1. Porównanie metod przyspieszonego suszenia drewna

Sztuczne suszenie drewna odbywa się na tych samych warunkach co naturalne, z tym, że temperatura, wilgotność względna i ruch powietrza są regulowane według określonego wzorca. Największą zaletą jest możliwość wysuszenia tarcicy do żądanego poziomu. Poza tym zapobiega się rozwojowi owadów (giną w wysokiej temperaturze, choć zdarza się, że niektóre larwy mogą przeżyć) oraz siniźnie. W porównaniu z suszeniem naturalnym czas suszenia jest krótszy oraz obniżeniu ulegają koszty transportowe (zejście z wilgotności 80% do 25% powoduje obniżenie ciężaru o 35%).

Podział ze względu na sposób przenoszenia ciepła ze źródła do materiału:

- konwekcyjna (wykorzystuje zjawisko konwekcji, przenoszenie ciepła prądami gazu)

- promieniowa (wykorzystuje zjawisko przenoszenia ciepła przez promieniowanie podczerwone)

- w polu prądów wielkiej częstotliwości (wykorzystuje zjawisko nagrzewania się dielektryków w zmiennym polu elektromagnetycznym)

Suszarnie powietrzne:

- komorowe (z naturalnym i sztucznym obiegiem powietrza)

- tunelowe (ciągłego działania)

Czas suszenia zależy od wilgotności początkowej i końcowej, gatunku drewna, wymiarów, temperatury i typu suszarni.

Nowsze metody suszenia to spalinowo - powietrzna, z wyłącznym medium suszenia - powietrzem, podciśnieniowa.

2. Zwiększanie trwałości drewna litego i tworzyw drzewnych

drewno lite:

- parzenie parą wodną pod ciśnieniem

- impregnacja powierzchniowa

- impregnacja wgłębna

- dezynsekcja i dezynfekcja (działanie promieniowaniem jonizującym, wysoką temperaturą lub mikrofalami)

- suszenie i niedopuszczenie do zawilgocenia

- okuwanie (chroni przed zniszczeniem mechanicznym (pękanie, złamanie, ścieranie), stosowane w elementach kolejowych i budowlanych, sprzęcie rolniczym, sprzęcie sportowym)

Tworzywa drzewne:

- zabezpieczenie komponentów w toku produkcji (wprowadzenie środka zabezpieczającego do kleju lub zabezpieczenie materiału)

- zabezpieczenie gotowego wyrobu

- laminowanie

- oklejanie

- fornirowanie

- lakierowanie

- postforming

- softforming

- powierzchniowa impregnacja oraz gruntowanie

- impregnacja wgłębna

- modyfikacja składu (np. tworzywa WPC)

3. Charakterystyka naturalnego procesu suszenia drewna

Naturalne suszenie drewna polega na doprowadzeniu wilgotności do takiego poziomu, przy którym tarcica może być przedmiotem obrotu handlowego i składowania. Suszenie jest zabiegiem konserwacyjnym; stan powietrzno - suchy chroni przed grzybami, zwiększa wytrzymałość, stabilizuje wymiary, zmniejsza ciężar, ułatwia obróbkę.

Prawidłowe naturalne suszenie odbywa się na składach równych, przewiewnych, oczyszczonych z chwastów i resztek np. kory. Legary ułożone są na poduszkach. Przekładki są zdrowe, o odpowiednich wymiarach. Sztaple pojedyncze / pełne / niepełne, o długości 1 - 8m, szerokości 2 - 3m. Sztaple kryte dachem.

4. Odporność drewna i materiałów drewnopochodnych na ścieranie

Ścieranie to zużycie powierzchni drewna pod wpływem form tarcia, powoduje ubytek ciężaru i zmniejszenie objętości.

Podatność drewna litego na ścieranie zależy od:

- gatunku

- twardości

- gęstości właściwej

- budowy anatomicznej

- rodzaju przekroju drewna

- materiału ściernego

- sposobu ścierania

Najmniej odporne na ścieranie jest drewno o przekroju stycznym. Podłogi drewniane tracą na grubości 1mm - w przypadku sosny w 3 lata, w przypadku dębu w 5 lat.

