Madera

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Madera :

Las primeras plantas leñosas fósiles conocidas por la ciencia se descubrieron en 2011 en la provincia canadiense de New Brunswick , donde creció un antiguo bosque hace entre 395 y 400 millones de años [1] .

Importancia de la madera

El hombre ha utilizado la madera durante miles de años para muchos fines, principalmente como combustible, pero también como material de construcción, para la fabricación de herramientas, armas, muebles, recipientes, obras de arte, papel, viviendas.

Gracias a los anillos de crecimiento, que en el proceso de crecimiento, debido a las fluctuaciones estacionales de temperatura o humedad, forman muchos tipos de árboles en su tronco, mediante el estudio del eje transversal del crecimiento de los árboles, los cortes de árboles utilizando métodos de dendrocronología , es posible para determinar con mucha precisión el área donde creció el árbol, a partir del cual se creó un producto de madera o parte de una estructura y el año en que se taló. El estudio del cambio anual en el ancho de los anillos de los árboles y el análisis del contenido de ciertos isótopos de elementos en ellos permite comprender el estado del clima y la atmósfera en la antigüedad [2] .

Formación de la madera

La madera es uno de los componentes del haz fibroso vascular y generalmente se opone a otro componente del haz, que se origina en el mismo pricambium o cambium- bast , o floema . Durante la formación de haces vasculares y fibrosos a partir de procambium, se observan 2 casos: todas las células procambiales se convierten en elementos de madera y bastón: se obtienen los llamados haces cerrados ( esporas superiores , monocotiledóneas y algunas plantas dicotiledóneas ), o una capa de restos activos en el borde entre la madera y los tejidos bastos - se obtienen cambium y haces abiertos (dicotiledóneas y gimnospermas ).

En el primer caso, la cantidad de madera se mantiene constante y la planta no logra espesar; en el segundo, gracias a la actividad del cambium, la cantidad de madera aumenta cada año y el tallo de la planta se espesa gradualmente. En las especies de árboles rusos, la madera se encuentra más cerca del centro (eje) del árbol y el líber está más cerca del círculo (periferia). En algunas otras plantas, se observa una disposición mutua diferente de la madera y el líber (ver Haces fibrosos vasculares ). La composición de la madera incluye elementos celulares ya muertos con caparazones rígidos, en su mayoría gruesos; el líber, por el contrario, está constituido por elementos vivos, con protoplasma vivo , savia celular y una fina concha no leñosa. Aunque en el bast hay elementos muertos, de paredes gruesas y rígidos, y en la madera, por el contrario, están vivos, pero a partir de esto, sin embargo, la regla general no cambia significativamente. Ambas partes del haz vascular-fibroso también se diferencian entre sí en su función fisiológica: el llamado jugo crudo sube del suelo a las hojas a lo largo de la madera, es decir, agua con sustancias disueltas en él, mientras educativo, de lo contrario plástico, el jugo desciende a lo largo de la estopa . Los fenómenos de lignificación de las membranas celulares se deben a la impregnación de la membrana de celulosa con sustancias especiales, generalmente combinadas bajo el nombre general de lignina . La presencia de lignina y, al mismo tiempo, la lignificación de la cáscara se reconoce fácilmente con la ayuda de algunas reacciones. Debido a la lignificación, las conchas de las plantas se vuelven más fuertes, más duras y más resistentes; sin embargo, con una ligera permeabilidad al agua, pierden su capacidad de absorber agua e hincharse.

La composición química de la madera

Básicamente, la madera se compone de holocelulosa  - alrededor del 70% y lignina  - una mezcla de polímeros de estructura afín de naturaleza aromática, al menos el 20%. Las holocelulosas incluyen hemicelulosas y celulosa , no menos del 40%. [3] [4]

Propiedades de la madera

Para la madera, las propiedades principales y más importantes son las siguientes:

  1. Mecánica: resistencia, dureza, deformabilidad, viscosidad específica, características de rendimiento, características tecnológicas, resistencia al desgaste, capacidad para sujetar sujetadores, elasticidad;
  2. Físico: apariencia (textura, brillo, color), humedad (contracción, deformación , absorción de agua, higroscopicidad, densidad), térmico (conductividad térmica), sonido (resistencia acústica, conductividad del sonido), eléctrico (propiedades dieléctricas, conductividad eléctrica, fuerza eléctrica );
  3. Propiedades químicas.

