WYDZIAŁ TECHNOLOGII CHEMICZNEJ

INŻYNIERIA CHEMICZNA I PROCESOWA

Tworzywa naturalne

Referat wykonano w ramach zajęć z:

Materiało- i maszynoznawstwo chemiczne

Prowadzący:

Dr inż. J. Borowski

Opracowanie:

Donata Grill

Maksymilian Łakomy

Rok 2009/2010, semestr 3

SPIS TREŚCI

1. Tworzywa naturalne 3

2. Azbest 4

3. Gips 5

4. Cement 6

5. Beton 8

6. Szkło 11

7. Wełna mineralna 12

8. Kamionka 12

9. Drewno 13

10. Papier 15

11. Literatura 16

Tworzywa naturalne - to grupa materiałów pozyskiwanych ze źródeł naturalnych, których nie otrzymuje się na drodze syntezy chemicznej, czy innych, bardzo złożonych procesów technologicznych. Materiały naturalne przystosowuje się do praktycznego użycia tylko poprzez proste procesy fizyczne - takie jak cięcie, skrawanie, miażdżenie, mielenie, mieszanie itp. Do materiałów naturalnych zalicza się m.in.:

Materiały mineralne:

• Azbest

• Gips

• Cement

• Beton

• Szkło

• Wata szklana

Materiały drewnopochodne:

• Drewno

• Papier

• Lignina

Włókna naturalne:

• Jedwab

• Bawełna

• Len

• Wełna

Azbest - grupa wielu różnych minerałów, występujących w formie włóknistej. Nazwa azbest nie określa konkretnego minerału, lecz dotyczy ogółu minerałów krzemianowych tworzących włókna. Należą do nich:

• Azbesty właściwe: azbesty serpentynowe (chryzotylowe) i amfibolowe (aktynolitowe, amiantowe, amozytowe, krokidolitowe).

• Materiały azbestopodobne: attapulgit, sepiolit, talk włóknisty, wollastonit, serpentynit włóknisty, antygoryt włóknisty oraz zeolity włókniste.

Przyjmuje się, że azbestami są włókniste odmiany minerałów występujące w przyrodzie w postaci wiązek włókien cechujących się dużą wytrzymałością na rozciąganie, elastycznością i odpornością na działanie czynników chemicznych i fizycznych. W przyrodzie występuje około 150 minerałów w postaci włóknistej, które w czasie procesu produkcyjnego mogą się rozdzielać na sprężyste włókna czyli fibryle.

Techniczną klasyfikację azbestów oparto na długościach i średnicach wiązek włókien. W różnych klasyfikacjach średnice agregatów uznawanych za wiązki zmieniają się znacznie; zazwyczaj są one rzędu milimetrów. Długość wiązek wynosi od dziesiętnych części milimetra do 100 mm. Azbesty poddawane obróbce mogą rozpadać się na mniejsze cząstki (tzw. fibryle). Stwierdzono, że wymiary pojedynczych włókien po rozdrobnieniu mogą się zmieniać w bardzo szerokim zakresie: od nanometrów (nm) i mikrometrów (µm) do milimetrów.

Zastosowanie i szkodliwość:

• Włókna i wyroby odznaczają się znaczną odpornością na działanie czynników chemicznych, ścieranie i wysoką temperaturę.

• Ze względu na złe przewodnictwo ciepła i prądu jest stosowany jako materiał izolacyjny.

• Dzięki ogniotrwałości i izolacyjności termicznej stosowany jest do wyrobu tkanin ogniotrwałych i farb ogniotrwałych.

• Dawniej produkowano z niego okładziny ciernych szczęk hamulcowych i niepalne materiały budowlane (pokrycia dachowe, rury itp).

• Dzięki niskiej cenie i dobrym właściwościom mechanicznym stosowany był jako wzmocnienie w eternicie.

• Aktualnie ze względu na działanie rakotwórcze został wycofany, a np. pokrycia dachowe są wymieniane na inne. Azbest jest przyczyną pylicy azbestowej i międzybłonniaka opłucnej.

• Jednym ze sposobów utylizacji azbestu jest jego składowanie na składowiskach odpadów niebezpiecznych.

