Eigenschaften Von Holz: Welche Härte Hat Es? Technologische Eigenschaften Und Feuchtigkeit. Welche Nützlichen Eigenschaften Hat Holz?

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Video: Die mechanischen Eigenschaften von Holz 2022, November
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Eigenschaften Von Holz: Welche Härte Hat Es? Technologische Eigenschaften Und Feuchtigkeit. Welche Nützlichen Eigenschaften Hat Holz?
Anonim

Alles über die Eigenschaften von Holz und nicht nur über die Härte zu wissen, ist für die allgemeine Entwicklung und die direkte Organisation verschiedener Industrien nützlich. Es ist unbedingt auf technologische Eigenschaften und Feuchtigkeit zu achten. Es lohnt sich aber auch, sich vorab vorzustellen, welche nützlichen Eigenschaften Holz hat.

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Übersicht über physikalische Eigenschaften

Farbe

Die Farbe des Holzes hängt maßgeblich vom Sättigungsgrad mit Tanninen ab. Daher ist es eindeutig an die Klima- und Bodeneigenschaften verschiedener Orte gebunden. Die Hauptregel ist einfach: Je besser die Löslichkeit von Mineralsalzen ist, desto dunkler wird das Material. Welche Farbe ein bestimmter Baum hat, hängt aber auch davon ab:

  • Aufnahme von Mineralsalzen;
  • Verarbeitungsmerkmale in der Produktion;
  • Feuchtigkeitsgrad;
  • Beleuchtungseigenschaften;
  • Burnout im Laufe der Zeit;
  • Pilzläsionen.
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Scheinen

Physikalisch drückt dieser Parameter den Grad der gerichteten Unterdrückung des Lichtstroms aus. Je glatter die Oberfläche einer bestimmten Probe, desto höher ist sie… Nicht umsonst glänzen richtig polierte Bretter und Paneele, fast unabhängig von der Ursprungsrasse, besonders stark. Dennoch hinterlassen die Merkmale der Rasse immer einen Eindruck von der Natur eines solchen Glanzes.

Auch hier muss die ungleiche Manifestation eines solchen Parameters bei verschiedenen Beleuchtungsstärken berücksichtigt werden.

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Textur

Diese Eigenschaft gilt in vielerlei Hinsicht als bestimmend für das Erscheinungsbild des Holzes am Ende. Textur bezieht sich auf ein bestimmtes Muster. Es findet sich normalerweise nicht an der Oberfläche, sondern am Schnitt. Die Textur wird beeinflusst durch:

  • bereits erwähnte Farbe;
  • Merkmale von Fasern und ihre Lage;
  • Baumringe;
  • Pigmente drin.
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Geruch

Das spezifische Aroma ist vielleicht die angenehmste Eigenschaft von Holz.Der stärkste Geruch ist für den Kern charakteristisch, da er die höchste Konzentration an Aromastoffen aufweist. Ein frisch gefällter Baum riecht stärker, dann schwächer. Nach einiger Zeit ist es fast unmöglich, diesen Geruch einzufangen. Es ist am attraktivsten für solche Exemplare:

  • Wacholder;
  • Zitronenbaum;
  • Zypresse;
  • Teak;
  • Pfirsich;
  • gelbes Holz.
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Makrostruktur

Dies ist der Name der Struktur eines Baumes, die entweder mit bloßem Auge oder mit einer leichten Vergrößerung, zum Beispiel mit einer Lupe, erkannt wird. Sie können die Makrostruktur an allen Schnitten der Stämme erkennen. Kern, Kambium und das Holz selbst sind Bestandteile der Makrostruktur.

Dazu gehören auch die Jahresringe, die es ermöglichen, das Alter des Baumes zu beurteilen, unter welchen Bedingungen er gewachsen ist und sich entwickelt hat.

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Feuchtigkeit

Dieser Indikator geht normalerweise als negativ durch, weil Je kleiner es ist, desto einfacher ist es, mit Holz zu arbeiten, desto vorhersehbarer sind seine anderen Parameter und desto zuverlässiger das fertige Produkt.Frisch geschnittenes Holz hat einen relativ hohen Feuchtigkeitsgrad. Unter normalen Bedingungen - einer Temperatur von 20 Grad - kann ein Baum bis zu 30% des Wassers absolut aus der äußeren Umgebung aufnehmen. Es kann diesen Indikator natürlich nicht überschreiten, es sei denn, es gibt besondere Umstände, die die Sättigung mit Flüssigkeit auf bis zu 50 oder sogar bis zu 100% erhöhen. Bemerkenswert ist, dass es kaum von der Rasse und sogar von der Herkunftsregion abhängt.