La madera es un material anisotrópico , es decir, un material con propiedades desiguales en las direcciones relativas a las fibras. (Entonces, por ejemplo, la contracción a lo largo de las fibras es menor que a través de las fibras, y la contracción en la dirección radial es menor que en la dirección tangencial. Además, dependiendo de la dirección de las fibras, la conductividad de la humedad, la permeabilidad al vapor, la conductividad del sonido, y algunas otras características también son diferentes).

(Si una muestra de 300 g después del secado comenzó a pesar 200 g, entonces su humedad relativa es (300-200) / 300 * 100% \u003d 33%)

El contenido de humedad de la madera se determina de la siguiente manera: se mide la masa de una muestra de material húmedo, luego la muestra medida se seca en una secadora a una temperatura de 100-105 ° C, luego se vuelve a pesar el material seco. La diferencia entre la masa de material húmedo y seco determina la cantidad de agua contenida en la muestra.

A efectos prácticos, el contenido absoluto de humedad de la madera es de la mayor importancia, ya que es este indicador el que se utiliza en los cálculos tecnológicos. (Por ejemplo, para la producción de madera contrachapada, la chapa pelada se seca hasta un contenido absoluto de humedad de 4 a 6 %. estado seco.

La madera según la humedad absoluta se divide en las siguientes categorías:

Grados de humedad absoluta de la madera [5]
Nombre Humedad absoluta en % Condiciones de la educación
madera mojada más de 100% estancia prolongada en el agua
recién cortado 50-100%
Secar al aire 15-20% almacenamiento a largo plazo en el aire
habitación seca 6-10%
Absolutamente seco 0%

Humedad de la madera recién cortada en función del mes de tala (como porcentaje del peso absolutamente seco de la madera) [6]

Tipo de Madera / Mes 01 02 03 04 05 06 07 08 09 diez once 12
Pino: albura 122 116 135 153 102 102 109 100 96 119 123 123
Pino: núcleo 33 33 35 33 33 32 31 31 33 34 32 34
significar 83 86 89 92 85 84 85 80 84 92 94 97

Cuanto mayor sea el contenido de humedad de la madera, más difícil será utilizarla en la producción. La madera cruda se pega peor; si se usó madera húmeda en la producción de cualquier producto, a medida que se seca, pueden aparecer grietas y espacios entre las tablas en el objeto. Para evitar esto, es necesario presecar la madera [7] [8] [9] .

La deformación y el agrietamiento se pueden evitar siguiendo la tecnología de secado y usando ciertas técnicas durante el ensamblaje de los productos. Entonces, por ejemplo, los cortes de alivio longitudinales se realizan en troncos en toda la longitud del material, que alivian las tensiones internas que se forman durante la contracción.

Tipo de Densidad, kg / m 3 Ejemplos de razas
Rocas con baja densidad <550 abeto, pino, tilo
Razas de densidad media 550-750 Roble, abedul, olmo
Rocas de alta densidad >750 Cornejo, carpe, pistacho

Tipos de madera

Los árboles de coníferas, a saber, el pino, el abeto, el cedro, pertenecen a las gimnospermas y proporcionan la mayor parte de la madera utilizada por la humanidad ("maderas blandas"). Las angiospermas se dividen en dos clases: monocotiledóneas y dicotiledóneas. Pocas de las monocotiledóneas (bambú, palmeras, yuca) tienen tejido leñoso, encuentra un uso limitado. Las dicotiledóneas incluyen importantes especies de hoja caduca ("duras"): roble, eucalipto, arce, cuya madera se usa ampliamente en la fabricación de muebles y materiales de acabado [12] .

Valiosas especies de madera

El valor de varios tipos de madera radica en su resistencia, durabilidad y originalidad del patrón. Dicha madera se utiliza para la fabricación de hermosos muebles, parquet , puertas, diversos artículos de interior, que se consideran de élite, dado el alto costo inicial y la cantidad de esfuerzo invertido en su procesamiento. En Rusia, las siguientes especies son las más comunes: roble , cerezo , haya , peral , palo de rosa , caoba , nuez , arce ( blanco , azúcar , acebo ).

