Технології. 7 клас. Ходзицька

Розділ 2. Основи матеріалознавства

§ 4. Властивості деревини

1. Назвіть фізичні властивості деревини. Як вони впливають на якість виробів?

2. Які заготовки не слід використовувати в процесі виготовлення виробів?

3. Чи можна запобігти загниванню деревини? У який спосіб?

rnk.com.ua/106510

Ви вже знаєте, що під час виготовлення виробів із деревини необхідно враховувати її властивості. До того ж для різних виробів є важливими певні властивості. Так, під час проєктування виробів інтер’єрного призначення (полички, ключниці, панно тощо) визначальною властивістю деревини буде колір, текстура, а для садових меблів — міцність, стійкість до вологи. Крім цього, потрібно також знати, чи легко обробляються пиломатеріали певної породи різальним інструментом, чи можна їх легко зігнути, чи будуть у них добре утримуватися цвяхи, шурупи, чи не зміняться розміри виробу під дією температури, вологості повітря.

Розрізняють такі основні властивості деревини: фізичні, механічні, технологічні.

До фізичних властивостей належать: зовнішній вигляд, густина, вологість, теплопровідність, звукопровідність, електропровідність.

Характерними ознаками зовнішнього вигляду деревини є колір, блиск, запах і текстура.

Колір залежить від умов зростання, породи, віку деревини тощо. Він надає деревині гарного вигляду, тому цю властивість цінять у процесі виготовлення меблів і сувенірів. Інколи деякі породи підфарбовують, щоби вони набули кольору цінних порід дерев: горіха, дуба, вишні та ін.

Блиск деревини залежить від щільності, кількості та розмірів серцевинних променів, площини розрізу. Після лакування деревина суттєво збільшує свій блиск.

Запах деревини залежить від умісту в ній смолистих, дубильних та ефірних речовин (ефірної олії, каніфолі). Після висушування запах деревини зменшується або зовсім зникає.

Текстурою деревини називають природний візерунок на її обробленій поверхні (мал. 4.1). Хорошу текстуру мають такі породи деревини, як ясен, дуб, волоський горіх, каштан. Це враховують під час виготовлення меблів і художніх виробів. Посилити виразність текстури можна за допомогою олії, воску та прозорих лаків, призначених для обробки деревини (мал. 4.2).

Мал. 4.1. Текстури різних порід деревини

Мал. 4.2. Текстура деревини до та після обробки прозорим лаком

Вологість деревини — це ступінь насичення деревини водою, яка виражається відношенням маси води, що міститься в ній, до маси абсолютно сухої деревини, вираженої у відсотках. Абсолютно суху деревину можна отримати при висушуванні її в сушильних камерах. Наприклад, кажуть, що вологість деревини 20 %. Це означає, на кожні 100 г абсолютно сухої деревини припадає 20 г наявної в ній води. Маса такого бруска деревини до сушки становить 120 г.

Розрізняють такі ступені вологості деревини:

свіжозрубана — вологість 50-100 %;
повітряно-суха — тривалий час зберігалася на повітрі; вологість 15-20 %;
кімнатно-суха — вологість 8-12 %;
абсолютно суха — вологість 0 %.

Деревина постійно взаємодіє з вологою, яка міститься в повітрі, або піддається впливу навколишнього середовища під час експлуатації виробів на вулиці. Тому вона може змінювати свої лінійні розміри та об’єм. Швидке висихання деревини призводить до жолоблення — зміни форми (вигин, кручення), зменшення об’єму та розтріскування — появи тріщин.

Волога деревина схильна до загнивання, тому для захисту від вологи вироби покривають лаками, оліями, воском.

Визначити показник вологості деревини можна за допомогою електричного вологоміра. Принцип роботи вологоміра полягає в зміні електричного опору матеріалу залежно від його вологості (мал. 4.3).