Gips - Nazwa pochodzi od gr. gypsos (łac.gypsum) oznaczającego czynność gipsowania, a także kredę lub cement. Należy do minerałów pospolitych, z gromady siarczanów, szeroko rozpowszechniony.

Zastosowanie gipsu w budownictwie - Kamień gipsowy stosowany w budownictwie przed użyciem należy wypalić w temperaturze 150-190°C. Otrzymany produkt to przede wszystkim tzw. gips półwodny ((CaSO₄)₂×H₂O), resztę tworzy gips bezwodny - anhydryt (CaSO₄) i zanieczyszczenia ze złoża. Produkt wypalania w zmielonej postaci to gips budowlany. Podczas wypalania następują reakcje zbliżone do poniższej, podczas późniejszego wiązania wody reakcje odwrotne:

2 CaSO₄×2 H₂O → (CaSO₄)₂×H₂O + 3 H₂O ↑

W zależności od zawartości składu i sposobu produkcji otrzymuje się różniące właściwościami odmiany gipsu, z których najczęściej spotyka się: gips budowlany (zwykły), gips szpachlowy (gips wolniej wiążący) i gips tynkarski.

W praktyce różnią się między sobą przede wszystkim czasem wiązania i stopniem zmielenia. Wiązanie gipsu polega na jego ponownym połączeniu się z wodą i przejściu w gips dwuwodny (uwodniony siarczan wapnia), przez co następuje jego częściowa rekrystalizacja i tym samym stwardnienie. Jakość wyrobu zależy od dokładności wymieszania z wodą (bez grudek i wtłoczonego powietrza) i ilości dodanej wody (woda niezwiązana chemicznie wyparowuje pozostawiając po sobie puste pory). Określa się ilość potrzebnej wody i gips wsypuje się do odmierzonej jej ilości. Proces wiązania to reakcja egzotermiczna (ilość wydzielanego ciepła - ok. 30 kcal/kg) oraz gips zwiększa swoją objętość o ok. 1%. Po zakończeniu wiązania następuje okres twardnienia. Gips uzyskuje pełną wytrzymałość po wyschnięciu. Jest materiałem chłonącym wilgoć i rozpuszczającym się w wodzie (2,4 g/l). Pod wpływem wilgoci wytrzymałość mechaniczna gipsu spada, dlatego należy go stosować w miejscach suchych.

Najczęściej w budownictwie można się spotkać z użyciem do wykonania:

• Tynków wewnętrznych, płyt na ścianki działowe, płyt gipsowo-kartonowych,

• Ozdobnych detali architektonicznych, stiuków i sztukaterii, posągów,

• Posadzek pod wykładziny podłogowe,

• Form do odlewów,

• Drobnych napraw tynku lub jako gładzi na tynkach cementowo-wapiennych (tzw. szpachlowania).

Szkodliwe występowanie gipsu - wyroby gipsowe w kontakcie ze stalą powodują jej szybką korozję. Gips występuje także w kamieniu kotłowym w kotłach parowych. W kotłach zasilanych wodą słoną, wydziela się intensywnie powyżej temperatury ok. 120 °C odpowiadającej ciśnieniu 0,175 MPa.

Cement - to hydrauliczne spoiwo mineralne, otrzymywane z surowców mineralnych (margiel lub wapień i glina) wypalonych na klinkier w piecu cementowym a następnie zmielenie otrzymanego spieku. Stosowany jest do przygotowywania zapraw cementowych, cementowo-wapiennych i betonów. W zależności od składu klinkieru, sposobu produkcji, cementy dzielimy na: cement portlandzki, hutniczy,glinowy, pucolanowy, żużlowy.

Cement hutniczy - otrzymywany jest z klinkieru portlandzkiego, regulatora czasu wiązania, którym może być gips, REA-gips, anhydryt (lub ich mieszanina) i granulowanego żużla wielkopiecowego. Cement ten jest bardziej odporny na działanie siarczanów niż Ce

ment portlandzki. Ma wolniejszy niż cement portlandzki przyrost wytrzymałości w czasie i niższe ciepło hydratacji

Cement żużlowy - Cementy żużlowe mają właściwości i zastosowanie podobne do cementu hutniczego. Do grupy cementów żużlowych należą: cement żużlowy bezklinkierowy - produkowany przez zmielenie żużli wielkopiecowych z dodatkiem gipsu, anhydrytu, wypalonego w temperaturze ok. 900°C dolomitu oraz wapna hydratyzowanego. Cement żużlowy ma ciemnozielony kolor

cement żużlowo-gipsowy - produkowany przez zmielenie żużli wielkopiecowych, gipsu oraz klinkieru portlandzkiego. Odznacza się większą odpornością na działanie siarczanów i wód kwaśnych. Nie wolno stosować go do betonów zbrojonych (żelbetu), ponieważ powoduje korozję stali.

