Policealna Szkoła Zawodowa - AP Edukacja

Kierunek : technik bezpieczeństwa i higieny pracy

Przedmiot:

Technika wytwarzania z materiałoznawstwem

Praca kontrolna nr 1

DREWNO - ODMIANY, WŁAŚCIWOŚCI, USZLACHETNIANIE, ZASTOSOWANIE, OBRÓBKA DREWNA

Grażyna Boczko

semestr I

ODMIANY DREWNA

Drewno dzieli się na różne gatunki w zależności od kryteriów podziału:

1. w zależności od miejsca pochodzenia:

1. gatunki krajowe

2. gatunki egzotyczne

2. w zależności od ulistnienia:

1. gatunki liściaste - pozyskane z drzew liściastych

- brzoza - drewno o dobrych właściwościach mechanicznych

i małej odporności na grzyby,

- buk - drewno twarde, o dużej wytrzymałości, łatwe w obróbce, często atakowane przez owady, najlepsze właściwości ma drewno pozyskane z drzew w wieku około 110 lat;

- dąb - drewno twarde, o dobrych parametrach wytrzymałościowych, odporne na ścieranie, często atakowane przez owady, w wodzie czasem czernieje w wyniku reakcji chemicznych pomiędzy kwasem garbnikowym znajdującym się w drewnie,

a solami żelaza znajdującymi się w wodzie; drewno łatwo pęka

i paczy się;

- grab - drewno o dobrych właściwościach mechanicznych, trudnościeralne, ciężkie;

- jesion - drewno ciężkie, wytrzymałe i elastyczne; po ścięciu łatwo je wygiąć, zastosowane w warunkach suchych jest trwałe,

w wilgotnych łatwo ulega zniszczeniu;

- olsza czarna - drewno miękkie, łatwe w obróbce, mało odporne na zmienne warunki atmosferyczne, po stałym przebywaniu pod wodą trwałe- dzięki dużej zawartości garbników; często atakowane przez owady;

- topola - jedyne drewno liściaste stosowane do wykonywania konstrukcji budowlanych, zwłaszcza na terenach bezleśnych;

w Polsce stosowane jako drewno opałowe, do osuszania terenu;

- wiąz pospolity - drewno twarde, wytrzymałe, sprężyste; parzone łatwo daje się wyginać; trwałe na powietrzu i pod wodą;

b. gatunki iglaste - pozyskane z d drzew iglastych stosowane są do

wykonywania konstrukcji dachowych, stolarki budowlanej, desek

podłogowych, sklejek:

- jodła - drewno miękkie, o średniej wytrzymałości, giętkie

i łupliwe , posiada sporo sęków, które wypadają z tarcicy; najlepsze

właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew 100 - letnich;

- modrzew - jest najlepszym z punktu widzenia techniki

i najtrwalszym gatunkiem drewna; najlepsze właściwości ma drewno pozyskane z drzew 100-120 letnich; w Polsce rzadko stosowane;

- sosna - drewno miękkie, łatwe w obróbce, sprężyste, o dobrej wytrzymałości mechanicznej; najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew 80- 120 letnich;

- świerk - drewno jest miękkie, o średniej wytrzymałości, sprężyste, trudne w obróbce ( ma sporo sęków, łatwo pęka); najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew 80-120 letnich i rosnących w górach;

3. w zależności od występowania twardzieli:

1. gatunki twardzielowe - twardziel jest najlepiej widoczna w środkowej części przekroju poprzecznego pnia, jako strefa ciemniej zabarwionych słojów rocznych

- o twardzieli zabarwionej : sosna, modrzew, cis, jałowiec, daglezja, dąb, wiąż, orzech włoski, grochodrzew, topole, klon tatarski i srebrzysty, gatunki z rodzaju śliwa,

- o twardzieli zabarwionej i niezabarwionej: jesion, wiąz, iwa,

- o twardzieli niezabarwionej: jodła, świerk, lipa

2. gatunki beztwardzielowe: grab, buk, brzoza, jawor, klon zwyczajny, osika, kasztanowiec, olcha;

u gatunków beztwardzielowych może wystąpić pod wpływem grzybów, mrozu i innych czynników fałszywa twardziel uznawana za wadę drewna.