Indicadores clave de rendimiento

Para cada especie (a veces incluso para diferentes partes de un árbol), todas sus propiedades pueden ser diferentes, depende de las diferentes condiciones en las que creció este o aquel árbol.

Aplicación

Cómo alimentar

La madera fue el primer tipo de combustible, fue utilizada por los pueblos más antiguos : en sus sitios se encuentran fogones con cenizas . Hoy en día, de la madera se obtiene combustible con diversas propiedades: leña, astillas de madera , carbón vegetal , polvo de madera, pellets y briquetas de madera. La madera picada y prensada tiene una mayor densidad (esto aumenta la eficiencia ), no tiene problemas con la humedad y la floración, a diferencia de la leña, es racional transportar dicho biocombustible , pero es peligroso y no siempre conveniente, ya que se desmorona y se enciende más fácilmente que la leña.

La leña se cosecha y mide: la unidad volumétrica de la leña es el metro cúbico , y la unidad de peso es la tonelada . Hay pocas calorías por unidad de volumen de leña; por lo tanto, es irracional transportar leña lejos de los lugares de cosecha.

Contenido de cenizas

La madera es uno de los combustibles menos contaminados con cenizas. En materia seca, el contenido de cenizas es Az = 1%, solo para madera flotante en casos aislados aumenta ligeramente a Ac = 2% debido a la arena en la corteza del árbol. Los experimentos han demostrado que la leña flotante no acumula humedad excesiva y se seca rápidamente sin cambiar sus propiedades de combustible.

Humedad

Según la humedad, la leña se divide en seca (≤25%), semiseca (25-35%) y cruda (>35%).

Propiedades de quemado

Las ventajas del combustible de madera son la fácil inflamabilidad, la falta de azufre y el bajo contenido de cenizas. El poder calorífico de la leña seca al aire es de unas 3000 kcal/kg (12,6 MJ/kg). Depende poco del tipo de madera. Debido a que la leña se compra por volumen, puede parecer que hay una diferencia, por ejemplo, el peso de 1 m 3 de leña de roble o abedul es mayor que el de picea o álamo temblón. Los diferentes tipos de árboles tienen una estructura molecular diferente, por lo que la temperatura, el color y la forma del fuego pueden variar.

Como materia prima

La madera es la materia prima para la elaboración de más de veinte mil productos y productos.

En construcción

Cualquier estructura de construcción puede ser de madera, incluyendo:

La madera como material de acabado:

En la producción de muebles

Los muebles pueden ser:

Gabinetes

• Estantería

Mesas

Sillas

Taburetes


Como material ornamental

Para el tallado en madera, la madera de tilo es la más utilizada . La madera de tilo es suave y fácil de cortar con una herramienta afilada [14] .

Aprovechamiento y transporte de madera

Procesamiento de la madera

Los métodos para procesar materias primas de madera se dividen en tres grupos: mecánicos , químico-mecánicos y químicos .

El procesamiento mecánico de la madera consiste en cambiar su forma mediante aserrado, cepillado , fresado , pelado, taladrado , torneado (en un torno), tallado, partido y pulido . Como resultado del procesamiento mecánico, se obtienen una variedad de bienes de consumo e industriales, productos y materias primas para las industrias de procesamiento relacionadas. Los productos semiacabados fibrosos se obtienen por abrasión mecánica de la madera.

Durante el procesamiento químico-mecánico , se obtiene un producto intermedio de la madera, homogéneo en composición y tamaño: astillas especialmente cortadas, chapa triturada . El producto intermedio obtenido mecánicamente se recubre con un aglutinante. Bajo la acción de la temperatura y la presión, se produce la reacción de polimerización del aglutinante, como resultado de lo cual el producto intermedio de madera se pega firmemente entre sí. Durante el procesamiento químico-mecánico se obtienen contrachapados , carpintería, aglomerado y tableros de partículas aglomerados , hormigón de madera y tableros de fibra . El método químico-mecánico se utiliza en la producción de productos semielaborados fibrosos en la industria de la pulpa y el papel .

