Методическая разработка «Область применения древесины в строительстве»методическая разработка по технологии (8 класс)

Области применения древесины.

Строительство. Древесина применяется в строительстве в таких формах, как пиломатериалы прямоугольного сечения (брус, доски), шпон, фанера, железнодорожные шпалы, столбы, сваи, стойки, гонт и древесноволокнистые плиты. Больше всего потребляется пиломатериалов прямоугольного сечения. Деревянные дома – основной вид домов на протяжении многих веков истории России, становятся в настоящее время всё более популярными. Из дерева изготовляют столярные изделия, полы, паркет, облицовку для стен.

Производство мебели. Используют продукты переработки древесины древесноволокнистые и древесностружечные плиты. Высоко ценится мебель из цельной древесины.

Топливо и древесная масса. Применение древесины как топлива в масштабах всего мира имеет все еще очень важное значение. Древесина является альтернативным топливом по отношению к углю, газу, нефти, электричеству. Для многих малых населённых пунктов древесина наиболее доступный, дешёвый вид топлива, требующий минимальной транспортировки. Дрова используют, также отдавая дань традиции или из эстетических целей, например для топки каминов. Применение древесины в виде древесной массы в последнее время, непрерывно увеличивалось и, по прогнозам, будет продолжать увеличиваться в обозримом будущем.

В целлюлозно-бумажной промышленности древесина является сырьём для производства бумаги и кордона.

Производство музыкальных инструментов. Только древесные породы способны создать оригинальный звук абсолютного большинства струнных музыкальных инструментов.

Художественная резьба. Художественные и сувенирные изделия.

Написание икон. Проводится на деревянных досках, которые готовятся по специальной технологии.

Детские игрушки. Древесина экологически безопасный материал, и по всем своим свойствам пригодна для изготовления детских игрушек.

Спортивный инвентарь. Несмотря на массовое применение полимерных материалов при изготовлении спортивного инвентаря, из древесинных материалов продолжают изготовлять шведские стенки, гимнастические палки, биты, столы для тенниса, другой инвентарь.

Элементы отделки автомобилей. Отделка внутреннего салона автомобиля элементами древесины повышает престижность автомобиля.

Древесный уголь получают при неполном сгорании древесины. Имеет высокую удельную поверхность, проявляет явно выраженные абсорбционные свойства. На протяжении столетий древесный уголь использовался в процессах получения повышенной температуры, а также в металлургии. Русский промышленник Смирнов использовал уголь для очистки водки. В настоящее время уголь является товарным продуктом и широко применяется в быту.

Химическая промышленность. В результате химической переработки древесины получают синтетическое волокно, целлофан, спирт, дрожжи, древесноволокнистые плиты, древесину с полимерной пропиткой, древесный слоистый пластик и различные формованные изделия. Прогресс в области переработки и применения древесины явился стимулом к дальнейшему развитию лесного хозяйства

Из древесных материалов изготавливается различная продукция народного творчества: детские игрушки, кухонные разделочные доски, настенные резные панно, иконки святых, шкатулки, рамки для фотографий, солонки, перечницы, подставки под салфетки и деловые бумаги, дверцы и фрагменты кухонной мебели и интерьера, столярный инструмент, мастер-модели, строительные конструкции, машиностроительные детали, мебель, художественный паркет.

Скрипка.

Скрипка – это удивительный инструмент, изготовленный из древесины, который в течение нескольких веков не изменял своей формы (рис. 10.13).

