Слайд 45Реологические свойства древесины
Реология - наука, изучающая деформационные свойства древесины.
Реология рассматривает действующие
![Реологические свойства древесины Реология - наука, изучающая деформационные свойства древесины. Реология рассматривает](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-44.jpg)
на древесину механические напряжения и вызываемые ими деформации, как обратимые, так и необратимые (остаточные).
Слайд 52Фазовое состояние вещества определяется степенью упорядоченности частиц, из которого оно состоит.
Газообразное
![Фазовое состояние вещества определяется степенью упорядоченности частиц, из которого оно состоит. Газообразное](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-51.jpg)
состояние самое неупорядоченное;
Кристаллическое имеет наиболее упорядоченную структуру.
Жидкое состояние занимает среднее положение, в нем отсутствует дальний порядок, но наблюдается ближний порядок расположения частиц.
Для отверждённых полимеров, твёрдое состояние вещества, имеющее структуру жидкости, называется аморфным состоянием.
Слайд 53Аморфные полимеры с линейными молекулами в зависимости от условий могут находиться в
![Аморфные полимеры с линейными молекулами в зависимости от условий могут находиться в](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-52.jpg)
трех реологических состояниях:
- стеклообразном;
- высокоэластичном;
- вязкотекучем.
Эти состояния определяются способностью всей макромолекулы или ее отдельных участков менять свою конформацию.
Слайд 54Стеклообразное состояние существует при низких температурах, когда энергия теплового движения молекул ниже
![Стеклообразное состояние существует при низких температурах, когда энергия теплового движения молекул ниже](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-53.jpg)
энергии межмолекулярного взаимодействия. Скорость перемещения молекул мала; молекулярные цепи не могут менять ни своей конформации, ни взаимного расположения. Это твердое состояние.
Высокоэластичное состояние существует в области промежуточных температур. При таком состоянии вещества возможно изменение взаимного расположения отдельных частей молекул, но не макромолекул в целом. Вещество проявляет эластичные свойства.
Вязкотекучее состояние существует при высоких температурах. Молекулы могут перемещаться друг относительно друга. Вещество обладает текучестью, только его вязкость в 10 в 10 степени раз больше вязкости низкомолекулярных жидких соединений.
Слайд 55Переход из одного реологического состояния в другое происходит не при определенной температуре,
![Переход из одного реологического состояния в другое происходит не при определенной температуре,](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-54.jpg)
а в интервале температур. Средняя температура перехода из высокоэластичного состояния в стеклообразное называется температурой стеклования, а из высокоэластичного в вязкотекучее – температурой текучести. Значения этих температур зависят от способа их определения. Стеклообразное состояние возможно для всех аморфных полимеров, высокоэластичное и вязкотекучее состояние не всегда достигается из-за термической неустойчивости некоторых полимеров.
Слайд 56Известно, что прочность вещества возрастает с увеличением его плотности. Характер связи между
![Известно, что прочность вещества возрастает с увеличением его плотности. Характер связи между](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-55.jpg)
плотностью древесины и ее прочностью установлен проф. П.Н.Хухрянским
Слайд 57Повышение прочности древесины при её уплотнении в процессе склеивания широко используется в
![Повышение прочности древесины при её уплотнении в процессе склеивания широко используется в](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-56.jpg)
технологии изготовления клееных слоистых материалов, таких как бакелизированная фанера и древеснослоистые пластики.
При незначительных усилиях прессования, когда плотность изменяется несущественно, например в производстве фанеры и фанерных плит, деформация пакета шпона безусловно вредна, т.к. ухудшает условия формирования клеевого соединения вследствие уменьшения парогазопроводности древесины и приводит к перерасходу сырья.
Слайд 58Носителем механических свойств древесины является высокоориентированный полимер-целлюлоза.
Аморфные полимеры состоят из длинных
![Носителем механических свойств древесины является высокоориентированный полимер-целлюлоза. Аморфные полимеры состоят из длинных](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-57.jpg)
гибких цепных молекул. Такая особенность строения полимеров определяет особый характер их поведения под нагрузкой.
Слайд 59Состав древесины по содержанию основных компонентов (%).
Различные породы древесины по своему элементному
![Состав древесины по содержанию основных компонентов (%). Различные породы древесины по своему](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-58.jpg)
составу весьма схожи и в абсолютно сухом состоянии содержат около 49,5% углерода, 44,2% кислорода и 6,3% водорода
Слайд 60При приложении усилий к полимеру могут возникнуть следующие три вида деформаций:
упругие
![При приложении усилий к полимеру могут возникнуть следующие три вида деформаций: упругие](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-59.jpg)
деформации вследствие обратимого изменения средних междучастичных расстояний;
высокоэластические деформации, связанные с обратимой перегруппировкой частиц (звеньев цепных молекул);
вязко-текучие деформации, обусловленные необратимым смещением молекулярных цепей.
