Technologia drewna.

Drewno:
-dowolnie wielka bryła pozyskiwana ze ściętego drzewa.
-substancja organiczna;
Skład:węgiel-46%,tlen-44%,wodór-% i inne subst.chem.-ok.4%.
Elementarne subst.chem.w drewnie to: subst.mineralne, stanowią 4%masy drewna i objawiają się jako ilość popiołu powstała w czasie spalania.
W popiele 15-25% to subst. Rozpuszczalne w wodzie i stanowiące sole kwasów węglowego, siarkowego i solnego, a także niektórych organicznych kw. octowego i mrówkowego. Pozostała część to subst. nierozpuszczalne w H2O czyli sole kw. Fosforowego i węglowego, a także tlenki Mg i Fe oraz węglan wapnia.
Węglowodany-spolimeryzowane wielocukry. Stanowią one 50% i więcej masy drewna. W zależności od stopnia polimeryzacji wyróżnia się chemicelulozę (C6H12O5)n czyli wielocukry polaryzowane dla n<200 i celulozę dla n>200.
CELULOZA-zw. Wielocząsteczkowy monomerów glikozowych powiązanych mostkami tlenowymi. Im wyższy stopień polimeryz. tym lepsze są wł. techniczne celulozy.
Zbliżone do siebie łańcuchy celulozowe powiązane są siłami międzycząst. Van der Waalsa tworząc tzw. micele celulozowe.
Ma silne powinowactwo do wody, która gromadząc się na pow. włókien celulozowych powoduje rozszerzenie się części składowych micel i ich pęcznienie. Micele powiązane w wiązki tworzą włókna celulozowe. Są one nierpzpuszczalne w H2O ani też w słabych kwasach i zasadach. Dopiero przy stężeniu kw. i zasad pow.30% i więcej ulegają hydrolizie na cukry proste.
HEMICELULOZY-węglowodany, które są nierozp.w H2O, ale już przy działaniach rozcieńczonych kw.ulegają hydrolizie-rozpadowi na cukry proste.
Wymieniane subst. stanowią subst. szkieletową drewna. Lepiszczem uszczelniającym szkielet celuloz.jest lignina zwana też drzewnikiem-jest ciałem bezpostaciowym, 25-30% derwna, o skomplikowanej bud.chem., nie ulega hydrolizie, jest rozp. W alkaliach. Przy działaniu temp.pow. 130 ‘C staje się plastyczna, a po ostudzeniu powraca do postaci wyjściowej.
Substancje pektynowe-są to subst. w których skład wchodzą cukry proste oraz kw.uranowe. Zawierają grupę COOH (hydrofilowa gr.karboksylowa). W zw. z tym mają dużą zdolność do wchłaniania H2O i pęcznienia. Pod wpływem obróbki hydrotermicznej stają się plastyczne, a następnie rozp. się w H2O po dłuższym działaniu temp.i H2O.
Substancje ochronne:
-zaw.zw. żywiczne, terpenowe, tłuszcze ,woski i garbnki(lub barwniki-niemoge rozczytać), które pełnią rolę antyseptyków;
-ich zawartość wpływa na zapach, barwę i zwilżalność pow.drewna oraz przyczepność subst.powłokowych.
Udział subst.chem.w %
Rodz.subst Dr.iglaste Dr.liściaste
Celuloza 40-60 35-55
Hemiceluloza 7-15 19-21
Subs.pektynowe 4-6 6-12
s.ochronne 3-4 2-3
lignina 25-35 22-30
W drewnie iglastym jako element przewodzący wykształciły się cewki (moczowe☺) spełniające też funkcje mechaniczne.
Są to silnie zdrewniałe komórki o wrzecionowatym kształcie o dług.od 10-12mm i otworze wewnętrznym 0,3mm(ale mały☺).Cewki stanowią ok.90% obj. drewna iglastego.
Rozróżnia się cewki drewna wczesnego o nieco mniejszej grubości błon komórkowych i dr.póżnego o większych grubościach błon komórkowych.
Obok cewek w drewnie igl.wyst. tkanki miękiszowe, oprócz tego też przewody żywiczne ukształtowane z systemu komórek w formie kanałów wzdłóżnych i poprzecznych.
U jodły przewody żywiczne wyst. tyko w korze.
DRZEWO LIŚCIASTE-zbudowane z naczyń stanowiących tkankę przewodzącą w postaci rur o dług. o kilku do kilkudziesięciu cm. I śred.w świetle 2-3mm.W ścianach naczyń są otwory umożliwiające przepływ wody i subst.odrzywczych w kierunku promieniowym.
Elementem wzmacniającym nadającym wł.mech. drewnu liściastemu są włókna drzewne. Są to wydłużone elementy podobne do cewek z tym że kapilara wewnętrzna nie przekracza ułamka mikrometra. Wypełniają one wolne przestrzenie pomiędzy naczyniami i stanowią ok.60-70% drewna liściastego. U jednych gat.drzew liściastych naczynia są ułożnoe na przekroju słoja w formie wyrażnych pierścieni, u innych są one rozmieszczone nieregularnie.
Wyróżniamy drewno pierścieniowo-naczyniowe(dąb, jesion, akacja, wiąz) i rozpierzchło-naczyniowe(bug, grab, olcha, brzoza, topola).


