Модель пропитки древесины с торца под давлением

Разработка оптимальных технологических режимов пропитки древесины с торца под давлением невозможна без учета макро и микроскопического строения древесины.

При производстве прессованной древесины (марки дестем) в качестве основы используют древесину главным образом мягких лиственных пород- березы, ольхи, осины.

Древесина данных пород сложное пористо- сосудистое строение, характеризующееся наличием сосудов, сердцевинных лучей и различного рода микро и макрополостей (полости клеток), соединенных между собой системами пор.

В процессе пропитки древесины первоначально происходит заполнение крупных, макроскопических полостей, непосредственно связанных с окружающей средой, а затем раствор проникает в микрополости, связанные с макрополостями системами пор. Таким образом, на характер и степень пропитки основное влияние оказывают макрополости (сосуды).

Сосуды имеются только в древесине лиственных пород и представляют собой составленные из отдельных клеток – члеников длинные трубки с широкой полостью и относительно тонкими стенками. Эти элементы особенно хорошо приспособлены для передвижения воды вдоль ствола дерева.

Каждый сосуд слагается из отдельных клеток – члеников, у которых верхняя и нижняя стенки разрушились частично или полностью. Если образовалось одно (редко, два) круглое или овальное отверстие, то такая перфорация называется простой. При появлении ряда щелевидных отверстий перфорация называется лестничной. Сосуды с ярко выраженной лестничной перфорацией бывают у березы, ольхи. Сосуды с простой перфорацией бывают у осины.

Сосуды в стволе отклоняются от вертикали в тангенциальном и отчасти в радиальном направлениях. Благодаря концевым и промежуточным контактам сосудов создается единая пространственно разветвленная водопроводя-щая система.

Объём сосудов в древесине неодинаков; он зависит от породы древесины, плотности, условий произрастания и других факторов. Объём сосудов в древесине различных пород колеблется от 17 до 43%. Для древесных пород (березы, осины, ольхи) применяемых при производстве Дестама, объём сосудов в процентном соотношении в зависимости от плотности составляет для березы (плотность 640 кг/м³) – 24,7%, для осины (плотность 460 кг/м³) – 26,4%, для ольхи (плотность 540 кг/м³) – 29,0%.

   Подробнее остановимся на особенностях строения древесины березы, осины, ольхи как основных элементов исследования.

БЕРЕЗА

Древесина березы рассеяннососудистая, белого цвета, с легким желтоватым или красноватым оттенком. Сосуды среднего диаметра, относительно немногочисленные, равномерно распределены по всей ширине годичного слоя. Членики сосудов длинные, с острыми короткими или удлиненными клювиками. Перфорационные пластинки сосудов лестничные, расположены на боковых или косопоставленных поперечных стенках. Перекладины перфораций сосудов тонкие, по 16...30 (в среднем по 20...25) перекладин в перфорации [2].

ОСИНА

Сосуды очень многочисленные, тонкостенные, округлые или угловатые, равномерно рассеянные без определенного рисунка по всей ширине годичного слоя. Иногда просвет сосудов (на поперечном срезе) занимают до 50% площади среза. Членики сосудов короткие, с небольшими тупыми клювиками или без клювиков. Перфорационные пластинки между члениками наклонные, простые с одним круглым отверстием.

ОЛЬХА

Древесина рассеяннососудистая. Сосуды одного типа, не очень многочисленные, равномерно распределены по годичному кольцу, слегка уменьшаются в количестве и размерах в направлении к внешней границы, одиночные или в небольших радиальных цепочках и группах по 2...4 (7), в поздней древесине цепочки могут состоять из большого числа (до 15) просветов и непосредственно примыкать к крупным сосудам ранней древесины следующего годичного кольца. Членики сосудов тонкостенные короткие и средней длины (300...500 мкм) с небольшими закругленными или тупыми клювиками, клювики могут отсутствовать. Перфорационные пластинки простые на поперечных, часто скошенных стенках, реже на боковых.

Для описания процесса пропитки и определения времени пропитки нами была создана техническая модель древесины березы, ольхи и осины.

Техническая модель разрабатывалась с учетом экспериментальных данных, опубликованных в работах В.Е. Вихрова, Н.И. Никитина, Л.М. Перелыгина и наших данных, полученных, а результате замеров анатомических элементов на микрофотографиях.

Замеры анатомических элементов производились с помощью лупы с 24-х кратным увеличением и ценой деления 5 мкм. После измерения относительные размеры с помощью масштаба увеличения переводились в фактические. Техническая модель древесины березы, ольхи и осины представлена в табл. 3.6.

Древесина обладает сложной структурой, которой нельзя дать четкое математическое описание, поэтому появилась необходимость в создании упрощенной модели структуры древесины. Сосуды древесины лиственных пород можно представить в виде трубок, в которых присутствуют, перфорации. Представим, что перфорации отсутствуют и движение жидкости осуществляется по трубам сосудов, а далее по порам, соединяющим сосуды (рис. 3.27).

Таблица 3.6