Слайд 61При возрастающем напряжении от сжатия поперек волокон древесина проходит две различные области
![При возрастающем напряжении от сжатия поперек волокон древесина проходит две различные области](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-60.jpg)
деформирования
- область неполной упругости, которая характеризуется упругими деформациями и упругим последействием, сравнительно быстро достигающим постоянной величины,
- область пластического течения, в которой имеет место интенсивная деформация последействия, растущая под действием постоянного напряжения
Слайд 64Наличие в древесине гибких цепных волокон природной целлюлозы определяет релаксационный характер процессов
![Наличие в древесине гибких цепных волокон природной целлюлозы определяет релаксационный характер процессов](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-63.jpg)
деформирования древесины и вызывает необходимость учета фактора времени.
Два физических состояния древесины - стеклообразное и высокоэластическое. В первом - деформации в основном упругие и подобны деформациям твердого кристаллического тела. Модуль упругости при деформации в 1-ом состоянии остается постоянным. Во втором - кроме упругой, в древесине развивается высокоэластическая деформация (ползучести) .
Слайд 65Реологические модели и закономерности их деформирования /37/:
а – Гуково тело; б –
![Реологические модели и закономерности их деформирования /37/: а – Гуково тело; б](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-64.jpg)
Ньютонова жидкость; в – Тело Максвелла;
г – Тело Фойгта; д – Тело Бюргерса (шпон).
Слайд 66Переход древесины из одного состояния в другое возможен под действием одного из
![Переход древесины из одного состояния в другое возможен под действием одного из](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-65.jpg)
факторов:
напряжения, превышающего предел вынужденной эластичности
температуры
влажности.
Модуль упругости при деформации древесины во второй области непрерывно снижается. Высокоэластическая деформация не исчезает после снятия, т.е. является остаточной, но она термовлагообратима, так как в значительной степени уменьшается при нагревании и увлажнении образца.
Слайд 68При сжатии влажной и нагретой древесины, после прекращения действия внешней силы (равной
![При сжатии влажной и нагретой древесины, после прекращения действия внешней силы (равной](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-67.jpg)
усилию прессования фанеры и фанерных плит) конечный размер почти полностью восстанавливается
Слайд 69Склеивание шпона
В начальный период прессования, имеющаяся в пакете влага и подведенная теплота,
![Склеивание шпона В начальный период прессования, имеющаяся в пакете влага и подведенная](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-68.jpg)
способствуют значительному уплотнению пакета шпона. В процессе его выдержки под давлением в формируемом материале благодаря упругости древесины накапливается потенциальная энергия, которая при снятии внешнего усилия будет способствовать восстановлению деформации, однако, по мере уменьшения влажности древесины и отверждения клея внутреннее трение в древесине возрастает, что препятствует возвращению ее
в исходное состояние
Слайд 70Уплотнение древесины в процессе склеивания приводит к увеличению её прочности, изменяет условия
![Уплотнение древесины в процессе склеивания приводит к увеличению её прочности, изменяет условия](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-69.jpg)
тепло- и массопереноса, является причиной возникновения в склеиваемом материале парогазовой смеси, разрушающей клеевое соединение, внутренних напряжений, способных не только нарушить целостность материала, но и деформировать его. Кроме того, чрезмерное уплотнение увеличивает расход древесины на изготовление единицы продукции.
Слайд 71Экспериментально установлено, что при склеивании шпона в производстве фанеры полная деформация может
![Экспериментально установлено, что при склеивании шпона в производстве фанеры полная деформация может](/_ipx/f_webp&q_80&fit_contain&s_1440x1080/imagesDir/jpg/897345/slide-70.jpg)
достигать 40 %, а остаточная - 16% в зависимости от породы древесины и условий склеивания.
В начале процесса деформирования происходит быстрый рост полной деформации, зависящей от давления плит пресса и влажности пакета шпона, равной суммарной влажности шпона и связующего. В этот период времени, когда пакет еще не нагрет, его деформация зависит от модуля упругости Е (при Т = 20 0С) и практически вся является упругой.
По мере нагрева пакета шпона его податливость увеличивается и при постоянном давлении продолжается рост полной и остаточной деформации, восстанавливающаяся деформация уменьшается. Основными факторами, ускоряющими (замедляющими) этот процесс, являются температура и влажность пакета шпона