Drewno jest zbudowane z błon kom.o różnym stopniu zdrzewnienia ułożonych warstwowo wokół rdzenia. Stopień zdrzewnienia el.składowych jest różny dla drzewa wczesnego i dla dr.póżnego.
Warstwowość przyrostów rocznych jest zależna od koncentryczności ułożenia elementów włóknistych .
Gęstość drewna:

wynosi 1,54g/cm3 substancji drzewnej suchej i pozbawionej porowatości.
Ze wzgl. na gęstość wyróżnia się:
-dr.b.gęste-pow.0,7 kg/dm3(grab, cis, heban);
-gęste-0,7-0,8kg/dm3(dąb, akacja, jesion, bug);
-umiarkowanie gęste-0,6-0,7kg/dm3(modrzew, klon);
-lekkie-0,4-0,6kg/dm3(sosna, lipa, olcha, świerk, topola);
-bardzo lekkie-pon.0,4kg/dm3(osika, niektóre topole i lipy).
Twardość drewna wzrasta ze wzrostem gęstości. Gęstość cz.twardzielowej jest w przybliżeniu 2-2,5 raza większa niż gęstość bieli(cz.bielastej).
Ze wzgl.na warstwowość drewna zmienia się
opór skrawamia przy przejściu ostrza narzędzia przez poszczególne warstwy. Ważnym tym samym staje się wybór ruchu narzędzia na wybranym przekroju.
Najdokładniej i obukierunkowo przerabia się przekrój promieniowy. Przekrój styczny wymaga wymaga prowadzenia ostrza od strony odziomkowej (srt.ziemi) w kierunku wierzchołka paraboli słoju wi.....przyrostu rocznego. Bardzo niedokładny jest obrabiany przekrój poprzeczny. Większy opór skrawania stawiają części o większej gęstości ale dokładność obróbki jest większa.
Drewno jest mat.niejednorodnym, różnokierunkowym, ma różne wł.w zal.od rozpatrywanego kierunku. Mówimy że o drewnie że jest materiałem anizotropowym.