Der Standard nach GOST ist einfach: Liegt der Wassergehalt unter 22%, dann handelt es sich um trockenes Holz, und bei einer höheren Konzentration wird es als nasse Kategorie eingestuft.Aus praktischen Gründen ist es jedoch natürlich unmöglich, uns auf ein solches Standardniveau zu beschränken. Außerdem ist zu beachten, dass der Wassergehalt in Holz der Klasse 4 nach GOST nicht genormt ist. Die Definition dieses Indikators erfolgt auf verschiedene Weise. Für professionelle Zwecke wird es mit einem speziellen Gerät gemessen - einem elektrischen Feuchtigkeitsmesser.

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Erfahrene Tischler und Zimmerer können den Feuchtigkeitsgehalt jedoch mit ziemlich hoher Genauigkeit mit dem Auge bestimmen. Dies reicht natürlich nicht aus, um eine Dokumentation über die Qualität der Charge zu erstellen, aber es reicht für die Auswahl von Schnittholz für die Bau- oder Möbelproduktion.

Sie können die Feuchtigkeit auch mit einem Gewichtstest überprüfen.Normalerweise gilt lufttrockenes Holz als normal, dessen Feuchtigkeitsgehalt 15-20% nicht überschreitet. Um dieses Ergebnis zu erzielen, ist meistens eine mehr oder weniger lange Trocknung erforderlich.

Ein Baum mit einem Feuchtigkeitsgehalt von mehr als 100 Prozent gilt als nass.(entsprechend dem Koeffizienten der Gewichtszunahme durch Feuchtigkeit). Dies ist jedoch nur bei längerer Wassereinwirkung möglich. Luftfeuchtigkeit gilt als normal von 30 bis 80 %, obwohl sie natürlich nicht versuchen, die Obergrenze zu erreichen, sondern versuchen, möglichst trockenes Holz zu verwenden, idealerweise nicht mehr als 12%. Die Berechnung erfolgt nach einer recht einfachen Formel.

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Der anfängliche Feuchtigkeitsindex wird bestimmt, indem von der Anfangsmasse die Masse abgezogen wird, die sich in absolut trockenem Zustand befinden wird, diese dann durch die absolut trockene Masse dividiert und mit 100% multipliziert wird. Es ist zu beachten, dass auch bei trockener Oberfläche noch eine Menge Feuchtigkeit im Inneren sein kann. In einigen Fällen hört man von der sogenannten Gleichgewichtsfeuchte von Holz. Dies impliziert einen solchen Zustand, wenn der Druck von der äußeren Umgebung vollständig durch den Druck von der Seite der Flüssigkeit ausgeglichen wird, die in den Poren und Zellen enthalten ist. Dieser Indikator beeinflusst wie andere Arten der Wassersättigung direkt die Eignung von Rohstoffen für bestimmte praktische Zwecke.

Mit zunehmendem Feuchtigkeitsgehalt Holz:

  • wird deutlich breiter;
  • verlängert sich etwas;
  • in Kombination mit einer Temperaturerhöhung erhält es Plastizität;
  • über einen langen Zeitraum (vergleichbar mit der normalen Lebensdauer) verschleißt und baut es schneller ab, verrottet häufiger und aktiver.
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Feuchtigkeitsaufnahme

Wasser ist aber nicht nur anfangs enthalten, sondern kommt während der gesamten Nutzungsdauer der Produkte von außen. Die Intensität seiner Absorption wird genau als Feuchtigkeitsaufnahme bezeichnet. Bei der Adsorption von Wasser entsteht etwas Wärme.

Aber dieser Prozess wird sich allmählich verlangsamen. Bei Annäherung an die Sättigungsgrenze geht es in der Regel extrem langsam vor sich.

