Пористость и базисная плотность древесины

Пористость древесины — один из важных показателей физических свойств древесины, имеющих важное значение в процессах варки древесины для получения целлюлозы, при пропитке растворами антисептиков и антипиренов с целью улучшения ее свойств, при сушке древесины, при сплаве лесоматериалов и в других случаях. От пористости древесины зависит ее плотность.

Древесные породы делятся на три группы: хвойные, лиственные рассеяннососудистые и лиственные кольцесосудистые. Представителем хвойных пород для исследований явилась сосна обыкновенная, лиственных рассеянососудистых — береза повислая, лиственных кольцесосудистых — дуб черешчатый. плотность древесина пористость целлюлоза Образцы древесины для определения пористости и базисной плотности взяты в Учебно-опытном лесхозе Воронежской государственной лесотехнической академии, где условия произрастания для этих видов растений наиболее оптимальны. Для исследования отбирали по 9 образцов каждой породы, которые представляли весь диапазон колебания ширины годичного слоя древесины: от крупнослойных до мелкослойных.

Определяли пористость древесины, характеризующую объем внутренних пустот (полостей клеток, межклеточных пространств), выраженный в процентах от объема древесины в абсолютно сухом состоянии [4]. Знание относительной плотности древесинного вещества () и плотности древесины в абсолютно сухом состоянии позволяет рассчитать величину пористости (П) по формуле:

. (1).

Образцы готовили стандартных размеров мм и по ГОСТ 16 483.1−84 определяли их плотность в абсолютно сухом состоянии и базисную плотность древесины.

Массу образца устанавливали взвешиванием. Взвешивание проводили на весах с точностью до 0,001 г. Объем образца определяли по трем линейным измерениям (ширине, толщине и высоте). Ширину и толщину образца измеряли посередине высоты, а высоту — между центрами оснований. Измерения проводили штангенциркулем с точностью до 0,01 мм. Объем образца выражаем в долях кубического метра. Вполне очевидно, что точность определения объема образца по описанному способу зависит от тщательности изготовления образца и может снижаться, если образец по форме отличается от прямоугольного параллелепипеда.

Далее образцы увлажняли в дистиллированной воде при 10−20°С до тех пор, пока разница в размерах образца при измерениях их с интервалом в 3-е суток окажется менее 0,1 мм. По новым размерам образца определяли. Затем высушивали образцы в сушильном шкафу (при температуре 103°С) до абсолютно сухого состояния, измеряли их массу и вычисляли их объем. Плотность в абсолютно сухом состоянии определяли по формуле:

(2).

где — масса образца в абсолютно сухом состоянии, кг; - объем образца в абсолютно сухом состоянии, .

Базисная плотность древесины выражается отношением массы абсолютно сухого образца к его объему при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок :

. (3).

Хвойные породы относятся к отделу голосеменных растений. Наиболее распространённой породой хвойных является сосна обыкновенная. Она занимает около 1/6 площади всех лесов России. Древесина сосны обыкновенной широко применяется в строительстве, машиностроении, сельском хозяйстве, столярно-мебельном производстве, железнодорожном транспорте, судо-, вагоностроении.

Как видно зависимость между пористостью и базисной плотностью у сосны обыкновенной линейная, обратно пропорциональная. Уравнение регрессионной зависимости имеет вид:

. (4).

Лиственные древесные породы — покрытосеменные растения. Древесина березы является типичным представителем рассеянососудистых пород. Она имеет весьма широкое применение и является основным сырьем для фанерной промышленности, при изготовлении ружейных лож, в сельскохозяйственном машиностроении, для мебельной промышленности. Распространенность березы, доступность в эксплуатации и высокие механические свойства обуславливают широкое и разнообразное применение этой породы, занимающей по промышленному значению первое место среди лиственных пород [5]. Ззависимость между пористостью и базисной плотностью у березы повислой линейная, обратно пропорциональная. Уравнение регрессионной зависимости имеет вид:

. (5).

Древесина дуба является типичным представителем кольцесосудистых пород. В нашей стране произрастает несколько разновидностей дуба, наиболее распространен дуб летний черешчатый, который занимает 95% площади дубовых лесов. Спрос на древесину дуба со стороны различных отраслей народного хозяйства весьма значителен. Древесина дуба твердая, тяжелая, хорошо строгается, сверлится и полируется, даже гнётся в распаренном состоянии, характеризуется высокой степенью стойкости против гниения и прочностью, красивой текстурой и цветом. Дуб имеет пористую структуру с ярко выраженными крупными сосудами [5].

Как видно зависимость между пористостью и базисной плотностью у дуба черешчатого линейная, обратно пропорциональная. Уравнение регрессионной зависимости имеет вид:

(6).

Исследования подтвердили наличие зависимости между пористостью и базисной плотностью, следовательно, подобная связь может быть между базисной плотностью и числом годичных слоев в 1 см, так как зависимость пористости от числа годичных слоев нами была уже доказана [1, 2].

Как видно зависимость между числом годичных слоев в 1 см и базисной плотностью древесины сосны обыкновенной и березы повислой линейная, прямо пропорциональная, а у дуба черешчатого — линейная, обратно пропорциональная.

Уравнения регрессионной зависимости имеют вид:

сосна (7).

береза (8).

дуб (9).

Прямые функций четко выражены, а простые уравнения функций позволяют с достаточной степенью точности и достоверности, научно обоснованно определять базисную плотность древесины по числу годичных слоев в 1 см.

Проведенное исследование актуально для древесиноведения, оно значительно сокращает трудовые и энергетические затраты при определении базисной плотности. Базисная плотность широко используется для расчетов процессов нагревания, сушки, пропитки древесины, определения содержания сухого вещества в древесном сырье для целлюлозно-бумажной промышленности и других целей.

• 1. Вариводина И. Н., Косиченко Н. Е., Неделина Н. Ю., Вариводин В. А. Пористость древесины основных лиственных кольцесосудистых пород // XX symposium «Adhesives in wood working industry» Zvolen. Technical University. — Zvolen, Slovakia, 2011. С 255−259.
• 2. Косиченко Н. Е., Вариводина И. Н., Неделина Н. Ю., Вариводин В. А. Ширина годичного слоя, пористость и водопоглощение сосны обыкновенной // Современные технологические процессы получения материалов и изделий из древесины. Материалы международной научно-технической конференции, посвященной 50-ю факультета технологии деревообработки ГОУ ВПО «ВГЛТА» 17−21 мая 2010 г. — Воронеж, ФГБОУ ВПО «ВГЛТА», 2010. С. 273−276.
• 3. Косиченко Н. Е. Формирование структуры и плотности древесины в онтогенезе // Строение, свойства и качество древесины 2000: Матер. 3 Межд. симп. 11−14 сентября 2000 г. — Петрозаводск, Ин-т леса Кафедра НЦ РАН, 2000. С. 58−61.
• 4. Уголев Б. Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения [текст]: Учебник / Б. Н. Уголев. — М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. — 351 с.
• 5. Яценко-Хмелевский А.А., Кобак К. И. Анатомическое строение древесины основных лесообразующих пород СССР. — Л.: Изд-во ЛТА, 1978. — 63 с.