Najdokładniej obrabia się przekrój promieniowy.
Biel-jest tą częścią mat.drzewnwgo która jest łatwo skrawalna lecz jego pow.jest chropowata i zniekształcona , stąd trudniejsze wykończenie powierzchni. Bielaste partie materiału są lepiej sklejane i łatwiej impregnują się. W związku z porowatą strukturą mat.drzewnwgo korzystnie kształtują się jego wł.cieplne. przewodność cieplna wynosi 0,14-0,19ckal/m/h/st.C i jest mniejsza ok.4 razy w stosunku do betonu i 100 razy w stos.do przewodności metali.
Drewno jest mat. higroskopijnym, zdolnym do pobierania wody.
Wyparowanie wody wolnej wlanej w puste przestrzenie nie powoduje żadnych zmian wymiarowych, natomiast pobieranie lub oddawanie wody higroskopijnej powoduje pęcznienie lub kurczenie się drzewa. Granicą higroskopijności jest wilgotność ok. 30%. Zmiany wymiarowe związane z higrosk. zależne są od rozpatrywanego kierunku. Najmniejsze zmiany następująna kierunku wzdłużnym od 0,1-0,2% nieco większe na kier promieniowym 3-6%. Największe ja kier.stycznym 6-12%.
Dla zachowania stabilności wymiarów drewno należy suszyć do wilgotności w pomieszczeniach ogrzewanych jeśli nasz mat.będzie wykorzystany w konstrukcji:
-wilg 8-12% .......
-na styku pom. ogrzewanych z otoczeniem zewn. 15-18%;
-na wolnej przestrzeni zakrytej 18-22%.
Porowatość subst. drzewnej powoduje dobre pochłanianie dżwięków –kształtuje się to na poziomie 8-10% energii padającej.
Charakterystyka wytrzymałościowa drewna w Mn/cm2 przy wilgotności 15%.
Odp.-(równolegle, prostopadle)-Sciskanie-rozciąganie-ścinanie-zginanie
-iglaste(30-42;4-7);(82-102;2,5-3);(5-10;21-26);(58-80).
-liściaste-pierścieniowo-naczyniowe(40-58;9-12);(78-145;4-7);(6-15;26-30);(70-117).
-rozpierzchło-naczyniowe(30-64;3-11);(76-132;3,5-7);(4,5-12;20-28);(50-120).
Przerób drewna.
Najstarszym rodz. przerobu jest przpiłowywanie wzdłużne-otrzymujemy tarcicę. Do przetarcia stosuje sięmateriał o średnicy ponad 70mm.
Ze względu na długość wyróżnia się dłużyce o wymiaracxh pow.8m dla drewna iglastego i pow.6m dla drewna liściastego.
Rozróżniamy :
-kłody: iglaste(2,5-8m),liściaste(2,5-6m);
-wyżynki: iglaste(0,5-2,5), liściaste(0,5-2,5);
3 etapy przerobu:
-przygotowanie surowca do przetarcia-podział dłużyc i kłód
(kłody—wyrzynki)
na wyrzynki w sposób eliminujący wady krzywizny i nieporządane cechy biologiczne;
-przetarcie-dzielenie mat.na tarcice o określonych wymiarach-jednokrotne(na ostro)

-dwukrotne(pryzmowanie)

-konserwacja produkcji-przetarta tarcica ulega sortowaniu wg:
-grubości
-sposobu ułożenia słojów
promieniowy

styczny(rys.?)

półpromieniowy

-wady usęcznienia
-wg porażenia przez czynniki biologiczne(grzybkki, owady bzzzz bzzzz).
Pod względem grubości możemy wyróżnić:
-deseczki(6-10mm)
-deski(12-48mm);
-bale(50 i więcej jeżeli szerokość przekracza 2-krotnie grubość);
-listwy(12-30mm grubości-szerokość zbliżona do 1-krotnej grubości);
-łaty(30-100mm-szer.to 1-kr.grubość);
-krawędziaki(100-200mm-szer.to 1-kr.grubość)
-belki(pow.100mm przy szer.przekraczającej grubość).
Tarcicę iglastą dzieli się na 6 klas a liściastą na 4:
I klasa-niebieski;
II kl.-zielony;
III kl-czerwony;
IV kl-żółty;
V kl-biały;
VI kl-czarny;
Układanie drewna:
-stosy do wysokości 3m, każda warstwa ma przekładki o jednakowej grubości, całość zadaszona.
Fornir-mat.naturalny, uzyskiwany maszynowo przez skrawanie płaskie w kier.poprzecznym do włókien lub skrawanie obwodowe. Na formir przeznacza się materiał o największych średnicach.

Przebieg procesu:
1.przygotowanie surowca do skrawania na fornir-podział dłużyc i kłód na wyrzynki odpowiadające posiadanym skrawarkom;
2.uplastycznienie wyrzynków poprzez gotowanie surowca w wodzie lub naparowanie parą nasyconą (szybsze uplastycznienie. Ogólnie przyjmuje się od 1,5-2h na 1cm promienia wyrzynka przy parowaniu i od 2-3h przy gotowaniu.