Хорошая скрипка это такая же редкость, как крупный бриллиант. Такие скрипки обычно имеют собственные имена и историю. Бывало, что у скрипичных мастеров такая скрипка получалась случайно один раз за всю жизнь, но были и такие мастера, которые серийно производили продукцию экстра-класса — кремонские мастера. Родоначальником этих мастеров был Амати. Амати делал скрипки из грушевого дерева и защищал их лаком собственного изготовления. Лучше всего звучит только что сделанная скрипка, не покрытая лаком. Удлиненная дека скрипки вдоль направления волокна дерева, из которого она сделана, обеспечивает одновременный отрыв звуковой волны от всего контура деки. Ведь звуковые волны вдоль волокна распространяются быстрее, чем поперек. Отклонения формы скрипки от овала и прорези в деке, искажают звуковую волну, окрашивая звук обертонами. Не покрытая лаком скрипка отлично звучит, но продолжается это недолго, так как кислород воздуха окисляет волокна дерева, превращая их в труху. Кроме того, такая скрипка будет тянуть из воздуха влагу, как губка, что пагубно скажется на звуке. Так что как ни крути, лак все же нужен. Если лак будет мягким, то он хорошо защитит дерево, но погасит его вибрацию, а если лак будет жестким, то соответственно будет и более хрупким и, через его трещины дерево будет уничтожено внешними воздействиями. «Ноу Хау» Амати – это был рецепт его лака, который как раз и был золотой серединой. Среди потомков Амати не было талантливых людей, которым он мог бы передать свой секрет. Тогда Амати передал свой секрет самому лучшему своему ученику – Страдивари и наступила эра скрипок Страдивари. Страдивари путем практических экспериментов улучшил лак Амати. Его скрипки были долговечнее и звучали лучше скрипок Амати. К преклонным годам Страдивари ситуация повторилась. То есть прямые потомки Страдивари оказались неспособными продолжить дело отца и Страдивари еще при жизни передал свой секрет своему лучшему ученику – Гварнери. За многие годы молодой Гварнери не только научился делать скрипки, но и умудрился украсть у Страдивари рецепт лака. Когда молодой Гварнери открыл свое происхождение старику Страдивари, тот выгнал Гварнери вон. Не имея собственных оборотных средств и основных производственных фондов, молодой Гварнери не мог приступить к изготовлению скрипок и постоянно искал спонсора. Таким спонсором выступил орден монахов – иезуитов. Договор был предельно прост. Иезуиты обеспечивают Гварнери мастерской, инструментами и материалами, Гварнери делает скрипки, которые подписывает (Гварнери для Иисуса), а иезуиты покупают эти скрипки, вычитая из их стоимости накладные расходы Гварнери. Таким образом, Скрипки Гварнери с именем Бога миновали руки музыкантов, а становились собственностью ордена иезуитов. Иезуиты хорошо понимали ценность своей коллекции и пользовались ей там, где деньги были бессильны. Например, для решения своих проблем иезуиты делали подношения французским, германским и британским королям и в виде отдельных скрипок и в виде струнных квартетов того же мастера, подписанных именем Бога. Говорят, что однажды Гварнери, обманув бдительность Иезуитских стражников, отдал свою скрипку бродячему музыканту. Тогда иезуиты нашли этого музыканта, убили его и вернули скрипку. Сейчас в мире совсем нет скрипок Амати, очень мало скрипок Страдивари, но сохранились скрипки молодого Гварнери. Во многих странах эти скрипки, не зависимо от фактического владельца, являются собственностью государства и не могут быть проданы за рубеж. В СССР проводились конкурсы скрипачей и победителям этих конкурсов выдавали в пожизненное пользование эти скрипки. Так что такая скрипка была чем-то вроде ордена признанному музыканту, только для самого музыканта такая скрипка является нечто большим, чем орден. Возможность играть на такой скрипке приближает музыканта к вершинам профессионального мастерства.

Скрипку относят к обожествляемому музыкальному инструменту. Сохранились названия частей скрипки: голова, шея, грудь, талия, душка. Создавалась скрипка как аналог человеческого голоса. До сих пор, даже на самой современной технике, не удалось синтезировать тембр скрипки. Столетиями отрабатывались технология, материалы и способы изготовления скрипки, которые с середины 18 века практически не менялись. Скрипка стала одним из наиболее классических инструментов.