Odporność drewna na ścieranie można podwyższyć stosując lakiery.

Materiały drewnopochodne z dużym udziałem drewna ulegają ścieraniu. Odporne na ścieranie są płyty kompozytowe WPC. Zabezpieczanie powłokami zwiększa odporność na ścieranie.

5. Drewno jako paliwo ekologiczne

Unia Europejska stawia Polsce wymagania odnośnie energii pozyskiwanej z biopaliw, by do 2010 roku energia ze źródeł odnawialnych stanowiła 12%. Energia ze źródeł odnawialnych pochodzi:

- ze spalania biomasy

- z elektrowni wodnych

- z elektrowni wiatrowych

- z kolektorów słonecznych

- ze źródeł geotermalnych

Roczne pozyskanie drewna w Polsce to 30 mln m³. 2/3 drzewostanów to drzewa młodociane (44 - 57 lat). Obecnie spala się 3 mln m³ drewna rocznie, by osiągnąć wymagany poziom 12% należałoby spalać 5 - 7 mln m³ drewna rocznie, co stanowi ¼ rocznego pozyskania drewna w Polsce. Zakłady energetyczne nie chcą spalać wierzby energetycznej ze względu na rzekomą niską wartość opałową. Wymagany poziom można by osiągnąć poprzez spalanie wierzby energetycznej, odpadów przemysłowych oraz poużytkowych (w Polsce powstaje 12,5 mln m³ odpadów poużytkowych rocznie). Warto zastanowić się, czy surowiec jakim jest drewno, które uznajemy za pełnowartościowe w wieku 80 - 100 lat (sosna), odnawiający się co 1 wiek można uznać za źródło odnawialne.

Najsensowniejszym rozwiązaniem jest budowanie elektrowni atomowych.

6. Wpływ warunków wzrostu drzew na właściwości drewna

Im drewno jest starsze, tym większy jest udział twardzieli. Wraz z wiekiem i twardzielowaniem rośnie gęstość, co pociąga za sobą wzrost właściwości wytrzymałościowych.

Dwupienne - w przypadku uszkodzenia za młodu jedna z gałęzi może przejąć rolę pnia.

Sęki - powstają w wyniku odpadania gałęzi.

Pełność i zbieżystość pnia - powstaje pod wpływem wiatrów i drzew z otoczenia.

Owalny przekrój i mimośrodowość rdzenia - nierównomierny rozrost korony, pochyły wzrost drzewa, wpływ wiatrów.

Na właściwości drewna wpływają również powstawanie krzywizn, drewna reakcyjnego, listwy mrozowe, zranienia.

7. Wilgotność drewna jako istotna cecha materiałowa

Zawartość wilgoci w drewnie to jeden z najistotniejszych parametrów tego materiału. Wilgotność wpływa na masę drewna (wzrost wilgotności pociąga za sobą wzrost masy), wymiary (wzrost wilgotności do Wpnw = 30% powoduje wzrost wymiarów), właściwości fizyczne i mechaniczne, odporność na atak grzybów i owadów.

Rodzaje wody w drewnie: wolna (wypełniająca światła komórkowe), higroskopijna (wypełnia submikroskopowe przestrzenie w ścianach komórkowych) i konstytucyjna (na stałe wbudowana w strukturę drewna).

Tarcica mokra > 25%

Załadowczo - sucha 20 - 25%

Powietrzno - sucha 15 - 19%

Użytkowo - sucha < 15%

8. Gęstość drewna jako istotna cecha materiałowa

Gęstość to stosunek masy d objętości.

Gęstość substancji drzewnej: 1,46 - 1,56 g/cm2 -> Mo/Vsd

Gęstość w stanie suchym: Mo/Vo

Gęstość umowna: Mo/Vmax

Gęstość zależy od gatunku, położenia w pniu i wilgotności. Wzrost gęstości powoduje wzrost właściwości mechanicznych.