Мал. 4.3. Вимірювання вологості за допомогою вологоміра

Теплопровідність — це здатність деревини проводити тепло. Щільна деревина проводить трохи краще, ніж шпариста. Завдяки низькій теплопровідності деревина широко використовується в будівельній галузі.

Звукопровідність — це властивість деревини проводити та відбивати звук. У виробництві музичних інструментів (мал. 4.4) використовується здатність деревини резонувати (підсилювати звук без спотворення тону).

Мал. 4.4. Корпуси гітари та скрипки часто виготовляють із деревини

Електропровідність — це здатність деревини проводити електричний струм. Суха деревина має низьку електропровідність, що дає можливість використовувати її як ізоляційний матеріал. Волога деревина має вищу електропровідність.

До механічних властивостей деревини належать: міцність, твердість, в’язкість.

Міцністю деревини називають її здатність чинити опір руйнуванню механічною дією. Міцність залежить від напрямку й швидкості навантаження, породи деревини, вологості, наявності вад. Міцність деревини вздовж волокон у багато разів більша від міцності впоперек волокон. Міцність деревини також зменшується зі збільшенням вологості.

Твердістю деревини називають її здатність чинити опір проникненню іншого твердого тіла. Чим повільніше росте дерево, тим воно буде твердішим порівняно з тими, що швидко ростуть. Твердість упливає на оброблюваність заготовок. Більш тверді породи набагато важче обробляються різальним інструментом. Твердість деревини має важливе значення, коли вона зазнає стирання (мал. 4.5). Ідеться про підлогу, сходи тощо. Зі збільшенням вологості твердість зменшується.

Мал. 4.5. Деревина часто зазнає стирання, наприклад, дерев'яна підлога

Породи деревини за твердістю (мал. 4.6) можна розділити на такі групи:

1) м’які породи: липа, вільха, ялина, сосна;

2) тверді породи: бук, дуб, береза, груша;

3) дуже тверді: граб, акація, ясен.

Мал. 4.6. Породи деревини за твердістю

В’язкістю деревини називають її здатність поглинати механічну енергію без руйнування при ударі. Деревина листяних порід чинить опір згину в 1,5-3 рази більший, ніж деревина хвойних порід. Високу в’язкість мають такі породи деревини, як граб, береза, акація. З них виготовляють ручки молотків, топорища для сокир тощо.

До технологічних властивостей належать здатність утримувати металеві кріплення, здатність до згину, зносостійкість та ін.

Властивість деревини утримувати цвяхи, шурупи, нагелі пояснюється її пружністю (мал. 4.7). Чим більша густина деревини, тим більше зусиль треба докласти, щоб витягнути цвях або викрутити шуруп.

Мал. 4.7. Властивість деревини утримувати цвяхи, шурупи, нагелі — ознака її пружності

Найбільшу здатність до гнуття мають листяні породи (бук, ясен, береза). У хвойних порід вона менша. Щоб легше зігнути деревину, потрібно її зволожити або пропарити. Потім заготовці надають певної форми, фіксують і залишають висихати. Гнуття широко використовують під час виготовлення меблів (мал. 4.8).

Мал. 4.8. Деревина має здатність до гнуття, і цю властивість широко використовують у процесі виготовлення меблів

Зносостійкість — це здатність деревини протистояти зношуванню. Вона залежить від твердості деревини. Волога деревина більш схильна до зносу, ніж суха.

Вади деревини

Обираючи матеріал, варто врахувати наявність у деревині різноманітних пошкоджень, які погіршують її властивості, знижують якість та утруднюють обробку. Ці пошкодження прийнято називати вадами. Найчастіше трапляються такі вади, як сучки, тріщини, пошкодження комахами, смоляні кишені, грибкові ураження тощо (мал. 4.9).