Устройство скрипки является самым сложным с точки зрения физики, акустики и сопротивления материалов. Для изготовления скрипки используется три вида дерева: клён, ель и эбеновое (чёрное) дерево. В зависимости от свойств дерева, из него изготавливаются различные детали инструмента. Так как верхняя дека почти полностью отвечает за звучание басовых струн, то для неё идеально подходит сочетание мягкости и упругости ели. Из клёна изготавливаются нижняя дека, голова и обечайки. Нижняя дека в основном «работает» на верхний регистр, и плотность клёна соответствует этим частотам. Гриф изготовлен из чёрного дерева. Чёрное дерево, благодаря своей высокой жёсткости и прочности (кстати, оно тонет в воде) имеет максимальную устойчивость к износу от струн. Соперничать с ним может только железное дерево, но оно очень тяжёлое и имеет зелёный цвет.

Сочетание клёна, ели и чёрного дерева используется практически во всех струнно-деревянных инструментах: смычковые, гитара, балалайка, домра, лира, цитра, арфа и другие.

Многие поколения мастеров экспериментировали с различными материалами для изготовления скрипки (тополь, груша, вишня, акация, кипарис, орех), но лучше всего отвечают требованиям акустики клён и ель. Это подтверждается и всеми современными исследованиями.

Лучшим деревом для изготовления скрипки считается дерево, выросшее в горах. Здесь дело в климате. В горах дерево подвергается резким перепадам температур и не перенасыщено влагой. Таким образом, летние слои становятся меньше, чем на равнине и в целом повышается относительная упругость, т.е. звукопроводимость. По сложившейся традиции, для изготовления нижней деки мастера используют волнистый клён, отличающийся красивым волнистым рисунком. Известен исторический факт попадания к итальянским мастерам волнистого клёна. В 18 веке Турция поставляла Италии клён для вёсел на галеры. На вёсла шёл прямослойный клён. Но так как, не распилив бревно понять его строение трудно, часто приходили партии волнистого клёна, на радость скрипичным мастерам. Кстати сказать, работать с волнистым клёном намного сложнее, чем с обычным.

Резюме.

Древесина — сравнительно твердый и прочный волокнистый материал, состоящий из целлюлозы, лигнина, золообразующих минеральных, органических веществ, используемый в качестве строительного материала и топлива, а в размельченном и химически обработанном виде как сырье для производства бумаги, древесноволокнистых плит, искусственного волокна и других изделий. Дерево состоит из корней, ствола, ветвей. Разрез, полученный при распиливании бревна поперёк, называется торцевым. Радиальным является разрез вдоль волокон, проходящий строго через сердцевину бревна. Тангентальный разрез – разрез вдоль волокон, параллельно сердцевине и на любом расстоянии от неё. На поперечном разрезе присутствуют основные элементы строения древесины: сердцевина; сердцевинные лучи; ядро; пробковый слой; лубяной слой; заболонь; камбий; годичные слои.

К физическим свойствам древесины относятся: внешний вид, запах, показатели макроструктуры, влажность и связанные с ней изменения (усушка, разбухание, растрескивание, коробление), плотность, электро-, звуко- и теплопроводность. К механическим свойствам древесины относятся: прочность, твердость, жесткость, ударная вязкость и другие. Все пороки древесины разделены на девять групп: сучки; трещины; пороки формы ствола; пороки строения древесины.

Среди древесных пород выделяют лиственные и хвойные породы. К основным видам хвойных пород относится сосна, ель, лиственница, кедр, можжевельник, кипарис, сибирская пихта. Лиственные породы более многочисленны: дуб, ясень, бук, берёза обыкновенная, берёза карельская, липа, клён, яблоня и другие виды лиственных.

Древесные материалы бывают в виде распиленной, измельченной и клееной древесины, а также шпона. При распилке ствола дерева получают: брус, обрезную доску, необрезную доску, горбыль. Продуктами переработки древесины являются стеновые панели: блок-хауз, планкен, сайдинг. В погонаж входят наличник, плинтус, строганные доски, брусок, вагонка. В древесные изделия для полов и паркета входят паркетная доска для пола, палубная доска, половая доска. Древесные материалы и изделия применяются в строительстве, при производстве мебели и в других многочисленных производствах и промыслах.

Вопросы для самоконтроля.

1. Какие материалы являются древесиной?

2. В чем сходство и различие хвойных и лиственных пород?