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Feuchtigkeitsleitfähigkeit

Es geht darum, das sogenannte gebundene Wasser durchzulassen. Der Feuchtigkeitsleitfähigkeitskoeffizient berücksichtigt die Bewegung sowohl der Flüssigkeit selbst als auch der Dampfphase. Es geschieht durch:

  • Zellhohlräume;
  • interzellulare Räume;
  • Kapillarsysteme von Zellmembranen.
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Schrumpfung und Schwellung

Wenn Fachleute das Wort Schrumpfung aussprechen, ist es frei von jeglicher ironischer Konnotation.Dies ist ein ziemlich ernster Begriff, der das Ausmaß bezeichnet, in dem die Größe des Holzes oder des Produkts daraus durch Entfernen der dort vorhandenen Feuchtigkeit reduziert wird. Für jede Rasse und sogar für ein bestimmtes Dichteniveau kann sich dieser Indikator erheblich unterscheiden. In verschiedenen geometrischen Richtungen ist die Schrumpfung ungleichmäßig. Die physikalische Bedeutung des Quellens besteht im Eindringen von Wassermolekülen in die Zellwände und in deren Auseinanderbewegen der Zellulosefibrillen, dieses Phänomen ist hauptsächlich charakteristisch für übertrocknetes Holz oder saisonalen Feuchtigkeitsschwankungen ausgesetzt.

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Eigenspannungen

Im Naturzustand wächst jeder Baumstamm ausgewogen, auch wenn er sich schief entwickeln muss. Aber wenn derselbe Stamm gefällt wird, "führt" das Holz, weil diese Spannungen außer Kontrolle geraten, jegliche Harmonie verlieren. Die mächtigsten von ihnen werden sofort gefunden, sobald der Stamm gesägt wird.Manchmal zeigt sich das Problem jedoch erst viel später, nachdem die Bretter getrocknet und an der erstellten Struktur befestigt sind.

Optisch äußert sich dies im Auftreten diverser Risse, die richtige industrielle Trocknung erweist sich als Lösung des Problems, und deshalb kann nicht davon ausgegangen werden, dass sie nur den Preis erhöht, wie oft angenommen wird.

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Dichte

Dies ist ein Indikator für die Masse einer bestimmten Einheit des Volumens eines Baumes. Wichtig: Es wird unter bewusster Vernachlässigung der Masse der Hohlräume und enthaltener Feuchtigkeit berechnet, nur das Nettogewicht der Trockenmasse.Für jede Rasse ist die Dichte streng individuell. Dieser Indikator ist eng mit den folgenden Parametern verbunden:

  • Porosität;
  • Feuchtigkeit;
  • Absorptionsrate;
  • Stärke;
  • Anfälligkeit für biologische Schäden (je dichter die Probe, desto schwieriger ist es, sie zu beschädigen).
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Permeabilität

Die Fähigkeit von Holz, Flüssigkeiten und Gase zu übertragen, ist nicht zu unterschätzen. Sie wirkt sich direkt auf die Entwicklung von Trocknungs- und Imprägnierungsmodi und die Bewertung der Durchführbarkeit solcher Modi aus. Die Wasserdurchlässigkeit wird nicht nur durch die Holzart bestimmt, sondern auch durch die Lage im Stamm und die Bewegungsrichtung von Flüssigkeiten und Gasen. Die Permeabilität entlang des Korns unterscheidet sich signifikant von der Penetrationsrate durch das Korn. Es lohnt sich auch, die wichtige Rolle von harzigen Substanzen zu berücksichtigen, die den Fluss von Wasser und anderen flüssigen Substanzen stören.

Die Gasdurchlässigkeit ist definiert als die durchströmte Luftmenge. Es wird in 1 Kubikmeter gemessen. siehe Musteroberfläche. Dieser Indikator wird bestimmt:

  • Druck;
  • die Eigenschaften des Holzes selbst;
  • Eigenschaften von Dämpfen oder Gasen.
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Thermal

Sie werden am häufigsten unter den nützlichen Eigenschaften von Naturmaterialien genannt.… Doch in Wirklichkeit ist die Situation etwas komplizierter als nur „guter Wärmerückhalt“. Die spezifische Wärmekapazität ist nicht so stark von Gestein und Dichte abhängig. Sie wird hauptsächlich durch die Umgebungstemperatur bestimmt. Je höher sie ist, desto höher ist die Wärmekapazität, die Abhängigkeit ist nahezu linear.

Es lohnt sich auch, auf die Wärmeleitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit zu achten. Beide Eigenschaften stehen in direktem Zusammenhang mit der Dichte des Stoffes, da jeder lufthaltige Hohlraum eine wichtige Rolle spielt. Je dichter das Holz, desto höher ist seine Wärmeleitfähigkeit. Der Wärmeleitfähigkeitsindex hingegen fällt mit zunehmender spezifischer Masse der Probe stark ab.

Zellen und Fasern übertragen in Längsrichtung mehr Wärme als in Querrichtung.