Cement glinowy - cement otrzymywany przez zmielenie boksytu z wapieniem, stopienie i ponowne zmielenie mieszanki. Cechuje go szybki przyrost wytrzymałości w pierwszych dniach po użyciu, podwyższona odporność na działanie wyższych temperatur. Z uwagi na znaczne (wyższe niż dla cementu portlandzkiego) ciepło hydratacji (wydzielanie ciepła podczas reakcji wiązania) można stosować go podczas betonowania zimą (przy temperaturze do - 10^oC) bez specjalnych zabezpieczeń

Cement pucolanowy - cement otrzymywany z klinkieru portlandzkiego, pucolany i siarczanu wapnia; najczęściej jest to: klinkier portlandzki, popiół lotny (popiół będący odpadem przy spalaniu węgla w elektrowniach) i gips. Cement pucolanowy posiada własności podobne do cementu hutniczego, czyli niskie ciepło hydratacji i większa odporność na działanie wód agresywnych (zwłaszcza na agresję siarczanową).

Zewzględu na sposób i szybkość wiązania wyróżniamy: cement ekspansywny, szybkotwardniejący, temponażowy.

Cement ekspansywny - cement, który pęcznieje w okresie twardnienia. Istnieje kilka sposobów jego otrzymania: np. zmieszanie cementu portlandzkiego lub cementu glinowego z składnikiem ekspansywnym. Jest stosowany m.in. do zalewania ubytków, otworów na śruby w konstrukcjach betonowych.
Dawniej stosowany do zalewania pęknięć. Dziś do tego typu napraw stosuje się gotowe, specjalne mieszanki modyfikowane polimerami. Ich skład jest ściśle ustalony i przeznaczenie podane na opakowaniu (np. napraw rys do 2 mm, napraw rys 2 - 5 mm itp.). Użycie jest bezpieczniejsze. Posiadają lepsze własności zczepne, większą niż beton wytrzymałość mechaniczną, przyrost objętości jest wcześniej sprawdzany w laboratoriach przygotowujących receptę składu.

Cement szybkotwardniejący - odmiana cementu portlandzkiego wysokiej wytrzymałości mechanicznej po stwardnieniu. Otrzymuje się go jak cement portlandzki, jednak dobór składników do produkcji ustala się w taki sposób, aby zawartość alitu była jak najwyższa. Beton wykonany z takiego cementu może być poddany obciążeniom nawet po 24 godzinach.

Cement tamponażowy - cement portlandzki charakteryzujący się małą szybkością wiązania w podwyższonej temperaturze. Jest stosowany w przemyśle naftowym do cementowania otworów wiertniczych.

Są także inne spoiwa, które w swojej nazwie mają słowo cement: spoiwa powietrzne:cement anhydrytowy, spoiwo magnezjowe, wapno hydrauliczne,

Cement anhydrytowy (cement Keena) - powietrzne spoiwo mineralne, otrzymywane ze zmielonego kamienia gipsowego z dodatkiem katalizatorów. Stosowany do wyrobu detali architektonicznych ze względu na biały kolor i łatwość polerowania powierzchni.