El procesamiento químico de la madera se lleva a cabo por descomposición térmica, exposición a solventes de álcalis , ácidos, sales ácidas de ácido sulfuroso .

La descomposición térmica o pirólisis de la madera se lleva a cabo calentando la madera a alta temperatura sin acceso de aire. Durante la pirólisis se obtienen productos sólidos, líquidos y gaseosos. De estos, el carbón vegetal es el de mayor importancia práctica .

Con la ayuda de disolventes , se extraen diversas sustancias extractivas de la madera, previamente picada en astillas . La extracción con agua da taninos . Las propiedades adhesivas de la goma extraída con agua de la madera de alerce se utilizan en las industrias gráfica, textil y de fósforos. Al extraer la resina del tocón con gasolina , triturada en astillas, la colofonia se extrae de la madera . Es ampliamente utilizado para producir papel de alta calidad, como sustituto de las grasas en la fabricación de jabón, para la producción de barnices , linóleo , caucho , productos eléctricos y otros.

En la producción de madera laminada

  • Sierra en tablas.
  • Secado en cámara de secado hasta alcanzar el contenido de humedad requerido.
  • Inspección de espacios en blanco por defectos.
  • Impregnación con agentes antisépticos (evita el desarrollo de moho en el interior de la estructura y el deterioro de la madera) y retardantes del fuego .
  • Pegado de piezas acabadas.
  • Prensado de productos en equipos especiales hasta que el pegamento esté completamente seco.
  • Procesamiento de la madera laminada encolada resultante: perfilado, recorte y presentación.

Procesamiento de madera en la industria de la pulpa y el papel

Los productos semielaborados fibrosos en forma de pulpa de madera y celulosa se utilizan ampliamente para la producción de papel y cartón . Para las necesidades de producción de papel y cartón, se utiliza alrededor del 93% de la celulosa. El resto se utiliza como materia prima para el procesamiento químico en viscosa artificial o fibra de acetato , película , plástico , polvo sin humo , celofán y otros productos.

Procesamiento de la madera en la producción de tableros de fibra

Los tableros son muy utilizados en la construcción, viviendas estándar de baja altura , automoción y construcción naval , muebles , contenedores y cajas . Para la producción de tableros de fibra se utilizan materias primas de madera, previamente trituradas en astillas . El consumo de 1 millón de tableros fabricados a partir de residuos ahorra 54.000 m³ de madera en rollo industrial .

La madera contiene celulosa y hemicelulosas - polímeros naturales de alto peso molecular - polisacáridos , que pueden volver a convertirse en azúcares simples mediante la adición de agua. Esta reacción, llamada hidrólisis , permite que la madera se procese en alimentos y piensos .

Comercio de madera

A partir de 2017, la madera (madera en bruto) fue el producto número 219 más comercializado en el mercado mundial, con un volumen de transacciones estimado en $ 14,5 mil millones [15]

Los mayores exportadores fueron:

  • Nueva Zelanda ($ 2 mil millones) - 14%
  • Estados Unidos ($ 1,87 mil millones) - 13%
  • Rusia ($ 1,48 mil millones) - 10%
  • Papúa Nueva Guinea ($558 mil millones) - 3,9%
  • Canadá ($550 mil millones) - 3.8%

Principales importadores:

  • China ($ 8,64 mil millones) - 60%
  • Austria ($669 mil millones) - 4.6%
  • Alemania ($621 mil millones) - 4.3%
  • Corea del Sur ($506 mil millones) - 3.5%
  • Japón ($0.486 mil millones) - 3.4%

La madera es una exportación clave para países como las Islas Salomón y la República Centroafricana .

