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] .
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] .
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.
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]
Para la madera, las propiedades principales y más importantes son las siguientes:
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:
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 |
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] .
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 ).
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.
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 cenizasLa 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.
HumedadSegún la humedad, la leña se divide en seca (≤25%), semiseca (25-35%) y cruda (>35%).
Propiedades de quemadoLas 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.
La madera es la materia prima para la elaboración de más de veinte mil productos y productos.
Cualquier estructura de construcción puede ser de madera, incluyendo:
La madera como material de acabado:
Los muebles pueden ser:
• Estantería
• Mesas
• Sillas
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] .
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.
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.
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 .
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:
Principales importadores:
La madera es una exportación clave para países como las Islas Salomón y la República Centroafricana .
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] .
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