Spoiwo magnezjowe - materiał budowlany należący do spoiw mineralnych powietrznych. Otrzymywane jest z wapieni dolomitowych poddanych wypalaniu w temperaturze od 800^oC do 900^oC z dodatkiem chlorku lub siarczku magnezowego. W wyniku wypalania otrzymywany jest tlenek magnezu MgO. Tlenek magnezu w połączeniu z rozpuszczonym w wodzie chlorkiem magnezu MgCl₂ nazywany jest cementem Sorela (Stanisław Sorel, wynalazł spoiwo magnezowe w 1867 r.) stosowany był do wykonywania zapraw magnezjowych. Spoiwo magnezjowe, po związaniu tworzy twardszą i bardziej odporną na czynniki zewnętrzne powłokę niż inne spoiwa powietrzne. Stosowane było do wykonywania tynków oraz po połączeniu z trocinami lub wiórami z drewna: posadzek bezspoinowych, płytek okładzinowych, podokienników i różnych detali architektonicznych. (Materiał otrzymany z połączenia cementu Sorela z trocinami nazywano skałodrzewem lub ksylolitem.) Wadą spoiwa magnezjowego jest powodowanie korozji stali. Obecnie, w Polsce nie stosuje się spoiwa magnezjowego w budownictwie.

Beton - zwykły powstaje w wyniku wiązania i stwardnienia mieszanki betonowej. Mieszanka betonowa to mieszanina spoiwa (cement),kruszywa, wody i ewentualnych dodatków (powyżej 5% w stosunku do masy spoiwa) i domieszek (poniżej 5% w stosunku do masy spoiwa).

Kruszywa mogą być naturalne: grube (żwir), drobne (piasek o frakcjach do 2 mm) lub sztuczne (np. keramzyt). Dodatki i domieszki poprawiają właściwości mieszanek betonowych i betonów, np. zwiększają urabialność, opóźniają proces wiązania, zwiększają mrozoodporność, wodoszczelność itd.

Nie wolno stosować wody morskiej (zasolonej), mineralnej i zanieczyszczonej (np. ściekowej, rzecznej). Bez wykonywania badań można stosować wodę wodociągową.

Skład mieszanki betonowej dobiera się na podstawie analiz laboratoryjnych i obliczeń (receptura betonu), tak aby otrzymać beton o oczekiwanej wytrzymałości, odporności na działanie czynników zewnętrznych (np. o odpowiedniej ścieralności, wodoszczelności, kwasoodporności, żaroodporności, izolacyjności cieplnej).

Betony można podzielić na:

• Beton ciężki - o ciężarze objętościowym większym niż 2 600 kg/m³, wykonywane z zastosowaniem specjalnych kruszyw (np. barytowych), stosowane jako osłony biologiczne dla osłabienia promieniowania jonizującego.

• Beton zwykły: o ciężarze objętościowym od 2 200 - 2 600 kg/m³, wykonywane z zastosowaniem kruszyw naturalnych i łamanych (piasek + żwir lub piasek + np. kamień bazaltowy) stosowane do wykonywania elementów konstrukcyjnych betonowych i żelbetowych. Ociężarze objętościowym od 1 800 - 2 200 kg/m³, wykonywane z zastosowaniem kruszyw porowatych (np. keramzyt) - do wykonywania elementów o podwyższonej izolacyjności cieplnej np. ścian osłonowych, pustaków ściennych i stropowych.

• Beton lekki - o ciężarze objętościowym do 1 800 kg/m³, wykonywane z zastosowaniem lekkich kruszyw oraz betony komórkowe. Betony komórkowe wytwarza się z cementu, piasku, wody i środka pianotwórczego. Betony lekkie stosuje się do wykonywania elementów ściennych i stropowych średniowymiarowych (płyty ścienne i stropowe) i drobnowymiarowych (np. bloczki ścienne, prefabrykowane nadproża).

Ponadto do betonów należą:

• Betony polimerowe - zamiast spoiwa cementowego zawierają polimery; betony cementowo - polimerowe - zawierają spoiwa cementowe z dodatkiem polimerów, stosowane w sytuacjach, gdy konieczne jest uzyskanie w krótkim czasie betonu o wysokiej wytrzymałości i niskiej kurczliwości podczas wiązania.

• Fibrobetony - oprócz kruszyw naturalnych zawierają włókna stalowe, szklane lub syntetyczne, stosowane jako betony do wykonywania np. posadzek przemysłowych.

• Żużlobetony - z dodatkiem rozdrobnionego żużlu do kruszywa.

• Asfaltobetony - bez cementu i wody, zawierają asfalt, mączke mineralną, piasek, grysy kamienne i żwir - stosowany do wykonywania nawierzchni drogowych.