9. Wpływ wilgotności na właściwości wytrzymałościowe drewna

0% - 30% (Wpnw) - w tym przedziale następuje gwałtowny spadek wartości liczbowych wytrzymałości, dalszy wzrost wilgotności nie wpływa już na zmniejszenie wytrzymałości. Woda wnikająca w ściany komórkowe powoduje rozsunięcie się micel i wzrost odległości pomiędzy nimi, co powoduje zmniejszenie sił kohezji i spadek wytrzymałości.

10. Podatność poszczególnych składników drewna na proces degradacji

Biały rozkład drewna

Jednolity - symultaniczny - równoczesny -> rozkład celulozy, hemiceluloz i ligniny

Niejednolity - selektywny -> początkowo rozkłada cukry, w metabolizmie wtórnym rozkłada ligninę, następnie powraca do cukrów

Brunatny rozkład drewna

Rozkład celulozy i hemiceluloz

Szary rozkład drewna

Rozkład celulozy, hemiceluloz, ligniny (w większości nieprzyswajalna)

11. Podstawowe czynniki wpływające na dokładność obróbki skrawaniem

Gęstość drewna

wilgotność drewna

anatomiczny przekrój drewna

kierunek prowadzenia obróbki

jakość i stan narzędzi

dobór prędkości posuwu

12. Przebieg cyklu życia drzewnych wyrobów przemysłowych na rynku

Projektowanie marketingowe

Zadania projektowo - konstruktorskie

Technologiczne przygotowanie produkcji

Planowanie produkcji

Sterowanie produkcją

Dystrybucja

Eksploatacja

Serwis

Utylizacja

13. Wady drewna okrągłego ograniczające zastosowanie w przemyśle drzewnym

W produkcji fornirów i obłogów:

Kształt kłody (krzywizna, spłaszczenie, zgrubienia, nierówne przycięcie czół)

Sęki, guzy, zakorki, otwory, pęknięcia, skręt włókien

Zgnilizna, plamy

W produkcji płyt:

Zgnilizna

Materiały tarte:

w/w (kształt kłody odbiegający od walca, pęknięcia)

14. Sposoby zapobiegające zmianom wymiarowym drewna

Zmiany wymiarowe to wynik higroskopijnej natury drewna.

Wpnw - pęcznienie zbliża się do maksimum

Spęcznienie wzdłuż włókien - 0,1 - 0,8%

W kierunku promieniowym - 3 - 5%

W kierunku stycznym - 6 - 13%

Objętościowy 7 - 22%

- utrzymanie w miarę stałych warunków wilgotnościowych i temperaturowych

- zabezpieczenie powłokami lakierniczymi

- stosowanie odpowiedniego układu włókien (tarcica z równoległym przebiegiem włókien)

- niedopuszczenie do zawilgocenia

- dopasowanie stopnia wilgotności drewna do warunków użytkowania

- właściwe przetarcie

- zapewnienie łagodnego wysychania w celu równomierności procesu

- sezonowanie - wyrównanie naprężeń

- właściwy dobór elementów konstrukcyjnych

15. Recykling drewna poużytkowego

Meble, budynki, podkłady - spalanie w temp. 900 stopni Celsjusza

Stolarka okienna i drzwiowa, podłogi, opakowania - segregacja, oczyszczanie, rozdrabnianie

12,5 mln m³ / rok odpadów poużytkowych w Polsce. Część można wykorzystać w przemyśle, reszta do spalenia.

