущем дереве по сосудам, имеющим форму трубок, поднимается вода с растворенными в ней минеральными веществами из корней в крону. Сосуды подразделяются на крупные, легко обнаруживаемые невооруженным глазом, и мелкие, не различимые без микроскопа.
По расположению сосудов в древесине лиственные породы подразделяют на кольцесосудистые, с кольцом крупных сосудов в ранней зоне годичных слоев и рассеянно-сосудистые, у которых сосуды независимо от величины распределены по годичному слою более или менее равномерно.
Резкая разница между ранней и поздней зонами обусловливает хорошую видимость годичных слоев у кольцесосудистых пород. В то же время у рассеяннососудистых пород нет различия между этими зонами, годичные слои имеют однородное строение, и границы между ними плохо заметны.
Кольцесосудистыми среди наших лиственных пород являются дуб, ясень, каштан съедобный, вяз, ильм, карагач, бархатное дерево, фисташка и некоторые другие. К рассеяннососудистым относится большинство лиственных пород, среди них с крупными сосудами - грецкий орех и хурма, с мелкими - остальные: береза, осина, ольха, липа, бук, клен, платан, тополь, ива, рябина, груша, лещина и др.
Цвет древесины различных пород разнообразен и имеет многочисленные оттенки: древесина тиса – красного цвета; самшита – желтого; ели, пихты, липы, осины – белого; березы, клена, бука – белого с красноватым оттенком; дуба, ясеня, каштана, лиственницы – серовато-бурого; груши, кедра, сосны – розового или буровато-коричневого; ореха – коричневато-серого.
Блеск – это способность поверхности направленно отражать световой поток, связанная с величиной и характером микронеровностей, которые зависят от цвета и анатомического строения древесины. Блеск древесины обычно незначительный. Осина, тополь, липа имеют матовую поверхность. Несколько выше блеск у древесины, имеющей сердцевинные лучи (бук, клен, ильм, платан, акация, дуб). Хорошим блеском обладают бархатное дерево, махагони и некоторые другие экзотические породы.
Каждой породе древесины присущ свой запах, который зависит от содержания в древесине и коре смол, камеди, дубильных веществ и эфирных масел. Свежесрубленная древесина пахнет сильнее, чем сухая. Здоровая древесина смолистых хвойных пород пахнет скипидаром, приятно пахнут кипарис, пихта, можжевельник. Древесина лиственных пород пахнет слабо: дуб обладает запахом танина, бакаут и палисандр – ванили, а тис – каучука.
Запах древесины – решающий фактор при изготовлении тары и упаковки для хранения пищевых продуктов, мебели и при применении ее для внутренней отделки помещений.
Приборы и материалы: плакаты с цветным изображением основных разрезов ствола дерева; чертежные инструменты и принадлежности; образцы изучаемых древесных пород (с разрезами).
Порядок выполнения работы:
1. Изучить основные разрезы ствола дерева и запомнить их название; определить, как проходит секущая плоскость относительно оси ствола при получении каждого разреза.
2. Привести в журнале практических работ определение каждого разреза и описать, как их получают. Зарисовать разрезы.
3. Изучить части ствола дерева на поперечном разрезе и запомнить их названия. Зарисовать поперечный разрез ствола, выносными линиями показать все его части и сделать поясняющие надписи. Кратко описать роль и назначение каждой части ствола - пробковой ткани коры, лубяного слоя коры, камбия, заболони, ядра, сердцевины, годичных слоев и сердцевинных лучей.
4. Осмотреть при дневном освещении каждый из образцов, предназначенных для изучения, и определить породу древесины (ядровая или безъядровая). Если ядро есть, установить, не ложное ли оно. Если ядра нет, определить, какой породы образец – спелодревесной или заболонной. Уяснить различие между спелодревесными и заболонными породами.
5. Определить цвет ядра и заболони образца. Если ядра нет, определить цвет спелой или заболонной древесины. Например, дуб: имеем резкое выраженное ядро от светло- до темно-бурого цвета и желтовато-белую заболонь. У граба и березы ядра нет, цвет их древесины соответственно беловато серый и белый с красноватым или желтоватым оттенком.