• Beton komórkowy - o wysokiej porowatości.

• Beton autoklawizowany - poddany obróbce cieplnej w środowisku pary wodnej.

Wodoszczelność betonu jest to zdolność betonu do przeciwstawiania się przepływowi wody będącej pod ciśnieniem. Oznacza się ją stopniami wodoszczelności:W-2, W-4, W-6, W-8, itd, oznaczającymi 10-krotną wielkość ciśnienia wody w MPa, przy którym woda przenika w ilości dopuszczalnej podczas normowego badania tzw. badania przepuszczalności wody.

Wytrzymałość betonu - ważną cechą betonu jest jego wytrzymałość na ściskanie. Gwarantowaną wartość wytrzymałości określa klasa betonu.

Wykres zależności wytrzymałości na ściskanie po 12 godzinach twardnienia od wskaźnika W/S, zastosowania dodatków i domieszek.

Wykres zależności wytrzymałości na ściskanie po 28 dniach twardnienia od wskaźnika W/S, zastosowania dodatków i domieszek.

Wykres zależności wytrzymałości na ściskanie od czasu dojrzewania próbek betonowych dla betonów serii A (komponowanych na cemencie klasy 32,5).

Wykres zależności wytrzymałości na ściskanie od czasu dojrzewania próbek betonowych dla betonów serii B (komponowanych na cemencie klasy 42,5).

Szkło - zdefiniowane jest jako nieorganiczny materiał który został schłodzony do stanu stałego bez krystalizacji. Produkowane w hutach szkła. Surowcem do produkcji tradycyjnego szkła jest piasek kwarcowy oraz dodatki, najczęściej: węglan sodu i węglan wapnia, topniki oraz pigmenty. Surowce są mieszane, topione w piecu (tzw. wannie szklarskiej) w temperaturze 1200-1300°C(dzięki dodaniu węglanu sodu), po czym formowane w wyroby przed pełnym skrzepnięciem.

Po dodaniu do masy szklanej odpowiednich tlenków metali można otrzymać szkło barwne:

• szkło niebieskie zawiera związki kobaltu(II) i miedzi(II),

• szkło fioletowe zawiera związki manganu(VII),

• szkło żółte zawiera związki kadmu i siarki,

• szkło czerwone zawiera koloidalne cząsteczki złota

• szkło zielone zawiera związki żelaza(III) i chromu(III)

Właściwości:

• Substancja bezpostaciowa, tzn. nie ma uporządkowanej budowy wewnętrznej

• Nie posiada stałej temperatury topnienia

• materiał izotropowy

• słaby przewodnik dla elektryczności

• materiał o dużej odporności chemicznej (nie jest odporny na działanie kwasu fluorowodorowego)

• właściwości mechaniczne szkła budowlanego:

• twardość w skali Mohsa 5-7

• gęstość szkła budowlanego 2400-2600 kg/m3

• wytrzymałość na zginanie 30-50 MPa

• wytrzymałość na ściskanie 800-1000 MPa

• moduł Younga 70 GPa

• Właściwości szkła są uzależnione od sposobu wytopu, oraz w ograniczonym zakresie od składu chemicznego.

Klasyfikacja szkła:

• Szkło budowlane: płaskie walcowane i ciągnione, zespolone, hartowane, barwne nieprzejrzyste, piankowe, szkła budowlane są zazwyczaj szkłami sodowo-wapniowo-potasowo-krzemianowymi.

• Szkło jenajskie zwane też szkłem boro-krzemianowym które cechuje stosunkowo niską temperaturą topnienia (ok. 400 °C), łatwością formowania i jednocześnie wysoką odpornością na nagłe zmiany temperatury. Jest ono stosowane w sprzęcie laboratoryjnym i kuchennym. Jego odmianą jest szkło pyrex, które posiada skład znacznie ulepszony w stosunku do szkła jenajskiego.

• Szkło ołowiowe (kryształowe) - przepuszczalne dla ultrafioletu, o bardzo wysokim współczynniku załamania światła. Jest bezbarwne lub o odcieniu żółtym lub fioletowym. Używane do produkcji wyrobów dekoracyjnych, soczewek optycznych, przezroczystych osłon przed promieniowaniem rentgenowskim promieniowaniem gamma.