Formir w zal.od jakości i efektywności czegoś tam może być przeznaczony na okleiny albo na sklejkę.
Suszenie forniru odbywa się za pomocą suszarek rolkowych (do włosów☺)lub taśmowych do wilgotności 14-18%. Fornir na okleiny układa się w paczki z zachowaniem kolejności skrawania poszczególnych arkuszy wyżynka.
SKLEJKA-mat. naturalny, o nieparzystej liczbie warstw płatów forniru, poszczególne warstwy są układane w kierunku prostopadłym do włókien warstwy poprzedzającej. W procesie prod.sklejki wyróżnia się operacje:
a) formatyzowanie sklejki(wstęgi) w płaty odpowiad.wymiarom sklejki;
b) suszenie płatów;
c) klimatyzacja;
d) nanoszenie kleju;
e) formowanie zestawu sklejki;
f) sprasowywanie;
g) obrzynanie lub szlifowanie sklejki;
h) klasyfikacja.
Sklejanie sklejki odbywa się za pomocą klejów mocznikowo-formaldehydowych i fenolowo-formaldehydowych(klej H2Oodporny)
Sklejanie odbywa się w prasach wielopółkowych przy zachowaniu parametrów ciśnienia i prasowania;
-dla gat.miękkich 1-1,4kPa
-twardych 1,4-2kPa.
Temperatura prasowania dla klejów mocznikowych 100-130 st.C dla H2Oodpornych 130-160 st.C.
Czas prasowania-zależy od grubości sklejki i ogólnie przyjmuje się 4min + 1min na każdy mm połowy grubości.
Gatunek sklejki ozn.się w zależności od gatunku drewna, na warstwę zewn.każdy arkusz sklejki jest stęplowany oznaczeniem:
Bk-buk, Db-dąb, So-sosna, 0-nieszlifowane
1-szlifowane, S-ruchocośtam, W-wodoodporne.
Od stanu wszystkich wad na warstwie zewn.(4klasy).
Do wł. sklejki odróżniającą ją od drewna natężenie i wyrównanie wł. fiz. i mech.(tu jakieś bzdury ktos popisał☺) na naszych kierunkach. Z ograniczenie prędkości przy zmianach wilgotnościowych, wysoka wytrzymałość, duże wym. powierzchniowe, łatwość zgięcia i formowania. Nie wymaga pracochłonnej obróbki pow., stosując cóś do 200kN moszna uzyskać materiał sklejony o dużej twardości i o dużych param. wytrzymałościowych-lignofol(?).
Płyta wiórowa-technologia wytwarzania płyt wiórowych wymaga zachowania części składowych w...ków w wymiarach zbliżonych do siebie w poszczególnych warstwach przekroju płyt oraz jak najmniejszego zużycia kleju.
Proces technologiczny wytważania płyt wiórowych obejmuje:
-przygotowanie wiórów (sortowanie i rozdrabnianie);
-przygotowany surowiec posortowany metodą sitową i pneumatyczną podlega zaklejaniu (dodatek kleju 8-12% masy);
-pokryte klejem wiórki formowane są w kobierzec o grub. Zapewniającej, grub. sprasowanej płyty;
-sprasowanie płyty odbywa się w 2 etapach:
a)prasowanie wstępne kobierca;
b)doprasowywanie właściwe pod ciśnieniem 1-4Mpa przez czas 0,6-1s na każdy mm grubości;
-odwodnienie płyty;
-hartowanie;
-klimatyzacja płyty;
Zalety płyty wiórowej:
1. duże wymiary;
2. duża stabilność wymiarowa w płaszczyżnie płyty;
3. możemy otrzymywać płyty wiórowe wodoodporne.
Wady płyty wiórowej:
1. podatność przekroju poprzecznego(ale na co?HGW);
2. duży ciężar.
Płyta pilśniowa-jest tworzywem wytworzonym z włókien lignocelulozowych z dodatkiem lub bez środków chemicznych. Płyty te są efektem wtórnego scalania rozwłóknionej subst.drzewnej w której podczas procesu wytwarzania zaszły przemiany fizykochemiczne.