6. Установить для ядровых пород характер перехода от заболони к ядру. Переход бывает резкий (дуб, лиственница) и постепенный (платан, грецкий орех).
7. Описать в журнале практических работ различие между ядровыми, спелодревесными и заболонными породами. Зарисовать цветными карандашами разрез наиболее характерных пород.
8. Изучить по цветному плакату годичные слои древесины хвойных и некоторых лиственных пород на основных разрезах. Запомнить названия пород с хорошей и плохой видимостью годичных слоев, с плавным и волнистым очертанием их, обратить внимание на различные цвета и резкость перехода ранней древесины в позднюю для некоторых пород. Записать в журнал практических работ название пород с хорошей и плохой видимостью годичных слоев.
9. Сравнить поперечные разрезы древесины различных образцов.
У большинства пород годичные слои плавной округлой формы (сосна, ель); некоторым породам свойственна волнистость годичных слоев (можжевельник, гриб, ольха).
Сравнить радиальные разрезы древесины различных образцов; на этих разрезах годичные слои образуют параллельные полосы, направленные вдоль волокон. На тангенциальном разрезе (особенно в его середине) годичные слои имеют вид параболических или извилистых линий, направленных вершиной по стволу дерева.
10. Рассмотреть отдельные годичные слои. Легко заметить, что каждый слой состоит из двух частей, отличающихся по цвету и плотности. Внутренняя часть слоя светлая и пористая (ранняя древесина), а наружная - темная и плотная (поздняя древесина).
Еще раз посмотреть на продольные разрезы древесины хвойных пород; на радиальном разрезе ранняя и поздняя части древесины образуют чередующиеся продольные полосы светлого и темного цвета, и на тангенциальном – кривые извилистые линии.
Хвойные породы по характеру перехода ранней древесины в позднюю располагаются в убывающем порядке: лиственница, сосна, тис, ель, пихта, кедр, можжевельник.
11. Записать в журнал практических работ результаты изучения годичных слоев ранней и поздней древесины.
12. Изучить по плакату и на основных разрезах характерных пород цвет, блеск, текстуру и запах древесины. Под понятием текстуры объединены рисунок разреза, волокнистость, волнообразное и перепутанное расположение волокон и другие свойства древесины. Текстура образуется при перерезании ее волокон, годичных слоев, сердцевинных лучей, сучков, неразвившихся почек и зависит от направления разреза, цвета и характера обработки древесины.
Осмотреть образцы хвойных пород: их древесина обладает ярко выраженными годичными слоями и слабо заметными сердцевинными лучами. Древесина хвойных пород отличается простым строением и, следовательно, однообразной текстурой.
Осмотреть образцы лиственных пород. По сравнению с древесиной хвойных пород ее рисунок значительно разнообразнее, красивее и ярче выражен. Текстура породы зависит от ширины годичных слоев, наличия сердцевинных лучей и их размеров, различия в окраске ранней и поздней древесины, а также от плоскости разреза. Лучшая текстура на тангенциальном разрезе, особенно у таких пород, как ясень, дуб, каштан, орех, карагач, ильм, тис, лиственница. У платана, бука, клена, явора, дуба красивая текстура на радиальном разрезе. У древесины декоративных пород (красное дерево, карельская береза, клен «птичий глаз», грецкий орех, дуб) красивая текстура сочетается с приятным цветом и блеском.
Вопросы для контроля
1. Перечислите важнейшие признаки макроструктуры древесины.
2. Основные разрезы ствола?
3. Какие различия между ядровыми и безъядровыми породами?
4. Дайте определение «годичные слои», «ранняя и поздняя древесина».
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 2
Определение лиственных кольцесосудистых пород
по внешним признакам
Древесные породы подразделяют на две основные группы – хвойные и лиственные. По расположению сосудов в годичных слоях лиственные породы бывают кольцесосудистые и рассеянососудистые. Лиственные породы делятся на мягкие и твердые, причем все кольцесосудистые могут быть и твердые, и мягкие.