• Szkło optyczne. Stosowane na potrzeby optyki. Ważne cechy takiego szkła to m. in. współczynnik załamania i gęstość.

Szczególnym zastosowaniem szkła jest produkcja tzw. włókna szklanego. Powstaje ono przez przeciskanie stopionej masy szklanej przez otwory o b. małej średnicy. W zależności od średnicy i składu włókno takie ma dwa główne zastosowania:

• Światłowód dzięki wewnętrznemu odbiciu impulsy świetlne w odpowiednio przygotowanym włóknie szklanym mogą bez znaczącego osłabienia pokonywać ogromne odległości. Dodatkowo jedno włókno światłowodowe może przekazywać jednocześnie wiele takich impulsów o różnych częstotliwościach, dzięki czemu przepustowość informacyjna światłowodu jest gigantyczna w porównaniu z tradycyjnymi miedzianymi przewodami. Światłowody mają ogromne i wciąż rosnące zastosowanie w teleinformatyce.

• Tkaniny i maty szklane służące do zbrojenia sztucznych żywic czyli produkcji tzw. laminatów. W połączeniu z żywicami poliestrowymi (tańszymi) lub epoksydowymi (droższymi, ale wytrzymalszymi i odporniejszymi) tworzą lekki, wytrzymały i odporny materiał konstrukcyjny powszechnie stosowany w lotnictwie, szkutnictwie, przemyśle samochodowym itp. W wypadku droższych i bardziej wymagających konstrukcji włókna szklane bywają uzupełniane lub zastępowane węglowymi lub aramidowymi, jednak jako podstawowy składnik laminatów długo pozostaną dominujące, zwłaszcza ze względu na stosunkowo niską cenę.

Wełna szklana - materiał izolacyjny pochodzenia mineralnego stosowany w temperaturach do 700°C. Właściwości, technologia produkcji i zastosowanie są podobne do wełny mineralnej. Wełna szklana otrzymywana jest w wyniku topienia w temperaturze 1000°C piasku kwarcowego, stłuczki szklanej z dodatkiem skał takich jak: gabro, dolomit lub wapień. Roztopiony surowiec poddaje się procesowi rozwłókniania, do otrzymanych włókien dodaje się lepiszcze. Wyrób w postaci płyt, mat, otulin (mat lamelowych, czyli mat oklejonych impregnowanym papierem, folią aluminiową), granulatu (luzem) stosuje się do izolacji termicznej i akustycznej w budownictwie. Ciężar objętościowy od 20 kg/m³ do 150 kg/m³. Wyroby w postaci welonu stosuje się jako osnowę do produkcji niektórych rodzajów pap.

Kamionka - wyroby ceramiczne otrzymywane z glin z dodatkiem szamotu lub piasku kwarcowego, wypalane w temperaturze od + 1230 do + 1300°C. Surowe wyroby przed wypalaniem pokrywa się solą kuchenną (NaCl) lub innymi sproszkowanymi minerałami. Dzięki temu w trakcie wypalania tworzy się na powierzchni wyrobu szklista polewa - glazura o różnych barwach.

Wyroby kamionkowe są nieprzeźroczyste. Charakteryzują się dużą wytrzymałością mechaniczną, odpornością na działanie kwasów i minimalną nasiąkliwością wodną. Kamionka używana jest więc do produkcji aparatury kwasoodpornej, płytek posadzkowych, kształtek i płytek ściennych stosowanych w pomieszczeniach sanitarnych, rzeźniach itp.; rur i kształtek kanalizacyjnych. Z kamionki wykonuje się także naczynia; w odróżnieniu od naczyń z gliny wypalanej bez szkliwa nie przepuszczają one wody, dzięki czemu nadają się do przechowywania cieczy.

Wyroby z kamionki znane były już w starożytności. W Europie zyskały popularność w XVIII w., gdy ich produkcję podjęto w licznych manufakturach. Ze względu na proste technologie i niskie koszty wytwarzania, a stąd stosunkowo niskie ceny, kamionka cieszyła się popytem zwłaszcza wśród uboższych warstw społeczeństwa. Produkowano z niej misy i dzbany, garnki, beczułki, faski i inne pojemniki do przechowywania produktów, formy do pieczenia ciast, zastawy stołowe, a także świecką i sakralną plastykę figuralną.

