Характеристика деревини як матеріалу для тари

Пружністю називається властивість матеріалу відновлювати свою форму і об'єм після припинення дії зовнішніх сил. Деревина – досить пружний матеріал, що нерідко застосовується для виготовлення деталей, до яких ставляться вимоги пружності. Такими є рукоятки різних інструментів, рушничні ложа, підкладки під залізничні рейки, тара, тощо.

Пластичність – властивість матеріалу під впливом сил змінювати свою форму без ознак руйнування і зберігати цю форму після припинення дії сил. Пластичність деревини підвищується з підвищенням вологості і при нагріванні. З цією метою в деяких виробництвах перед гнуттям деталей застосовують пропарювання і проварювання заготовок.

Крихкість – властивість матеріалу руйнуватися під дією зовнішніх сил без помітних слідів пластичної деформації. Прикладом дуже крихких матеріалів можуть бути скло, загартована сталь, чавун. Будова деревини волокниста, тому цей матеріал має порівняно невелику крихкість.

Властивість, протилежну крихкості, називають в'язкістю. В'язкість тим вища, чим більші залишкові деформації зразка, який піддали руйнуванню. У техніці оцінка крихкості і в'язкості матеріалу ототожнюється з ударною в'язкістю, яку визначають на спеціальному приладі – маятниковому копрі і оцінюють роботою руйнування внаслідок удару, віднесеною до одиниці площі поперечного перерізу зразка. Вимірюється ударна в'язкість у кілограмах на квадратний сантиметр.

Розколюваність – властивість деревини розчленовуватися вздовж волокон. Розколюваність залежить від ступеня зчеплення волокон. Встановлено, що пружна деревина розколюється краще, а в'язка – гірше. Коли підвищується вологість (але тільки до певної межі), розколюваність деревини поліпшується. Наявність сучків та інших вад погіршує розколюваність деревини. Добру розколюваність мають усі хвойні породи, бук, каштан, осика, липа, а в радіальному напрямі – дуб.

Гвоздимість – властивість деревини тримати в собі цвяхи, нагелі, шурупи, скоби та ін. Забитий у деревину цвях ніби розсуває волокна, які, намагаючись випростатись, тиснуть на бічні поверхні цвяха і за рахунок тертя створюють зусилля, що не дають йому випасти. Шурупи чинять опір витяганню значно сильніше, ніж цвяхи, бо доводиться долати не тільки сили тертя, а й опір зруйнуванню волокон, між якими проходить різьба. Опір деревини забиванню і витяганню цвяхів залежить від щільності, вологості, особливостей будови і напряму забивання цвяха. Цвяхи, забиті в торець деревини, тримаються значно слабкіше, ніж забиті перпендикулярно до волокон у радіальному або тангентальному напрямах. Цвяхи квадратного або багатогранного перерізу тримаються в деревині краще, ніж круглі.

Волого- і газопроникність деревини характеризує її здатність пропускати рідини і гази під тиском. Волого- і газопроникність деревини залежать від породи і напряму волокон. Так, водопроникність смереки впоперек волокон у кілька сотень разів менша, ніж уздовж волокон. Газопроникність для сосни уздовж волокон у 100 разів більша, ніж у радіальному напрямі впоперек волокон.

Теплопровідність деревини – здатність проводити енергію у формі теплоти – характеризується коефіцієнтом теплопровідності К, який являє собою кількість енергії, що проходить за 1 год через плоску стінку площею 1 м2 і товщиною 1 м при різниці температур на протилежних боках стінки 1 °С.

Акустичні властивості деревини характеризуються звукопровідністю, звукопроникністю, звукопоглинанням, а також здатністю деревини резонувати.

Звукопровідність деревини залежить від її жорсткості й щільності. Чим більша жорсткість і щільність, тим більша швидкість поширення звуку. Швидкість поширення звуку в сосні вздовж волокон 5030  м/с,  у радіальному – 1450  м/с, у тангентальному – 850  м/с.

Звукопроникність характеризується різницею звукового тиску, виміряного перед і за перегородкою з деревини.

Звукопоглинання – здатність деревини поглинати звукову енергію.

Ці властивості деревини визначають її застосування як звукоізоляційного будівельного матеріалу і для поліпшення акустики в музичних залах, театрах тощо.

Здатність деревини резонувати застосовується для виготовлення музичних інструментів.