Мал. 4.9. Вади деревини: сучки (а), тріщини (б), грибкові ураження (в)

Сучки — це основи гілок у стовбурі деревини. Вони порушують однорідність її будови та утруднюють ручну й механічну обробку. Деревина сучків темнішого кольору, але часто саме цей недолік можна використати як перевагу під час художньої обробки. Крім того, сучки висвердлюють, і туди вставляють пробки, добираючи відповідну текстуру деревини.

Тріщини — це розриви вздовж волокон. Вони знижують механічні властивості деревини. При опорядженні виробів тріщини шпаклюють або вставляють клини, які садять на клей, якщо це не вплине на якість виробу.

Смоляна кишенька — це порожнина всередині шару деревини, заповнена смолою. Вона буває в деревині хвойних порід. Засмолена деревина погано обробляється, склеюється, опоряджується. Як і тріщини, смоляні кишеньки можна шпаклювати.

Цікавий факт

Що таке термодеревина?

Термодеревина (або термомодифікована деревина, ТМД) — це деревина, оброблена під упливом високої температури (від 140 до 260 °С). Унаслідок такої обробки деревина набуває певних характеристик.

1. Розміростійкість. Ця властивість означає, що зовнішні чинники не зможуть уплинути на зміну розмірів виробів із термодеревини. Натуральне дерево, як відомо, деформується від вологи, а термодеревина — ні.

2. Підвищена міцність і довговічність. Завдяки термообробці тривалість «життя» дощок зростає більше ніж у 20 разів. Термодеревина набуває високих захисних якостей, які цілком усувають можливість виникнення грибка, цвілі.

3. Підвищена пожежостійкість. Усім добре відомо, що звичайна деревина розпалюється моментально. Термодеревина завдяки процесу модифікації стає набагато менш пожежонебезпечною.

4. Естетичний вигляд. Термодеревина має великий естетичний потенціал, що є ключовим фактором для оригінальності та краси дизайну. Після модифікації термодеревина за своєю структурою стає схожою на благородні породи тропічних дерев.

Цікавий факт

Цікаво, що ТМД можна отримати в різних красивих відтінках. Порівнюючи процес термообробки дерева з відтінком засмаги після перебування під сонячними променями, можна сказати, що рівномірність кольору ТМД залежить від тривалості впливу високої температури. Технологію обробки й температуру коригують залежно від породи дерева.

ТМД використовують в оздобленні будинків, саун, лазень, басейнів, причалів, підлог, терас і палубних настилів, а також для виготовлення дверей, підвіконь, сходів, меблів і предметів інтер'єру та саду, інших конструкційних елементів, де важливі стабільність геометрії виробів, міцність, довговічність.

Комахи пошкоджують переважно свіжозрубану деревину. Часто на поверхні пиломатеріалу можна спостерігати червоточини у вигляді борозенок і канавок. Тому дерево після зрізання потрібно очистити від кори.

У разі грибкових уражень деревина змінює колір і гниє. Для запобігання цьому деревину обробляють антисептиками.

Ключові слова: вади, текстура, жолоблення, розтріскування, гнуття деревини, сучки, тріщини, смоляна кишенька, термодеревина.

Контрольні запитання

1. Які властивості деревини важливі для виготовлення виробів?
2. Назвіть властивості деревини, які належать до механічних.
3. Які породи деревини мають хорошу здатність до гнуття? Назвіть вироби, де ця властивість найбільш значуща.
4. Назвіть вади деревини.
5. Як ваду деревини можна використати в процесі художньої обробки? Наведіть приклади.

Індивідуальна діяльність

1. Використовуючи додаткові джерела інформації, підготуйте інформаційний проєкт (доповідь, повідомлення, презентацію, постер тощо) про використання деревини для виготовлення музичних інструментів (скрипки, гітари, трембіти, сопілки тощо). Зверніть увагу на вибір породи деревини, ключові властивості, догляд за такими виробами.

2. На малюнку зображена вада деревини — наявність сучків. Розробіть або намалюйте виріб, у якому ця вада стане перевагою.