3. Из каких основных частей состоит дерево, и какое практическое значение каждая из них имеет?

4. К какой породе деревьев относится лиственница?

5. Какие виды разрезов применяют при распиловке ствола дерева?

6. Как называется слой древесины, находящийся вокруг ядра дерева?

7. Из скольких слоев состоит кора дерева?

8. Назовите представителей безъядровых пород деревьев?

9. Из каких основных химических элементов образована древесина? Почему древесина горит в кислородосодержащей атмосфере?

10. Из каких типов клеток сложена древесина?

11. Какие характеристики древесины относятся к физическим свойствам?

12. Какое свойство древесины характеризует ее текстура?

13. Как впитываемая древесиной вода располагается в структуре дерева?

14. Почему в шахтах существует следующее правило: деревянную крепь ставить комлем вверх?

15. В каких пределах изменяется плотность древесины? Как квалифицируют древесину по значениям плотности?

16. Как плотность связана с твердостью древесины?

17. Почему древесные изделия используются в системах электропроводки?

18. Как классифицируют виды древесины по значениям твердости?

19. Почему многие свойства древесины имеют различные значения в направлении перпендикулярном торцевому разрезу или радиальному разрезу?

20. В каких направлениях раскалывается древесина и почему?

21. Какие изменения относят к порокам? Сколько видов пороков выделено?

22. В чем причины возникновения трещин древесины? Какие причины вызывают их появление?

23. В каких условиях растут деревья с повышенной сбежистостью?

24. В чем проявляется сухобокость древесины?

25. Для каких пород древесины характерно проявление такого порока как засмолок?

26. Какие характеристики имеет древесина сосны? Для изготовления, каких изделий применяется сосна?

27. Какие отличительные особенности характерны для древесины лиственницы?

28. В бочках, из какой древесины настаивают коньяк?

29. Древесина, какого дерева лиственных пород имеет самую выразительную текстуру?

30. Древесина, какого вида лиственных деревьев относится к безъядровым породам, является легкой, белой, используется при изготовлении различных изделий?

31. На какие виды пиломатериалов распиливают ствол дерева?

32. В каких областях, и для каких целей применяют строганный и лущеный шпон?

33. Какие виды изделий входят в стеновые панели, погонаж, изделия для полов и паркета?

34. Почему термодревесина приобретает низкую гигроскопичность?

35. Из какого вида древесины лучше изготавливать палубную доску и почему?

36. Какие породы деревьев и почему используют для изготовления скрипок?

37. В чём структура деревьев, выросших в горах, отличается от структуры деревьев, выросших в равнинных районах?

Свойства хвойных деревьев

Для хвойных деревьев характерна большая смолистость и резкий запах. От лиственных пород отличаются более выраженной структурой.

Сосна

Это дерево самое известное среди столяров. Стройлес имеет цвет от почти белого до бурого. Более твердую и крепкую структуру имеют деревья, растущие на возвышенностях с малым количеством влаги.

• Сосны, произрастающие во влажных почвах, отличаются более рыхлой структурой.
• Материал сухой сосны легко обрабатывается – строгать нужно вдоль волокон, а пилить поперек.

Из сосны изготавливают мебель, основы конструкций, окна, двери, лестницы.

Дерево отлично декорируется с помощью лаков и красок.

Ель

Мягче сосны, но из-за большого количества сучков обрабатывать сложно. Имеет невыразительную текстуру.

• Ель больше подвержена гниению, но меньше коробится.
• Обрабатывается материал плохо, зато легко склеивается.
• Сучковатость позволяет использовать в качестве мозаики.

Ель используется в конструкциях, не испытывающих серьезных механических нагрузок.

Пихта

Является менее прочной, чем ель, с такой же областью применения.

Лиственница

Прочность лиственницы превосходит прочность дуба. Древесина имеет красно-коричневый цвет.

• Влагостойкий материал, легко обрабатывается.
• Очень смолистое волокно быстро замазывает обрабатывающие детали станков.
• Пиломатериал не коробится, но при ускоренном высыхании появляются трещины.
• Используют для столярных и резных работ.