Na terenie dzisiejszej Polski produkcja kamionki rozwinęła się głównie na Dolnym Śląsku, zwłaszcza na przedgórzu Sudetów. Znanym ośrodkiem produkcji tej ceramiki pozostał do dzisiaj Bolesławiec.

Drewno - surowiec drzewny otrzymywany ze ściętych drzew i formowany przez obróbkę w różnego rodzaju sortymenty. Zajmuje przestrzeń pomiędzy rdzeniem, a warstwą łyka i kory. Drewno należy do najstarszych materiałów używanych przez człowieka. Przez tysiąclecia budowano z drewna ściany, stropy i dachy. Drewna używano do wykonania narzędzi, naczyń a także do ogrzewania i oświetlania pomieszczeń (łuczywo). Obecnie drewno znajduje zastosowanie jako materiał na podłogi, boazerie, do wykonania więźb dachowych, ogrodzeń i pergoli, mebli i zabawek. W Ameryce Północnej (USA i Kanada), drewno jest ważnym materiałem budowlanym i używa się go do budowy większości niskich zabudowań mieszkalnych. Odpady powstałe przy produkcji różnych sortymentów drewna są wykorzystywane do produkcji płyt pilśniowych, ( - płyta drzewna wykonana z rozwłóknionej tkanki drzewnej przez spilśnienie jej i uformowanie w odpowiedniej temperaturze i pod (normalnym lub zwiększonym) ciśnieniem. Włókna ułożone są różnokierunkowo, co zapewnia płycie wyrównanie cech jakościowo-wytrzymałościowych niezależnie od kierunku działania obciążeń. Wskutek dużego nacisku i wysokiej temperatury prasowania struktura płyty jest silnie zwarta). Wiórowych (materiał konstrukcyjny dla przemysłu meblarskiego i budownictwa wytworzony ze specjalnie przygotowanych wiórów drzewnych, sprasowanych z dodatkiem żywic przy użyciu ciśnienia i temperatury w płyty o różnych wymiarach, grubościach, ciężarze objętościowym i parametrach wytrzymałościowych). OSB (drewnopochodna, trójwarstwowa płyta wykorzystywana głównie w budownictwie). sklejki (jest to materiał kompozytowy sklejony z krzyżujących się cienkich warstw drewna. Zwykle składa się z nieparzystej ilości warstw. Sklejki wytwarza się z różnych gatunków drewna. Najczęściej z brzozy, olchy, sosny, rzadziej z buku lub z drzew egzotycznych. Wewnętrzne warstwy sklejki często są z innego, tańszego gatunku niż zewnętrzne. Ze względu na rodzaj zastosowanego w produkcji kleju wyróżnia się sklejki suchotrwałe i wodoodporne)

Wady i zalety:

Drewno jest materiałem niejednorodnym pod względem budowy. Posiada liczne wady, anomalie, uszkodzenia lub inne wrodzone i nabyte cechy, które obniżają jego wartość techniczną i ograniczają zakres użyteczności. Z punktu widzenia przerobu surowca drzewnego, drewno powinno mieć kształt walca, równomierną słoistość, przebieg włókien równoległy do podłużnej osi, oraz nie powinno mieć sęków (gałęzi).

Polska norma (PN-79/D-01011, "wady drewna") wyróżnia następujące grupy wad:

• sęki,

• pęknięcia,

• wady kształtu,

• wady budowy,

• zabarwienia,

• zgnilizny,

• uszkodzenia mechaniczne.

W porównaniu do wielu innych materiałów drewno cechuje szereg wad związanych z jego biologicznym pochodzeniem. Materiały i produkty drzewne bez odpowiedniego zabezpieczenia łatwo ulegają deprecjacji pod wpływem wody, , grzybów i małży będących pasożytami drewna. Zmienne warunki wilgotności prowadzą często do paczenia się i pękania drewna. Owady i grzyby obniżają mechaniczną wytrzymałość drewna.

