Инженерная древесина, также называемая массовая древесина, композитная древесина, искусственная древесина или искусственная древесина, включает ряд производных древесины которые производятся путем связывания или фиксации прядей, частиц, волокон или шпона или досок из дерева вместе с клеями или другими способами фиксации с образованием композитного материала. Панели различаются по размеру, но могут иметь размер от 64 на 8 футов (19,5 на 2,4 м), а в случае перекрестно-ламинированной древесины (CLT) может иметь любую толщину от нескольких дюймов до 16 дюймов. или больше. Эти продукты спроектированы в соответствии с точными проектными спецификациями, которые проверены на соответствие национальным или международным стандартам и обеспечивают единообразие и предсказуемость их структурных характеристик. Конструкционные изделия из дерева используются в самых разных сферах - от жилищного строительства до коммерческих зданий и промышленных товаров. Эти продукты могут использоваться для балок и балок, которые заменяют сталь во многих строительных проектах. Термин «массовая древесина» описывает группу строительных материалов, которые могут заменить бетонные конструкции. Широкое внедрение массивной древесины и их замена на сталь и бетон в новых проектах среднего этажного строительства в течение следующих нескольких десятилетий может превратить деревянные здания в глобальный поглотитель углерода, что может помочь смягчить климат.
Как правило, изделия из древесины изготавливаются из тех же твердых пород и мягких пород, которые использовались для производства пиломатериалов. Лесопильные отходы и другие древесные отходы могут использоваться для изготовления конструкционной древесины, состоящей из древесных частиц или волокон, но для облицовки обычно используются цельные бревна, такие как фанера, средней плотности ДВП (МДФ) или ДСП. В некоторых конструкционных изделиях из дерева, таких как ориентированно-стружечная плита (OSB), можно использовать деревья из семейства тополей, распространенных, но не связанных с конструкцией пород.
Искусственная древесинаВ качестве альтернативы также возможно изготовление аналогичного искусственного бамбука из бамбука; и аналогичные технические целлюлозные продукты из других лигнин содержащих материалов, таких как ржаная солома, пшеничная солома, рис солома, конопля стебли, кенаф стебли или остатки сахарного тростника, и в этом случае они не содержат древесины, а содержат растительные волокна.
Плоские Мебель-упаковка обычно изготавливается из искусственной древесины из-за ее низких производственных затрат и небольшого веса.
Фанера, структурная панель из дерева, иногда называют оригинальным деревянным продуктом. Фанера изготавливается из листов поперечно-ламинированного шпона и склеивается под действием тепла и давления с помощью прочных, влагостойких клеев. Путем чередования направления волокон шпона от слоя к слою или «перекрестной ориентации» прочность и жесткость панели в обоих направлениях максимизируются. Другие структурные деревянные панели включают ориентированно-стружечные плиты и структурные композитные панели.
Уплотненная древесина производится с использованием механического горячего пресса для сжатия древесных волокон и увеличения плотности в три раза. Ожидается, что это увеличение плотности увеличит прочность и жесткость древесины на пропорциональную величину. Ранние исследования подтвердили, что это заканчивается заявленным увеличением механической прочности в три раза.
Более поздние исследования объединили химический процесс с традиционными методами механического горячего прессования для увеличения плотности и, следовательно, механических свойств древесины. В этих методах химические процессы разрушают лигнин и гемицеллюлозу, которые естественным образом содержатся в древесине. После растворения оставшиеся нити целлюлозы подвергаются механическому горячему прессованию. Было показано, что по сравнению с трехкратным увеличением прочности, наблюдаемым только от горячего прессования, химически обработанная древесина дает 11-кратное улучшение. Эта дополнительная прочность обеспечивается водородными связями, образованными между выровненными нановолокнами целлюлозы.
Уплотненная древесина обладала механическими прочностными свойствами наравне со сталью, используемой в строительстве, открывая двери для применения уплотненной древесины в ситуациях, когда древесина с обычной прочностью не выдерживает испытания. С экологической точки зрения древесина требует значительно меньше углекислого газа для производства, чем сталь, и действует как источник связывания углерода.
ДВП средней плотности и древесноволокнистой плиты высокой плотности (ДВП ) изготавливается путем измельчения остатков твердой или мягкой древесины на древесные волокна, комбинирования их с воском и связующим на основе смолы и формирования панелей путем приложения высокой температуры и давления.