Хорошо красится нитроцеллюлозными лаками.

Кедр

Материал устойчив к гниению. При этом не отличается особой крепостью. Наделен красивой текстурой различного оттенка. Это зависит от места произрастания.

• Кедр не подвержен воздействию вредителей древесины.
• Дереву присущ резкий своеобразный запах.
• Применяется для создания каркасов деревянной мебели.
• Хорошо поддается режущему инструменту.

Обычно кедр не полируют, а покрывают воском.

Можжевельник

Кустарник имеет диаметр ствола до 10 см. У него прочная древесина, с тонкими слоями. Материал отлично поддается обработке и обладает особым запахом. Служит сырьем для изготовления мелких изделий, мозаики и резьбы по дереву.

Кипарис и туя

Деревья, схожие по свойствам с можжевельником. Имеют более широкую темную древесину. Успешно применяется для резьбы по дереву. У Кипариса во время сушки не возникают дефекты.

Тис

Содержит древесину красно-бурого цвета, с белой заболонью. Твердая и крепкая порода со множеством сучков. Не подвержен воздействию насекомых и атмосферы. Легко поддается столярному инструменту, полируется и красится. Хорошо резать и изготавливать мозаику.

Кедр

Статность и красота кедра давно заслужили ему репутацию одной из самых ценных пород деревьев, используемых в строительстве. Ни с чем не перепутать эту мягкую и лёгкую древесину со смолистой текстурой и узнаваемым, слегка бальзамическим запахом. Достоинств кедра не перечесть: он неприхотлив в обработке, отличается прекрасной гидро- и теплоизоляцией, хорошо впитывает краски и лаки, является природным антисептиком и к тому же благотворно влияет на здоровье.

По многим механическим, физическим, экологическим и эстетическим показателям кедр превосходит все другие породы древесины, но работа с ним требует особого подхода. Так, например, процесс обработки несколько осложняют имеющиеся у кедра сучки и смоляные карманы. В основном на территории России используется сибирский кедр, доставка которого к месту строительства может занять до двух месяцев.

Ель

Являясь одной из более прихотливых пород, ель, тем не менее, обширно используется в строительстве рублено-каркасных домов, срубов из круглых брёвен и в изготовлении внутренних опорных конструкций. Это хвойное дерево может похвастаться исключительно прямым стволом, чья длина может достигать 60 м, а диаметр 2м, — именно ели отдаётся предпочтение в проектах зданий из длинномера (бревён свыше 6м в длину и 36 см в диаметре).

На желтовато-коричневой древесине присутствуют весьма заметные линии смоляных каналов и карманов, образующие пунктирный узор в поперечном срезе. В отличие от сосны, ель не может похвастаться долговечностью в необработанном виде и обладает сравнительно низкой пропитываемостью, что делает своевременную обработку древесины просто необходимой. Впрочем, у ели есть и свои неоспоримые преимущества — она прекрасно выдерживает горизонтальные нагрузки (подходит для слеговых конструкций и балочных перекрытий), а после усушки и усадки дома прочно закрепляет любые соединения (конструктивные, на гвоздях и шурупах и т.п.).

Сосна

Неугасающая популярность сосны в строительстве обусловлена сразу несколькими факторами. Это одна из самых распространённых и доступных пород в России и в мире, которая к тому же достаточно легко поддаётся обработке (резке, шлифовке, защитной пропитке). Из деревьев высотой от 20 до 40м изготавливаются практически универсальные строительные материалы с однородной текстурой и характерными смоляными каналами.

Срубы из сосны отличаются редкостной прочностью, а сама древесина — высокими показателями воздухо- и влагопроницаемости, теплопроводности и стойкости к биологическому воздействию. Дом из такого материала выстоит перед любым капризом природы, сохраняя внутри наиболее комфортные условия для жизни. Ещё одним преимуществом сосны является её относительно небольшая стоимость, что позволяет использовать её в строительстве домов разной сложности и размера — в частности, каркасных домов, срубов из круглого бревна и домов из лафета.