Do ochrony drewna, zwłaszcza w budownictwie, należą takie praktyki jak:

• nie używanie drewna pochodzącego z rozbiórki starych domów,

• nie malowanie drewna farbami olejnymi przed jego wysuszeniem,

• wietrzenie pomieszczeń, w których drewno jest zastosowane,

• wykonanie poprawnej izolacji przeciwwilgociowej,

• wykonanie impregnacji preparatami grzybo- i pleśniobójczymi,

• wykonanie zabezpieczenia przeciwogniowego.

Zalety drewna jako surowca:

• łatwe w obróbce (gatunki miękkie),

• izoluje termicznie i elektrycznie,

• materiał ekologiczny,

• odporne na działanie wielu czynników chemicznych.

Podziałem surowca drzewnego na poszczególne sortymenty drewna okrągłego zajmuje się sortymentacja. Zasadniczy podział i terminologia zawarte są w Polskich Normach:

PN-92/D-02002: Surowiec drzewny. Podział, terminologia i symbole.

PN-92/D-95000: Surowiec drzewny. Pomiar, obliczanie miąższości i cechowanie.

Papier - cienki, płaski materiał, wytwarzany poprzez sprasowanie włókien - bezładnie ułożonych i poplątanych. Używane są zwykle włókna naturalne, stanowiące komórki o kształcie wydłużonym - głównie celulozowe. Najpopularniejszym ich źródłem jest pulpa drzewna, przygotowywana z miękkiego drewna, jak sosnowe. Inny popularny materiał to bawełna. Oprócz włókien w skład papieru wchodzą najczęściej substancje klejące, wypełniające i barwiące. Papier jest formowany w kształt arkusza lub wstęgi.

Podział papieru ze wzg na jego strukture:

• Bibułka,

• Brystol,

• Celofan,

• Tektura,

• Papier drzewny i kredowy.

Tektura - najgrubszy materiał papierniczy, ma do 5 mm grubości. Powstaje przez sprasowanie kilkunastu warstw masy papierniczej. Do jej wyrobu używa się grubszych włókien ścieru drzewnego, szmat, makulatury, nie dodaje się jednak wypełniaczy. Tektura nie nadaje się do pisania. Rozróżnia się kilka gatunków tektury: białą, brązową, szarą, techniczną.

Wyróżnia się tekturę litą oraz falistą. Tektura falista powstaje z połączenia kilku warstw papieru falą papierową, która powoduje znaczne zwiększenie sztywności arkusza. Jest używana przeważnie do produkcji opakowań zbiorczych (kartonów).

Proces produkcji papieru:

1. Celuloza długowłóknista uzyskiwana z drzew iglastych i krótkowłóknista pozyskiwana z drzew liściastych jest rozwłókniana przy udziale wody.

2. Celulozowa zawiesina jest przepompowywana do młynów i mielona.

3. Do masy włóknistej dodaje się węglan wapnia (kreda), skrobię, klej i środki wspomagające.

4. Masa papiernicza przedostaje się na stół sitowy, gdzie następuje wstępne uformowanie wstęgi i odsączenie wody.

5. W prasach pod naciskiem następuje kolejne usuwanie wody.

6. Dalsze dosuszanie papieru.

7. Powierzchniowe zaklejanie, ewentualne powlekanie papieru.

8. Ponowne suszenie.

9. Nawijanie papieru na duże role (tambory).

10. Cięcie rol na mniejsze, zgodne z potrzebami klientów

Literatura

1. Lisica A.: Laboratorium materiałoznawstwa. Radom, Politechnika Radomska 2009.

2. Parczewski W.: Materiały Budowlane, Warszawa, PWN 1975.

3. Pikoń J.: Podstawy konstrukcji aparatury chemicznej. Cz. 1: Tworzywa konstrukcyjne. Warszawa, PWN 1979.

4. Stawiarski P.: Kształtowanie wysokowartościowych betonów żwirowych. Dostępny w internecie: http://www.muratorplus.pl/technika/konstrukcje/ksztatowanie-wysokowartosciowych-betonow-zwirowych_57193.html

5. Żenczykowski W.: Budownictwo ogólne. Tom 1: Materiały i wyroby budowlane. Warszawa, Arkady 1976.

6. Drewno budowlane - jak to jest zrobione? Dostępne w internecie: http://www.youtube.com/watch?v=o197OrDVITc.html

16

---