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Manchmal wird aber auch Holz als Brennstoff verwendet. In diesem Fall ist der Heizwert kritisch.Bei einem vollständig trockenen Baum liegt er zwischen 19,7 und 21,5 MJ pro 1 kg. Das Auftreten von Feuchtigkeit, selbst in kleinen Mengen, reduziert diesen Indikator dramatisch. Die Rinde, mit Ausnahme der Birke, verbrennt bei der gleichen Temperatur wie das Holz selbst.

Bei der Verwendung von Holz als Brennstoff kommt einer solchen thermischen Eigenschaft von Holz wie der Verbrennungswärme (Heizwert) die größte Bedeutung zu, die für absolut trockenes Holz 19,7-21,5 MJ / kg beträgt. Das Vorhandensein von Feuchtigkeit verringert seinen Wert stark. Der Heizwert von Rinde ist ungefähr gleich dem von Holz, bis auf die äußere Schicht der Birkenrinde (36 MJ/kg).

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Klang

Die überwiegende Mehrheit der Bauherren interessiert sich nur und ausschließlich für die Fähigkeit von Holz, Fremdgeräusche zu absorbieren. Je höher er ist, desto besser schützt das Material das Haus vor Straßenlärm. Bei der Herstellung von Musikinstrumenten spielt jedoch eine Eigenschaft wie die Resonanz eine wichtige Rolle.

Fachleute untersuchen immer noch die Strahlungskonstante, sie ist auch die akustische Konstante. Ihr zufolge wird die Eignung einer bestimmten Rasse oder sogar eines bestimmten Musters für den praktischen Gebrauch beurteilt.

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Elektrisch

Es ist vor allem über elektrischen Widerstand und elektrische Festigkeit… Der Grad der Stromfestigkeit wird durch die Art und Richtung der Fasern bestimmt. Temperatur und Luftfeuchtigkeit sind jedoch vorhersehbar wichtig.Unter Spannungsstärke versteht man üblicherweise die erforderliche elektrische Feldstärke, die zum Durchschlag ausreicht. Je stärker das Holz erhitzt wird, desto höher ist seine Temperatur, desto geringer ist der Widerstand gegen einen solchen Durchschlag.

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Manifestiert bei Strahlenexposition

Bei Infrarotstrahlung können die Oberflächen des Holzes sehr heiß werden. Allerdings ist ein sehr starker Schlag dieser Art notwendig, damit der Stamm eines dicken Baumes bis zur vollen Tiefe verändert wird. Seltsamerweise tritt das Eindringen von sichtbarem Licht viel tiefer ein - um 10-15 cm Die Merkmale der Lichtreflexion ermöglichen es, die Materialfehler gut zu beurteilen. Ultraviolettes Licht durchdringt Holz schlecht.

Aber es provoziert ein spezifisches Leuchten - Lumineszenz. Röntgenstrahlen können selbst kleine Strukturfehler erkennen. Es wird häufig für die professionelle Diagnostik verwendet. Betastrahlung wird verwendet, um wachsende Bäume zu untersuchen. Gammastrahlen können sehr tief verborgene Defekte, Fäulnis usw. erkennen.

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Beschreibung der mechanischen Eigenschaften

Stärke

Dies ist die Bezeichnung für die Fähigkeit, der Zerstörung bei Belastung zu widerstehen.… Der Festigkeitsgrad hängt von der Menge der gebundenen Feuchtigkeit ab. Je höher er ist, desto geringer ist die Beständigkeit gegen mechanische Beanspruchung. Nach Überwindung der Hygroskopizitätsschwelle (ca. 30%) verschwindet diese Abhängigkeit jedoch. Daher ist ein Vergleich der Zugfestigkeiten von Proben nur bei identischem Feuchtigkeitsgrad zulässig.

Der Widerstand wird zwangsläufig nicht nur entlang der Fasern gemessen, sondern auch in radialer und tangentialer Richtung.

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Härte

Fast jeder weiß, dass Holz unterschiedlich hart sein kann, und das Dies ist einer der Hauptindikatoren bei der Auswahl für bestimmte Zwecke.Experten definieren Härte als Widerstandskraft gegen das Eindringen von Fremdkörpern, einschließlich Hardware. Neben der Liste bzw. Skala für die Arten der Nadel- und Laubbäume gibt es auch deren Einteilung nach dem Härtebereich. Ende Härte wird hergestellt, indem ein Metallstab mit einem bestimmten Durchmesser und einer bestimmten Form des Endes innerhalb von 120 Sekunden glatt auf eine bestimmte Radiustiefe eingedrückt wird. Schätzungen erfolgen in Kilogramm pro Quadratzentimeter.