До основних електричних властивостей деревини входять електропровідність, електрична міцність, діелектрична проникність.

Електропровідність деревини характеризується її опором проходженню електричного струму – чим більший опір, тим менша електропровідність.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РОЗДІЛ 3

Загальна характеристика деревини

 

Однією із давно відомих і досі необхідною для виготовлення тари є деревина, яка застосовується у найрізноманітніших формах. Хоча в деяких сферах упаковки її почали витісняти високотехнологічні матеріали, деревина все ще відіграє важливу роль у виробництві транспортної тари для перевезень крупногабаритних вантажів і крихких предметів будь-яких розмірів, які вимагають жорсткої і міцної упаковки.

Для виробництва тари використовують деревину хвойних і листяних порід. За своєю твердістю вона поділяється на м’яку (липа, ялина, сосна, осика, ялиця, кедр), дуже тверду (самшит, тис) і тверду (дуб, модрина, береза, бук).

Щільність дерева складає від 0,88 до 3,2 г/см³. Важчі види деревини мають більшу міцність, а також кращу фіксацію цвяха, але гірше піддаються обробці (усаджуються, розтріскуються). Виокремлюють чотири групи деревини, яка придатна для виготовлення ящиків, залежно від її міцності і фіксації цвяхів:

•  І група включає хвойні дерева з м’якою деревиною і листяні породи із деревиною невеликої щільності – сосна, ялина, кедр, каштан, липа;

•  ІІ група – листяні породи з більшою фіксацією цвяхів, але при цьому вони схильні до розтріскування. Тому при використанні цих видів деревини слід застосовувати цвяхи менших розмірів і забивати їх на більш близькій відстані один від одного;

•  ІІІ група деревини із середнім ступенем твердості (ясень, в’яз тощо). Такий матеріал має близьку до ІІ групи фіксованість цвяха і міцність, але при цьому менш здатний до розтріскування і найбільш підходить для виготовлення дна та планок ящиків. Така деревина частіше застосовується для виготовлення армованих дротяних і фанерних ящиків;

• ІV група деревини найбільш тверда (дуб, клен тощо). Вона важко обробляється і застосовується для виготовлення найбільш міцних армованих дротяних і фанерних ящиків.

Найбільш придатною вважається деревина, яка містить близько 15 % вологи. Розмір сучків на пиломатеріалах не повинен перевищувати третину від ширини дошки. Сучки не допускаються в місцях вбивання цвяхів. Серед інших дефектів, які допускаються лише в певних межах, можна віднести тріщини, щілини, нахил волокон, а також ділянки гнилі і пошкоджені комахами.

Основними матеріалами для виробництва дерев’яної тари є: пиломатеріали, фанера і деревоволокнисті плити.

Серед пиломатеріалів розрізняють: пиломатеріал з деревини хвойних порід ІІ, ІІІ та IV сортів; пиломатеріал з деревини м’яких порід і берези ІІ та ІІІ сортів; тарні дощечки спеціального розпилювання з деревини ІІІ та IV сортів. Фанера буває: підвищеної водостійкості, склеєна фенолформальдегідним клеєм (ФСФ); середньої водомісткості, склеєна карбамідним або альбуміноказеїновим клеями (ФК і ФБА); обмеженої водостійкості.

Серед допоміжних матеріалів виокремлюють цвяхи, скоби, шурупи, дріт, кутники, сталеву стрічку, клей.

Композит вважається новим матеріалом для транспортної упаковки. У ньому міститься від 80 до 90 % деревини і від 10 до 20 % зв’язуючих добавок на клейовій основі.

Застосування композиційних матеріалів із відходів деревини, з додаванням різних клейових композицій, дає змогу вирішити багато проблем, пов’язаних з виробництвом тари і упаковки для продукції спеціального промислового і оборонного значення.

В Україні лісом зайнято близько 10 млн га землі, із них 8,6 млн га – промислового призначення. Рівень вирубування деревини в лісах України в основному стабільний – щорічно заготовлюється близько 15 млн м³. За рівнем споживання деревини Україна займає четверте місце в Європі. Повністю використати деревину неможливо, тому що кількість відходів становить половину первинної сировини, а в ряді випадків – до 70 % і вище.

Для зменшення вирубування лісів, розв’язання проблеми утилізації відходів деревини розроблено композиційні матеріали. Деревина з додаванням синтетичного полімеру дозволяє отримати міцний, конкурентоспроможний матеріал з високими експлуатаційними характеристиками.