Древесно-стружечная плита изготавливается из древесной щепы, стружек лесопилок или даже опилок и синтетической смолы или другого подходящего связующего, которые прессуют и экструдируют. Ориентированно-стружечная плита, также известная как древесно-стружечная плита, вафельная плита или ДСП, аналогична, но в ней используются обработанные древесные стружки, обеспечивающие большую прочность. ДСП дешевле, плотнее и однороднее, чем обычная древесина и фанера, и их заменяют, когда стоимость важнее прочности и внешнего вида. Основным недостатком древесно-стружечной плиты является то, что она очень склонна к расширению и обесцвечиванию из-за влаги, особенно когда она не покрыта краской или другим герметиком.
Ориентированно-стружечная плита (OSB) представляет собой деревянную конструкционную панель, изготовленную из прядей древесины прямоугольной формы, ориентированных по длине, а затем уложенных слоями, уложенных в маты, и склеиваются влагостойкими термоотверждаемыми клеями. Отдельные слои могут быть перекрестно ориентированы для придания панели прочности и жесткости. Однако большинство панелей OSB поставляются с большей прочностью в одном направлении. Деревянные нити в крайнем слое с каждой стороны доски обычно выровнены в самом сильном направлении доски. Стрелки на продукте часто указывают на самое сильное направление доски (в большинстве случаев высоту или самый длинный размер). OSB, производимая в виде огромных сплошных матов, представляет собой сплошные панели неизменно высокого качества без перехлестов, зазоров и пустот.
OSB поставляется с различными размерами, прочностью и уровнем водостойкости.
Клееный брус (клееный брус) состоит из нескольких слоев объемного бруса, склеенных между собой влагостойкими клеями, образуя большой прочный структурный элемент, который можно использовать в качестве вертикального колонны или горизонтальные балки. Клееный брус также может изготавливаться изогнутых форм, что обеспечивает большую гибкость дизайна.
Ламинированный шпон (LVL) получают путем склеивания тонких деревянных листов в большую заготовку. Волокна всех слоев в заготовке LVL параллельны продольному направлению. Полученный продукт отличается улучшенными механическими свойствами и стабильностью размеров, которые обеспечивают более широкий диапазон ширины, глубины и длины продукта, чем у обычных пиломатериалов. LVL является членом семейства конструкционных деревянных изделий из композитных пиломатериалов (SCL), которые обычно используются в тех же конструкционных приложениях, что и обычные пиломатериалы и древесина, включая стропила, коллекторы, балки, балки, краевые доски, стойки и колонны.
Поперечно-клееный брус (CLT) - это универсальная многослойная панель из пиломатериала. Каждый слой досок укладывается крест-накрест соседним слоям для повышения жесткости и прочности. CLT можно использовать для длинных пролетов и всех сборок, например полы, стены или крыша. Преимущество CLT заключается в более быстром строительстве, поскольку панели производятся и отделываются на месте и поставляются готовыми к установке и свинчиванию в качестве проекта сборки плоской упаковки.
Пиломатериал из параллельной пряди ( PSL) состоит из длинных прядей шпона, уложенных параллельно и склеенных вместе с помощью клея, чтобы сформировать законченный структурный профиль. Прочный, прочный материал, он обладает высокой несущей способностью и устойчив к сезонным нагрузкам, поэтому он хорошо подходит для использования в качестве балок и колонн при строительстве столбов и балок, а также для балок, коллекторов и перемычек при строительстве легких каркасов. PSL является членом семейства конструкционных композитных пиломатериалов (SCL) из конструкционной древесины.
Многослойная пиломатериал (LSL) и пиломатериалы с ориентированной прядью (OSL) производятся из стружки пряди с высоким соотношением длины к толщине. В сочетании с клеем пряди ориентируются, формируются в большой мат или заготовку и прессуются. LSL и OSL обладают хорошей удерживающей способностью крепежа и механическими характеристиками соединителя и обычно используются в различных приложениях, таких как балки, коллекторы, стойки, ободные доски и столярные изделия компоненты. Эти продукты являются членами семейства конструкционных деревянных изделий из композитных пиломатериалов (SCL). LSL изготавливается из относительно коротких прядей - обычно около 1 фута длиной - по сравнению с прядями длиной от 2 до 8 футов, используемых в PSL.
Пальцевый сустав состоит из коротких куски дерева объединяются в более длинные отрезки и используются в дверных косяках, молдингах и шпильках. Также выпускается большой длины и большой длины для полов.