16. Metody eliminacji zagrożeń towarzyszących obróbce drewna i tworzyw drzewnych

1. automatyzacja obróbki

2. mechanizacja obróbki

3. stosowanie zasad BHP

17. Porównanie drewna i tworzyw drzewnych jako materiałów konstrukcyjnych

Drewno:

+ duża wytrzymałość przy niskiej gęstości właściwej

+ niskie przewodnictwo cieplne i akustyczne

+ łatwość obróbki

+ efektowny wygląd

- pękanie

- paczenie się

- niska naturalna trwałość drewna

Tworzywo drzewne - lignofol:

+ eliminacja wad drewna

+ duża powierzchnia

+ stabilizacja wymiarowa

+ ujednolicenie i polepszenie parametrów wytrzymałościowych

+ lepsze wykorzystanie drewna

+ drewno prasowane ma 3 x większą wytrzymałość od drewna naturalnego

+ 2 x większy MOE (10 GPa)

+ duża trwałość

18. Wpływ składu chemicznego drewna na klejenie

1. klej w wolnych miejscach

2. łączenie na drodze chemicznej

- na klejenie ma wpływ pH drewna

- powierzchnia drewna jest polarna, a termoplastów nie, więc się bezpośrednio nie zwiąże

- polisacharydy - grupy izocyjanianowe + -OH

- lignina, garbniki - grupy uretanowe

19. Parametry suszenia materiałów drzewnych

- suszenie (~ 65 stopni C, czas zależy od gatunku, wilgotności początkowej i wilgotności końcowej)

- sezonowanie (wyrównywanie naprężeń)

20. Czynniki wpływające na jednostkowy opór skrawania

21. Najważniejsze gatunki owadów niszczących drewno w klimacie umiarkowanym

Drewno wyrobione

1. powietrzno-suche drewno

miazgowiec parkietowiec (!)

kołatek domowy (!)

spuszczel pospolity (!!!)

wyschlik grzebykorożny

2. zawilgocone i częściowo rozłożone przez grzyby

tykotek pstry (!) -> tylko do rozwoju larw

3. zawilgocone i zagrzybione drewno

kołatek uparty (!)

krokwowiec piłkorożny (!)

palotocz mostowy

Drewno na składnicach

4. przesuszony okrągły i tarty, z korą lub bez

drwionek okrętowiec

wyschli grzebykorożny

5. wilgotne drewno okrągłe

rytel pospolity (!)

drwalnik paskowany (!!!)

rozwiertek nieparek (!!)

wyrynnik dębowiec (!!)

trzpiennik sosnowiec / świerkowiec (!!)

6. okrągły i przetarty w korze

ściga lśniąca / matowa (!!)

żerdzianka sosnówka (!!)

Kruszel czarny (!!!) - atakuje uszkodzone drzewa i konstrukcje ze świeżego

22. Właściwości higroskopijne drewna i tworzyw

Higroskopijność to zdolność wymiany wilgoci z otoczeniem (sorpcja i desorpcja).

Wzdłuż włókien 0,1 - 0,8%

w kierunku promieniowym 3 - 5%

w kierunku stycznym 6 - 13%

objętościowy 7 -22%

Spęcznienie i skurcz odbywają się w przedziale wilgotności od 0% do Wpnw (około 30%).

Tworzywa w mniejszym stopniu są higroskopijne dzięki substancjom zaklejającym, kompozytom, powłokom, odpowiedniemu skrawaniu w kierunku anatomicznym.

23. Trwałość drewna jako istotna cecha materiałowa

Drewno posiada naturalną trwałość. Zależy ona od:

- właściwości drewna (gatunek, część pnia, gęstość, wiek)

- wilgotności

- warunków środowiska i sposobu eksploatacji

Zapobieganie:

- niedopuszczenie do zawilgocenia

- stosowanie impregnatów

25. Składniki strukturalne i niestrukturalne w budowie drewna

Składniki strukturalne: celuloza, lignina, hemicelulozy (pentozany i heksozany)

Garbniki, gumy, żywice, proteiny, cukry, witaminy, sterole

26. Gospodarka odpadami powstającymi w przemyśle drzewnym

7,5 mln m³ / rok odpadów przemysłowych

12,5 mln m³ / rok odpadów poużytkowych

Kawałki - zrębki, trociny (produkcja płyt)

Trociny - WPC

Mączka drzewna - WPC

Wióry - brykiet

Kompost

Resztę można spala

---