4. w zależności od budowy mikroskopowej:

1. gatunki rozpierzchłonaczyniowe - brak jest w nich wyraźnego podziału słoja na drewno wczesne i drewno późne; do tej grupy należą: brzoza, buk, lipa, klon, grab, topola, olsza, wierzba, jabłoń, wiśnia, czereśnia, śliwa, grusza, berberys, kruszyna, leszczyna, jarzębina, kalina, bez, orzech - będący przejściowym pomiędzy obydwoma gatunkami;

2. gatunki pierścienionaczyniowe - słój roczny jest w nich wyraźnie widoczny, wyróżnia się w nich :

- drewno wczesne - dość porowate, z licznymi naczyniami

o znacznej średnicy, ułożone w kształcie pierścienia;

- drewno późne - twarde, zbite, z nielicznymi małymi

naczyniami w postaci plamek, punkcików i linii falistych,

przebiegających zgodnie ze słojem rocznym;

należą do nich: dąb, wiąż, jesion, morwa, żarnowiec, róża;

5. w zależności od twardości: twardość poszczególnych gatunków można porównać tylko w oparciu o wyniki otrzymane przy zastosowaniu tej samej metody pomiaru, na wyniki pomiaru ma także wpływ wilgotność drewna, rozdaj przekroju na którym jest dokonywany pomiar;

1. gatunki twarde jak: modrzew, buk, dąb, grab, jesion, wiąż pospolity

2. gatunki miękkie jak: jodła, sosna, świerk, olsza czarna

WŁAŚCIWOŚCI

Drewno jest surowcem naturalnym,( surowiec drzewny) otrzymywanym ze ściętych drzew, materiałem o nierównomiernej budowie. Posiada liczne wady - nabyte cechy, które obniżają jego wartość techniczną i ograniczają zakres użyteczności.

Podstawowe pierwiastki chemiczne wchodzące w skład drewna to:

- węgiel( 49,5%),

- tlen (43,8%),

- azot ( 0,2%)

- inne ( 6,5%).

Główne związki tworzące drewno to:

- celuloza

- hemicelulozy

- lignina

Ponadto w drewnie występują też:

- cukier,

- białko,

- skrobia,

- garbniki,

- olejki eteryczne,

- guma,

- substancje mineralne

Wygląd drewna, oraz właściwości fizyczne i mechaniczne (wytrzymałość) zmieniają się zależnie od kierunku anatomicznego ( kierunku wzdłuż włókien: promienistego, lub stycznego).

Właściwości fizyczne drewna

Na właściwości fizyczne drewna składają się:

1. barwa - drewno z drzew krajowych ma barwę od jasnożółtej do brązowej, drewno gatunków egzotycznych ( np. : mahoń, palisander) odznacza się dużą intensywnością,

2. rysunek drewna - różni się w zależności od przekroju, barwy drewna, wielkości przyrostów, sęków,

3. połysk - związany jest z twardością drewna i gładkością powierzchni, widoczny jest najbardziej w przekroju promieniowym,

4. gęstość pozorna drewna - zależy od jego wilgotności, rodzaju drzewa z którego jest otrzymane,

5. higroskopijność - stanowi o skłonności materiału do wchłaniania wilgoci z powietrza ( drewno zawsze wchłania wilgoć, lub oddaje ją do pomieszczenia tak długo, aż osiągnie stan równowagi pomiędzy własną wilgotnością, a wilgotnością otoczenia; stosowane w miejscach o dużej wilgotności powinno być zabezpieczone przed jej wchłanianiem),

6. przewodność cieplna - drewno źle przewodzi ciepło, jest dobrym izolatorem; współczynniki przewodności cieplnej zależą od rodzaju drewna i stopnia wilgotności drewna;

7. skurcz i pęcznienie - wilgotne drewno podczas suszenia zawsze się kurczy, podczas nasiąkania woda pęcznieje; podczas skurczu drewno pęka i paczy się; konstrukcje drewniane typu : więżby, ramy okienne , listwy boazeryjne winny być wykonane z drewna wysuszonego do takiej wilgotności, w jakiej będą one użytkowane;

8. wilgotność - zależy od warunków w jakich drewno się znajduje, posiada również znaczny wpływ na pozostałe właściwości drewna; bezpośrednio po ścięciu wilgotność drewna wynosi ponad 35% ( może być znacznie większa), drewno powietrzno - suche, czyli wyschnięte na wolnym powietrzu posiada wilgotność około 15-20%, przechowywane w pomieszczeniach suchych - 8-13%; duża wilgotność drewna jest powodem paczenia się, a duża suchość powoduje pękanie i kruchość;

9. zapach - pochodzi między innymi od znajdujących się w drewnie żywic, olejków eterycznych, garbników, każdy gatunek drewna posiada swój specyficzny zapach, który z biegiem lat traci.