Композиційні матеріали і вироби із них ефективно, повністю або частково, можуть замінити полімерні і металеві вироби. Продукція із деревинно-композиційних матеріалів дешевша від дерев’яної у два-три рази.

Виробництво спеціальної тари з використанням даного матеріалу є ефективним і значно знижує вартість.

Тара із композиційного матеріалу порівняно із деревиною більш легка і міцніша, зберігає стабільну форму і точність розмірів, має велику волого-, біо- і вогнестійкість. Ящики із нового матеріалу можуть мати різноманітні оригінальні конструктивні рішення, вони легші й міцніші дерев’яних, легко і швидко розбираються, компактно упаковуються.

 

 

3.1 Характеристика деревини хвойних і листяних порід

 

Деревина листяних і хвойних порід має високу міцність, легка в обробці й оздобленні, має гарну здатність до склеювання, характеризується високими теплоізоляційними властивостями, стійкістю до дії кислот, газів тощо. Шляхом спеціальної обробки та раціонально збудованого технологічного процесу виготовлення деревинних деталей та вузлів з деревини можна досягти поліпшення механічних властивостей.

В лісах України ростуть численні породи і види дерев, які характеризуються різними властивостями.

За такими властивостями, як об’ємна вага деревину групують на декілька видів, поданих у табл. 3.1.1.

Таблиця 3.1.1

Класифікація деревини за об’ємною вагою

№	Деревина	Об’ємна вага, г/см³
1	Дуже важка	більше 0,8
2	Важка	0,80 – 0,71
3	Помірно важка	0,7 – 0,61
4	Легка	0,54 – 0,40
5	Помірно легка	0,6 – 0,54
6	Дуже легка	менше 0,4

 

Найбільш важкою є деревина залізного дерева Флориди (1,42 г/см³) і бакаута (1,35 г/см³), найбільш легкою – деревина бальзи (0,1 г/см³).

За твердістю деревину поділяють на 3 групи, поданих у табл. 3.1.2.

 

Таблиця 3.1.2

Класифікація деревини за твердістю

Група	Деревина	Твердість, кг/см³	Порода деревини
1	м’яка	менше 400	липа, ялина, сосна, осина
2	тверда	400 – 800	дуб, модрина, ясен
3	дуже тверда	більше 800	самшит, груша

 

Лісні деревинні породи – група рослин 24 класів – листяні і хвойні породи деревини. Хвойні відрізняються від листяних формою листя. У хвойних шпильновидне листя, а у листяних порід листя плоскі.

До хвойних порід належать: сосна, ялина, листвениця, піхта, кедр.

Вибір певних порід дерев для використання в господарстві обумовлено їх технічними властивостями. Деревина сосни (особливо сосни, що росте в північних районах європейської частини Росії) має високі фізико-механічні властивості. ЇЇ застосовують у промисловому, житловому, залізничному, сільськогосподарському будуванні; у мосто-, корабле-, вагоно-, авто-, обозобудуванні, сільськогосподарському машинобудуванні і літакобудуванні; у меблевому виробництві, виробництві будівельних деталей, тари тощо.

За фізико-механічними властивостями ялина поступається перед сосною, але за коефіцієнтом якості дещо (на 3-4 %) її переважає. Деревину ялини стругати важче, ніж деревину сосни, що пояснюється більшою сучкуватістю і підвищеною твердістю сучків, а також темними просмоленими сучками, що часто трапляються.

Переваги: однорідність будови, білий колір, що довго зберігається, мала смолистість, висока здатність резонувати. У більшості випадків застосовується поряд із сосною. Крім того, її застосовують при виготовленні музичних інструментів, тари під продовольчі товари (маслотари), у виробництві гонту, дранки, обечайки, стружки для пакування яєць тощо.

Деревина листвениці має високі фізико-механічні властивості, за густиною і міцністю приблизно на 30% переважає сосну. Відзначається стійкістю до гниття, порівняно невеликою сучкуватістю. Підвищена твердість і смолистість утруднюють обробку. Велика відмінність між радіальним та тангентальним всиханням зумовлюють схильність до розтріскування. Застосовується у будівельних конструкціях, де потрібні висока міцність і стійкість до гниття; замінює дуб у вагонобудуванні; використовується у мобільному виробництві, для виготовлення паркету, а також в обозобудуванні.