En Rusia

En 2007-2013, Rusia perdió $ 30 mil millones debido a las restricciones a la exportación de madera en rollo, según la revista Forest Industry . La disminución de las exportaciones de madera en bruto se ha observado durante cinco años desde 2008, cuando el gobierno ruso aumentó el arancel sobre sus exportaciones, tratando de estimular la entrada de inversiones en la carpintería. Si en 2007 el país exportó 75,55 millones de m3 por valor de $ 6,03 mil millones, entonces en 2008 hubo una disminución a 48,6 millones de m3 ($ 4,5 mil millones), en 2009 - 21,652 millones de m3 ($ 1,9 mil millones), en 2010 - 21,24 millones de m3 ($ 1,855 mil millones) , en 2011 - 20,93 millones de m3 ($1,998 mil millones), en 2012 - 17,6 millones de m3 ($1,53 mil millones). Desde 2007, el costo de las entregas externas de madera en rollo se ha reducido en un 46 %. Si asumimos que sin la introducción de una tasa prohibitiva, las exportaciones de madera en bruto se habrían mantenido al nivel de 2007, entonces durante seis años la pérdida de ingresos por exportaciones es de $ 30 mil millones Rusia perdió rápidamente su primer lugar entre los proveedores de madera en rollo para China, el mercado más grande en términos de importaciones. Su parte fue "comida" por Canadá y Nueva Zelanda, que aumentaron las entregas al Imperio Celestial, a pesar de la crisis financiera mundial [16] .

Véase también

Notas

  1. NB Los fósiles muestran los orígenes de la madera , CBC.ca  (12 de agosto de 2011). Archivado desde el original el 13 de agosto de 2011.
  2. Briffa K., et al. Tendencias en la temperatura reciente y el crecimiento radial de los árboles que abarcan 2000 años en el noroeste de Eurasia  //  Transacciones filosóficas de la Royal Society B: Ciencias biológicas  : revista. - 2008. - Vol. 363 , núm. 1501 . - Pág. 2271-2284 . doi : 10.1098/ rstb.2007.2199 . — PMID 18048299 .
  3. E. P. Terentyeva, N. K. Udovenko, E. A. Pavlova. parte 2 // Química de la madera, celulosa y polímeros sintéticos . - San Petersburgo, 2015. - 15-16 p. - Pág. 15-16.
  4. Sharkov V.I., Kuibina N.I. Química de las hemicelulosas . - Moscú, 1972. - 181-184 p. - Pág. 181-184.
  5. Humedad de madera, madera . Consultado el 2 de abril de 2014. Archivado desde el original el 7 de abril de 2014.
  6. Petrovsky, BC Investigación sobre la generatriz de troncos de árboles. // Bosque. familiar - 1964. - Nº 9. - S. 10-11.
  7. Fundamentos teóricos del secado de la madera después del tratamiento termoquímico preliminar . Consultado el 13 de noviembre de 2017. Archivado desde el original el 14 de octubre de 2019.
  8. Secado de madera UKLS-14-5, secado de madera por infrarrojos . Consultado el 13 de noviembre de 2017. Archivado desde el original el 4 de agosto de 2018.
  9. Cambio en la humedad de la madera durante el secado . Consultado el 13 de noviembre de 2017. Archivado desde el original el 25 de enero de 2021.
  10. Leontiev N. L. Influencia de la humedad en las propiedades físicas y mecánicas de la madera. Goslesbumizdat 1962, 114 p.
  11. Propiedades físicas de la madera . El primer portal de la industria maderera. Fecha de acceso: 15 de noviembre de 2016. Archivado desde el original el 28 de noviembre de 2016.
  12. Wood  // Enciclopedia " La Vuelta al Mundo ".
  13. Tablero de parquet . Archivado desde el original el 23 de mayo de 2018. Consultado el 22 de mayo de 2018.
  14. Doris Laudert. Mythos Baum: Geschichte, Brauchtum, 40 Baumporträts von Ahorn bis Zitrone. - 7. - München: BLV, 2009. - 169 p. — ISBN 978-3-8354-0557-8 .
  15. Mercado mundial de la madera según el directorio https://oec.world . Consultado el 14 de agosto de 2019. Archivado desde el original el 14 de agosto de 2019.
  16. Rusia perdió $30 mil millones debido a las restricciones a la exportación de madera en rollo , Forest Industry  (1 de octubre de 2014). Archivado desde el original el 31 de octubre de 2014.

Literatura

Enlaces