Если породу растущего дерева сравнительно легко распознать по кроне, коре, листьям или хвое, то породу срубленной древесины, особенно разделанной на пиломатериалы, распознать довольно трудно. Еще труднее определить ее на образцах небольших размеров.
Породу древесины распознают по макро- и микроскопическим признакам. Определение породы по макроскопическим признакам просто, но не всегда точно. Точно породу устанавливают по микроскопическим признакам
Как правило, при определении породы древесины пользуются определителями, составленными на основании изучения макро- и микроскопического строения древесины. Если твердо запомнить наиболее характерные признаки древесины основных пород, то распознавать породу можно без определителя, на память. При выполнении лабораторных работ рекомендуется пользоваться описаниями признаков пород данной группы, приведенными в учебниках и книгах по древесиноведению.
Цель работы: изучить макроскопические признаки древесины кольцесосудистых лиственных пород, научиться быстро и точно распознавать эти породы.
Общие сведения. Лиственные породы отличаются разнообразием признаков. Для их древесины характерно наличие хорошо заметных сосудов. У кольцесосудистых пород крупные сосуды расположены в ранней части годичного слоя сплошным кольцом. Лиственные кольцесосудистые породы относятся к ядровым. Древесина у них твердая и тяжелая, блестит и имеет на разрезах красивую текстуру. Годичные слои хорошо видны на всех разрезах. Сердцевинные лучи бывают широкие и узкие. Смоляных ходов в древесине лиственных пород нет.
Приборы и материалы: металлическая линейка с ценой деления шкалы 1 мм; описание (или таблица) макроскопических признаков и образцы древесины лиственных кольцесосудистых пород призматической и цилиндрической формы.
Порядок выполнения работы.
1. Изучить по таблице или описанию макроскопические признаки древесины лиственных кольцесосудистых пород, запомнить наиболее характерные из них.
2. Поскольку лиственных кольцесосудистых пород сравнительно много, нужно научиться распознавать по внешним признакам наиболее типичные из них: дуб, вяз, ясень, карагач. Осмотреть и изучить образцы прочих кольцесосудистых пород (каштан, бархатное дерево и др.) без описания характеристики.
3. Записать под руководством преподавателя в журнал практических работ результаты изучения лиственных кольцесосудистых пород по форме 1 и области применения при изготовлении мебели.
Таблица 1
Форма 1 Результаты изучения лиственных пород
| Макроскопические признаки древесины | Лиственные кольцесосудистые породы | |||
| Дуб | Ясень | Вяз | Карагач | |
4. Записать макроскопические признаки древесины этих пород в такой последовательности: цвет и размеры ядра, цвет и размеры заболони, переход от заболони к ядру, видимость и очертание годичных слоев, переход ранней древесины в позднюю, расположение сосудов в ранней части годичного слоя, группировка мелких сосудов в поздней части годичного слоя, на поперечном разрезе, сердцевинные лучи, сердцевина, прожилки, блеск, текстура и запах.
Вопросы для контроля
1. Перечислите отличительные макроскопические признаки древесины кольцесосудистых лиственных пород.
2. Область применения древесины кольцесосудистых лиственных пород.
ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА 3
Определение лиственных рассеяннососудистых пород
по внешним признакам
Цель работы: изучить макроскопические признаки древесины лиственных рассеяннососудистых пород, научиться быстро и точно распознавать эти породы.
Общие сведения. Для древесины лиственных рассеяннососудистых пород характерно наличие крупных и мелких сосудов, рассеянных по годичному слою. Годичные слои в древесине различаются, как правило, слабо. Сердцевинные лучи хорошо видны лишь у некоторых пород. Древесину рассеяннососудистых пород делят на мягкую (липа, ольха, осина, ива), твердую (бук, клен, береза, платан) и очень твердую (граб, самшит).
Приборы и материалы: металлическая линейка с ценой деления шкалы 1 мм; описание (или таблица) макроскопических признаков и образцы древесины лиственных рассеяннососудистых пород призматической и цилиндрической формы.