Właściwości mechaniczne drewna

Drewno jako surowiec drzewny służący do przerobu powinno mieć kształt walca, równomierną słoistość, przebieg włókien równoległy po podłużnej osi, oraz nie powinno mieć sęków.

1. wytrzymałość drewna na ściskanie, rozciąganie, zginanie należy od kierunku działania sił w stosunku do włókien,

2. twardość - jest to opór stawiany przez drewno podczas wciskania metalowej kulki o przekroju 1 cm², przy 15% wilgotności surowca;

zależy od :gatunku drzewa, z którego drewno pochodzi, wilgotności drewna, a także od przekroju na którym dokonywany jest pomiar; mierzy się ją trzema metodami: Janki , Brinella, Kripella;

3. ścieralność- drewna twarde są najczęściej najodporniejsze na ścieranie; cecha ta ma duże znaczenie przy wyborze drewna jako materiału do wykonania np. podłóg;

USZLACHETNIANIE

Przez uszlachetnienie drewna rozumie się wygładzenie powierzchni i zagęszczenie struktury wewnętrznej. Jeszcze do niedawna uszlachetnianą powierzchnię wyrobów z drewna stanowiły: drewno lite, sklejka i płyty stolarskie fornirowane.

Zewnętrzną powierzchnię różnych wyrobów z drewna mogą stanowić także różnego rodzaju materiały płytowe, jak:

1. płyty wiórowe,

2. paździerzowe

3. pilśniowe,

4. pokrywane różnymi okleinami

Stosuje się także różne rodzaje oklein:

1. drewnianych,

2. folii z tworzyw sztucznych

3. materiałów arkuszowych, (folie dekoracyjne, laminaty itp.),

a także ele­menty wykonane całkowicie z tworzyw sztucznych, wymagające malo­wania lub lakierowania.

Konieczność dobierania materiałów i odpowiedniej techno­logii wykończania wynika także z kształtu i wymiarów wykończanych wyrobów..

Uszlachetnianie drewna odbywa się różnymi procesami, np. poprzez:

1. szlifowanie - najprostszy sposób obróbki drewna;

2. proces walcowania drewna w sposób ciągły i w podwyższonej temperaturze;

3. obwodowe skrawanie drewna, to specyficzna forma obróbki, nie spotykana przy obróbce innych materiałów; charakteryzuje się skrawaniem dzielącym w kierunku poprzecznym hydrotermicznie uplastycznionego drewna.

4. produkcją forniru, który służy zarówno do produkcji materiałów płytowych (sklejek), jak i do powierzchniowego uszlachetniania wyrobów;

5. produkcją sklejki zwanej również potocznie dyktą lub skleiną; sklejka jest najstarszym półfabrykatem z tworzyw drzewnych, zaliczanym do ulepszonych materiałów drzewnych;

6. produkcję obłogu, który jest fornirem przeznaczonym do oklejania wyrobów jako podkład pod okleinę, farbę lub inną powłokę kryjącą: służy także na zewnętrzne warstwy sklejki, do oklejania płyt stolarskich i płyt wiórowych poprzecznie prasowanych.

7. powierzchniową impregnację - nasycanie materiałów drewna roztworami żywic, rozpuszczonego wosku i innymi substancjami chemicznymi, proces ten ma wzmocnić i zabezpieczyć podłoże przed szkodliwym działaniem wilgoci,

8. politurowanie- nakładanie rozcieńczonego roztworu żywicy (najczęściej szelaku) w etanolu, służącego do uzyskiwania błyszczących powłok na powierzchni przedmiotów drewnianych;
   

9. lakierowanie- nakładanie na powierzchnię drewna substancji chemicznych w celu nadania połysku;

10. bejcowanie - nakładanie niekryjącego roztworu barwnika o niewielkim stężeniu, naturalnego lub syntetycznego, służącego do nadawania koloru i podkreślania struktury drewna.
    