Rozróżniamy płyty pilśniowe twarde(T)(prasowane i termicznie hartowane),płyty porowate(P)-nie oddane tym procesom.
Rozróżnia się te płyty nie tylko ze wzgl.na gęstość ale też strukturę powierzchni. Licowa strona płyt twardych jest gładka zaś porowatych szorstka i chropowata.
Zalety płyt pilśnniowych:
1. duże rozmiary;
2. jednorodność materiału;
3. ograniczenie operacji obróbczych(wymaga przycięcia na zadany wymiar i ewentualnie uszlachetniającej obróbki pow. Licowej).
Wady płyt pilśniowych:
1. częste przebarwienia i nierówności pow.
2. niejednakowa struktura przeciwległych pow.
Celuloza drzewna.
Proces technolog. Otrzymywanie:
1. podział materiału na zrębki;
2. sortowanie zrębków;
3. roz...(wier-chyba?)..anie(można wyróżnić roz.......nie kwaśne-traktuje się drewno kwaśnymi siarczanami wapnia, sodu lub amonu, można roz......erać metodą alkaliczną-drewno traktowane są ługiem sodowym(wodorotlenkiem sodu) oraz można stosować roz.........miesznae, kwaśno-alkaliczne. Wybór metody roz......nia zależy od rodzaju materiału drzewnego oraz czystości celulozy. Proces roz......... niadrewna najkożystniej stosuje się przy gotowaniu w temp.16,5-55 st. I ciśnieniu 6-8 atm., czas gotowania-4-6h.
4. gotowanie pod wpływem temp.i oddziaływaniu subst.chem.,chemicelulozy ulegają scukrzeniu, a następnie ulegają rozkładowi kwasy, zaś żywice i woski ulegają zmydleniu. Cos przechodzi do roztworu i w efekcie powstwje czysta celuloza.
5. wygotowaną masę celulzową poddajemy oczyszczeniu przez kilkakrotne porowanie a następnie przemywanie wodą odbywa się w ........
6. odwadnianie celulozy-odbywa się na odwadniaczu celulozy gdzie wstęga celulozy podlega wyżynaniu za pomocą walców.
7. suszenie w zespole waclów suszacych.
8.ekstrakcja polega na wyodrębnieniu z drewna subst.rozpuszczalnych w odpowiednim rozpuszczalniku. Dla barwników i ....... rozp.jest woda, dla żywic i olejków subst.organiczne(benzyny, aceton, alkohol). Podczas ekstrakcji nie następuje naruszenie szkieletu drewna i dlatego wyekstraktowane drewno może być użyte do dalszego przerobunp.hydrolizy.
9. hydroliza drewna-polega na oddziaływaniu stężonych, ponad 40%ych kwasów solnego i siarkowego na drewno. Po rozdrobnienu drewno jest kilkakrotnie przemywane kwasem w hydrolizerach. Po puszczeniu ostatniego hydrolizera kwas zaw. ok. 30-35% cukru. Podlega on zagęszczeniu w wyparkach do konsystencji syropu. Syrop ten zaw.70-75% cukru, 10-12% kwasu, pozostała część to domieszki. Następnym etapem jest zobojętnianie syropu za pomocą węglanu wapnia. Otrzymany w ten sposób r-ór podaje się powolnemu odparowywaniu do postaci gotowego syropu lub postaci krystalicznej. Z 1 tony drewna otrzym.się 12kg cukru i ok.36kg pełnowartość.dodatków do pasz.
Termoliza-zwęglanie drewna bez dostępu powietrza. Odbywa się w wysokiej temp.(ponad 400 st.C).
Przebieg:
1.170st. C-ostateczne odparowanie wodorowe;
2.170-270- st.C-wydzielanie CO i CO2;
3.270-300 st.C-wydz.kw.organicznych, alkoholi, smoły i węglowodorów aromatycznych;
4.280-400-silne wydzielanie węglowodorów w post.propanu, butanu, matanu i otrzymujemy w ostateczności czysty węgiel aktywny. Uzyskuje się do 35% węgla drzewnego, 6% kwasów, 17% smoły, 1,5% alkoholi.
☺