Двутавровые и деревянные Двутавровые представляют собой двутавровые конструкционные элементы, предназначенные для использования в конструкции полов и крыш. Двутавровая балка состоит из верхней и нижней полок разной ширины, соединенных перемычками разной глубины. Фланцы выдерживают обычные напряжения изгиба, а перемычка обеспечивает характеристики сдвига. Двутавровые балки предназначены для перевозки тяжелых грузов на большие расстояния при использовании меньшего количества пиломатериалов, чем габаритные балки из массивной древесины, размер которых необходим для выполнения той же задачи [1]. По состоянию на 2005 год примерно половина всех деревянных полов с легким каркасом была оформлена с использованием двутавровых балок [2].
Фермы крыши и фермы перекрытий - это структурные рамы, основанные на треугольном расположении перемычек и поясов для передачи нагрузок на точки реакции. При заданной нагрузке длинные деревянные фермы, построенные из небольших кусков пиломатериалов, требуют меньше сырья и облегчают работу подрядчикам, сантехникам и электрикам, по сравнению с длинными 2x10 и 2x12, которые традиционно используются в качестве стропил и пол балки.
Прозрачные древесные композиты - это новые материалы, которые в настоящее время производятся только в лабораторных масштабах, которые сочетают прозрачность и жесткость с помощью химического процесса, который заменяет светопоглощающие составы, например лигнин, с прозрачным полимером.
Конструкционные изделия из дерева используются по-разному, часто в приложениях, подобных изделиям из цельной древесины. В некоторых применениях изделия из искусственной древесины могут быть предпочтительнее массивной древесины из-за определенных сравнительных преимуществ:
Фанера и OSB обычно имеют плотность 550-650 кг / м (От 35 до 40 фунтов на кубический фут). Например, фанерная обшивка толщиной 1 см (3/8 дюйма) или обшивка OSB обычно имеет вес от 1 до 1,2 кг / м (от 1,0 до 1,2 фунта на квадратный фут). Плотность многих других инженерных пород древесины составляет намного выше, чем OSB.
Ламель - это лицевой слой древесины, который виден при укладке. Обычно это пиленый кусок Древесина может быть распилена в трех различных стилях: плоская, четвертичная и рифленая.
К типам клеев, используемых в конструкционной древесине, относятся:
Более широкий термин - структурные композиты. Например, сайдинг из фиброцемента изготовлен из цемента и древесного волокна, тогда как цементная плита представляет собой цементную панель низкой плотности, часто с добавлением смолы, облицованная сеткой из стекловолокна.
Хотя формальдегид является важным ингредиентом клеточного метаболизма у млекопитающих, исследования связывают продолжительное вдыхание газов формальдегида с раком. Было обнаружено, что инженерные древесные композиты выделяют потенциально вредные количества газообразного формальдегида двумя способами: непрореагировавший свободный формальдегид и химическое разложение полимерных клеев. Когда в технологический процесс добавляются чрезмерные количества формальдегида, избыток не будет иметь никакой добавки, с которой можно было бы связываться, и со временем может просочиться из древесного продукта. Дешевые карбамидоформальдегидные (UF) клеи в значительной степени ответственны за выбросы деградированных смол. Влага разлагает слабые молекулы УФ, что приводит к потенциально опасным выбросам формальдегида. McLube предлагает разделительные агенты и герметики для валиков, разработанные для тех производителей, которые используют клеи с пониженным содержанием формальдегида и меламиноформальдегидные клеи. Многие производители ориентированно-стружечных плит (SB) и фанеры используют фенолформальдегид (PF), потому что фенол является гораздо более эффективной добавкой. Фенол образует водостойкую связь с формальдегидом, которая не разлагается во влажной среде. Смолы PF не представляют значительного риска для здоровья из-за выбросов формальдегида. Хотя PF является превосходным клеем, в деревообрабатывающей промышленности начали переходить на полиуретановые связующие, такие как pMDI, для достижения еще большей водостойкости, прочности и эффективности процесса. pMDI также широко используются в производстве жестких пенополиуретанов и изоляторов для холодильного оборудования. pMDI превосходит другие полимерные клеи, но, как известно, их трудно отделить и вызвать налипание на поверхности инструментов.
Некоторые технические изделия, такие как клееный брус CLT, можно собирать без использования клеи с механической фиксацией. Это могут быть профилированные соединенные между собой доски, патентованные металлические крепления, гвозди или деревянные дюбели (Brettstapel - однослойные или CLT).
Следующие стандарты относятся к конструкционным изделиям из древесины:
На Викискладе есть медиафайлы, связанные с Engineered wood. |