OBRÓBKA DREWNA

Obróbka drewna to całość zabiegów technologicznych mających na celu nadanie drewnu pożądanych rozmiarów, kształtów i właściwości, poprawę jego naturalnych cech, usunięcie wad, w celu wytworzenia z niego materiałów lub wyrobów .
Rozróżnia się:

1) obróbkę drewna mechaniczną, która polega na przetwarzaniu surowca drzewnego wyłącznie metodami mechanicznymi, nie zmieniającymi istotnych właściwości drewna, w skład której wchodzi korowanie, cięcie czyli skrawanie, łupanie i rozdrabnianie oraz obróbka plastyczna - zgniatanie, ściskanie, walcowanie, wytłaczanie, gięcie, prasowanie płyt i brykietów itp.;

- korowanie, usuwanie kory z powierzchni drewna okrągłego, w zależności

od sposobu korowania rozróżnia się korowanie ręczne, wykonywane za pomocą korownika, korowanie mechaniczne, wykonywane za pomocą korowarek (bębnowych, łańcuchowych lub tarczowych), korowanie ciśnieniowe,

za pomocą ciśnienia powietrza lub pary wodnej, i korowanie hydrauliczne,

za pomocą strumienia wody.

- obrzynanie, obróbka drewna za pomocą piły, mająca na celu oddzielenie

od tarcicy nierównych części pochodzących ze skrajnych fragmentów kłody

lub części wadliwych na brzegach desek

- ociosywanie, obróbka drewna mająca na celu odcięcie z powierzchni obrabianego drewna miejscowych nierówności oraz nadanie mu odpowiednich kształtów, wymiarów i gładkości.

- dłutowanie:
1) obróbka drewna polegająca na wykonywaniu dłutami różnego rodzaju wcięć, w celu uformowania gniazd, czopów, widlic, wczepów, żłobków i innych kształtów połączeniowych.
2) struganie pionowe, struganie, podczas którego narzędzie wykonuje ruch

w kierunku pionowym

- cyklinowanie, wygładzanie powierzchni drewna poprzez usuwanie jego cienkiej zewnętrznej warstwy ręcznie, za pomocą tzw. cykliny (narzędzie składające się z drewnianego uchwytu i zamocowanej w nim płytki stalowej

o zaostrzonej krawędzi), lub mechanicznie, przy użyciu cykliniarki (stół

z zamocowanymi nożami obrabiającymi, po którym przesuwany jest materiał). Potocznie - wygładzanie pow. podłóg za pomocą przenośnych strugarek

lub szlifierek.

2) obróbkę drewna cieplno-wodną lub hydrotermiczną, tj. warzenie drewna (działanie nań gorącą wodą), jego parowanie (działanie parą wodną) lub suszenie (oddziaływanie mieszaniną pary wodnej i powietrza);

3) obróbkę drewna chemiczną, zwaną przerobem drewna, polegającą

na wyodrębnieniu z drewna celulozy, furfurolu, węgla drzewnego, kalafonii, terpentyny i innych substancji składowych;

4) obróbkę drewna fizykochemiczną, łącząca cechy obróbki mechanicznej

i chemicznej, prowadzącą do otrzymania tworzyw drewnopochodnych, bądź

tez wydobywaniu z drewna jego części składowych ( np. celulozy);

5) obróbkę drewna pierwiastkową - dającą półfabrykaty, przetwarzane dalej

w procesach produkcji (np. fornir, tworzywa drewnopochodne, mączka drzewna);

6) obróbkę drewna wtórną, w wyniku której uzyskuje się gotowe wyroby

(np. meble, beczki, elementy stolarki budowlanej).

ZASTOSOWANIE

Drewno jest najstarszym materiałem używanym przez człowieka. Przez tysiąclecia budowano z drewna domy, urządzenia obronne, wyposażenie, ściany, dachy, stropy, łodzie, statki morskie. Używano go do wykonywania narzędzi, naczyń, służyło do ogrzewania i oświetlania pomieszczeń.