Unterscheide auch radiale und tangentiale Härte. Sein Indikator in der seitlichen Ebene einer Hartholzplatte ist fast 30% niedriger als am Ende, und bei einem Nadelholzmassiv beträgt der Unterschied normalerweise 40%. Aber vieles hängt von der jeweiligen Rasse ab, von deren Zustand und Lagereigenschaften. In einigen Fällen wird die Härte nach dem Brinell-System gemessen. Außerdem berücksichtigen Spezialisten immer, wie sich die Härte während der Verarbeitung und im Gebrauch verändern kann.

Der stärkste Baum der Welt ist:

  • Jatoba;
  • Sucupira;
  • Amazonas-Yarra;
  • Trübung;
  • Walnuss;
  • Merbau;
  • Asche;
  • Eiche;
  • Lärche.
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Qualitätsfaktoren

Aber nur herauszufinden, welcher Baum den Belastungen am besten standhält, ohne einzustürzen, reicht bei weitem nicht aus. Es ist notwendig, auf andere wichtige Aspekte zu achten. Zunächst zum Zusammenhang zwischen mechanischen Parametern und Schüttdichte. Je schwerer das Holz, desto besser seine Mechanik in der Regel.… Der entsprechende Zusammenhang wird durch eine Reihe komplexer Formeln beschrieben. Um aber bestimmten Wachstumsbedingungen und -orten Rechnung zu tragen, werden zusätzliche Korrekturfaktoren eingeführt.

Die Gewichtsrentabilität wird durch die Koeffizienten widergespiegelt:

  • Gesamtqualität;
  • statische Qualität;
  • spezifische Qualität.
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Merkmale der technologischen Eigenschaften

Die wichtigsten technischen Eigenschaften von Holz sind neben der bereits erwähnten Härte:

  • Schlagzähigkeit;
  • Effizienz der Aufbewahrung von Hardware;
  • Biegsamkeit;
  • anfällig für Spaltung;
  • Verschleißfestigkeit.

Die Viskosität charakterisiert die aufgenommene Arbeit beim Aufprall, die nicht zur Zerstörung des Materials führt.

Der Test wird an speziellen Mustern durchgeführt. Dazu werden Pendelkopierer verwendet.

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Das Pendel im angehobenen Zustand speichert potentielle Energie.Nach dem Loslassen in ungehinderter Bewegung steigt es auf eine Höhe und nachdem ein Teil des Impulses zur Zerstörung der Probe verbraucht ist, auf eine andere Höhe, die es uns erlaubt, den Kraftaufwand zu bestimmen.

Geräte sind in der Regel mit einer speziellen Skala ausgestattet. Nachdem die Messwerte gezählt wurden, werden sie in die Formeln eingesetzt, und auf diese Weise erhält man den Schlagzähigkeitsindikator. Es muss verstanden werden, dass es sich um den Vergleich der Qualität von Mustern handelt und nicht um die Berechnungen von Holzkonstruktionen. Es wurde festgestellt, dass laubabwerfende Arten zähflüssiger sind als Nadelholzmassive.Der Halt von Beschlägen hängt von der Reibungskraft ab, die zwischen dem Material und den darin eingesetzten Befestigungselementen auftritt.

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Zusätzlich wird der sogenannte Pull-Out-Widerstandswert ermittelt. Neben der Dichte wird sie auch durch die Holzart bestimmt und ob der Beschlag am Ende oder quer zur Faser einläuft. Durch das Befeuchten des Holzes kann das gleiche Eintreiben der Nägel vereinfacht werden, das getrocknete Material hält sie jedoch schlechter. Die Biegefestigkeit muss hauptsächlich in Fällen bewertet werden, in denen das Biegen technologisch notwendig ist, um ein bestimmtes Produkt zu erhalten. Es gibt keine standardisierte Methode zur Bewertung dieses Indikators.

Verschleißfestigkeit wird fast immer als Reibungswiderstand definiert. Nur in seltenen Fällen spielt die Beständigkeit gegenüber anderen Verschleißeinflüssen eine wichtige Rolle. Es ist wichtig zu verstehen, dass es von der Oberflächenschicht gemessen wird. Wenn die Zerstörung den Kern erreicht hat, macht es keinen Sinn, sich weiter mit dem Thema zu beschäftigen – die Folgen sind bereits klar. Eine Standardmethode zur Bewertung der Verschleißfestigkeit ist in GOST 16483 von 1981 enthalten.

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