Ponieważ nadal jako surowiec ma zastosowanie w wielu dziedzinach gospodarki, dokonano podziału surowca drzewnego i został sklasyfikowany według KJW, a wybrane sortymenty drewna użytkowego w SWW, natomiast podstawowe wymogi odnośnie surowca drzewnego zawarto w Polskich Normach.

Służy nadal jako materiał w budownictwie, produkcji papieru, meblarstwie, zabawkarstwie, wyposażeniu wnętrz, medycynie.

Odpady powstałe przy produkcji różnych sortymentów drewna są wykorzystywane do produkcji płyt pilśniowych, wiórowych, sklejki itp., które także są materiałem do wykonywania wielu przedmiotów codziennego użytku. Postęp techniki pozwolił na coraz nowocześniejsze metody udoskonalania tego surowca i jego odpadów poprzez nowoczesną obróbkę.

Drewno jest surowcem, który dał początek rozwoju wielu dziedzinom gospodarki takim jak:

Przemysł drzewno-papierniczy, gałąź przemysłu przetwórczego wykorzystująca jako surowiec do obróbki zasoby określonych gatunków drzew zgromadzone w kompleksach leśnych. Wyróżnia się:

1) przemysł tartaczny - obejmujący zakłady produkujące drewniane materiały podłogowe oraz tartaki,

2) przemysł przetwórstwa drzewnego - produkujący meble, płyty, sklejki i opakowania drewniane,

3) przemysł zapałczany,

4) przemysł celulozowo-papierniczy.

Do najważniejszych produktów przemysłu drzewno-papierniczego należą: grubizna, tarcica, płyty pilśniowe, płyty paździerzowe i płyty wiórowe, celuloza, papier i tektura, różnego rodzaju sklejki, meble, stolarka budowlana. Grupę krajów o najbardziej rozwiniętym przemyśle drzewno-papierniczym, wykorzystującym własne zasoby drewna, tworzą: USA, Kanada, Niemcy, Chiny, Finlandia, Szwecja, Rosja i Brazylia.
W Polsce przemysł drzewno-papierniczy nie jest dostatecznie rozwinięty. Produkuje się głównie grubiznę i tarcicę (Hajnówka, Augustów, Ruciane-Nida, Gołdap i Rzepedź), celulozę, papier i tekturę (Kostrzyń, Ostrołęka, Bydgoszcz, Świecie, Kwidzyn) oraz meble (Swarzędz, Radomsko, Wyszków, Jarocin, Białystok, Zamość).

Jedną z głównych zalet drewna jest jego odnawialność poprzez naturalny wzrost drzew i odpowiednią gospodarkę planowania i zalesiania. Obecne światowe tendencje powrotu do tego najstarszego budowlanego, konstrukcyjnego i służącego do produkcji różnorodnych przedmiotów codziennego użytku materiału zwiększają jego zapotrzebowanie. Zapotrzebowanie to zwiększa się wraz ze wzrostem liczby ludności. Niestety, już wielokrotnie ludzie przekonali się, że lasy nie są niewyczerpanym źródłem surowca i bez właściwej eksploatacji kurczą się lub też znikają bezpowrotnie. Stawiając czoło zwiększonemu zapotrzebowaniu na surowiec drzewny, rozwinięte kraje w miejsce wyciętych drzew sadzą nowe w celu ciągłego odnawiania poziomu zalesienia. Polska jest jednym z liderów tej dziedziny gospodarki. W pracach polegających na ciągłym odnawianiu surowca drzewnego celem jest nie tylko wielkość powierzchni terenów zalesianych, lecz także wykorzystywanie szybko rosnących gatunków drzew (średnio 10 mm rocznego przyrostu), aby uzyskać w krótkim czasie dużą ilość materiału. Do takich gatunków zaliczamy topolę, brzozę, czy sosnę. Wyroby z drewna osiągają ceny kilka razy wyższe niż wyroby z innych two­rzyw.

Materiały źródłowe:

1. Jerzy Szczuka, Jan Żukowski „Materiałoznawstwo przemysłu drzewnego”

1995r.

2. Marian Kubiak, Zbigniew Laurow „Surowiec drzewny” 1994r.

3. Piotr Beer” Obróbka skrawaniem obwodowym drewna nowo opracowanymi

Narzędziami” 2002r.

---