CC BY
11
тоти спостер^аеться значний picT затухання ультразвукового сигналу в пористому композицшному матеpiалi, зростають вимоги до ступеня оброблення поверхонь об'екта, що контролюеться та умов акустичного контакту.
Л1тература
1. Голубов И. А. Методы неразрушающего контроля древесных плит / И. А. Голубов. -М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1982. - 152 с.
2. Боголепов И.И. Промышленная звукоизоляция: теория, исследование, проектирование, изготовление, контроль / И.И. Боголепов. - Л. : Изд-во "Судостроение", 1986. - 367 с.
3. Клюев В.В. Неразрушающий контроль / В.В. Клюев. - Т. 3. Ультразвуковой контроль. - М. : Изд-во "Машиностроение", 2004. - 864 с.
4. Купчик Р.М. Формування виpобiв з деревинно-клейово!' композицп iз заданими акус-тичними характеристиками : дисс.... канд. техн. наук / Р.М. Купчик. - Львiв : Вид-во УкрДЛТУ, 1996. - 147 с.
5. Колесников А.Е. Ультразвуковые измерения / А.Е. Колесников. - М. : Изд-во стандартов, 1982. - 240 с.
6. Ерыхов Б.П. Неразрушающие методы исследования целлюлозно-бумажных и древесных материалов / Б.П. Ерыхов. - М. : Изд-во "Лесн. пром-сть", 1988. - 228 с.
Купчик Р.М. Исследование акустических свойств древесных материалов
Обосновано использование ультразвукового метода проникающего излучения для исследования акустических свойств древесных материалов. Рассмотрена суть этого метода и исследованы его основные технические параметры. Определены показатели, подлежащие измерению.
Ключевые слова: древесные материалы, акустические свойства, звукоизоляция, звукопоглощение, ультразвуковой метод.
Kupchyk R.M. Research of acoustic properties of wood materials
Using the ultrasonic method of penetrating radiation for studying the acoustic properties of woody materials is substantiated. The essence of this method is considered and its main technical parameters are examined. Defined indicators to be measured.
Keywords: woody materials, acoustic properties, sound proofing, sound absorption, ultrasonic method.
УДК 630*[811+812] Доц. 1.М. Сопушинський, канд. с.-г. наук -
НЛТУ Украши, м. Львiв
АН1ЗОТРОП1Я ХВИЛЯСТО-ЗАВИЛЬКУВАТО1 ДЕРЕВИНИ ЯСЕНА ЗВИЧАЙНОГО (FRAXINUS EXCELSIOR L.)
Дослщжено щшьшсть деревини ясена звичайного i3 прямоволокнистою та хви-лясто-завилькуватою текстурою в абсолютно сухому, базисному та мокрому станах. Визначено особливост лшшного усихання та розбухання, кшьюсть рiчних кшець в 1 см та середню ширину рiчного кшьця хвилясто-завилькувато! деревини. Встанов-лено лшшш залежност показниюв усихання та розбухання деревини вщ структурного напрямку деревного волокна. Вивчено вплив кута нахилу деревного волокна на ашзотрошю деревини.
Ключовг слова: ясен, ашзотрошя, фiзичнi властивос™, декоративна деревина.
Вступ. Ясен звичайний за деревинознавчою класифжащею (Fraxinus excelsior L.) належить до класу кшьцесудинних деревних порщ 1з факульта-тивним ядроутворенням [9, 10]. Ядро вщ св1тлих до темних вщтшюв утво-
рюеться у вщ 40 (60-80) роюв. Виявлено 95 декоративних форм ясена за фенотипом, як подшяють за формою листюв, забарвленням листкiв i пагошв, за формою крони та характером росту тощо [1, 10].
За текстурою деревини видшяють стовбури ясена iз прямоволокнис-тою та хвилясто-завилькуватою деревиною [4, 7, 11]. Декоративнють деревини хвилясто-завилькувато! форми характеризуеться хвилями деревного волокна на тангентальному та pадiальнoму зpiзах. Така деревина е цiннoю си-ровиною для виготовлення декоративного струганого шпону, коштовних ви-poбiв iз деревини, меблiв тощо. Декоративна деревина аномалш е також ш-формацшним джерелом адаптацп деревно! рослини до довкшля [7, 9, 11].
Питання ашзотропп деревини тpадицiйнo перебувае у цен^ уваги де-pевинoзнавцiв, а вивчення особливостей приросту деревини в дерев з ано-мальним ростом мае важливе значення у контексп не тшьки !! властивостей, але й формування ушкально! текстури. На сьогодш властивoстi хвилясто-за-вилькувато! деревини ясена звичайного дослщжено недостатньо [4, 7, 9, 11].
Метою роботи е дослщження ашзотропп властивостей прямоволок-нисто! та хвилясто-завилькувато! деревини ясена звичайного, а саме: показ-ниюв макроструктури, щшьносп, усихання та розбухання.
Об'ект та методика дослщження. Для дoслiдження ашзотропп властивостей прямоволокнисто! та хвилясто-завилькувато! деревини ясена звичайного закладено пробну площу 0,5 га в ясеневому деревосташ свiжol грабо-во! дiбpoви свiжoгo пoмipнoгo теплого клiмату району дншровських грабових дiбpoв пoдiльськoгo та правобережного сектopiв (ДП "Вшницьке лiсoве гос-подарство", Вороновицьке лiсництвo, квартал 4, видш 5.2, склад насадження -6Бк2Яц1Ял1Яв, вiк - 92 роки, боштет - I та повнота - 0,70) [2, 5]. На пробнш плoщi вiдiбpанo шiсть модельних дерев, з яких на висот 1,3 м виpiзали кpяжi 0,5 м довжиною. Взipцi виготовляли iз стигло! деревини. Лiнiйне усихання та розбухання, базисну щiльнiсть (рб), щшьнють в абсолютно сухому (р0) та мокрому (pW) станах визначали на стандартних взipцях poзмipoм 20x20x30 мм3 [8]. Для вивчення особливостей ашзотропп усихання та розбухання деревини ясена випиляш зразки подшили на три групи з нахилом деревного волокна: а) 0°...9°; b) 10°...25°; с) 26°...45° [3]. Середню ширину piчнoгo кiльця (Spi4H.кл.) та кiлькiсть piчних кiлець в одному сантиметpi (Npi4.Ä) вивчали на перпендикулярно дiаметpальних лшях поперечного зpiзу стовбура.
Для статистичного аналiзу pезультатiв дoслiдження включили кшь-кiсть проведених вимipювань (N), мшмальне значення (min), середне ариф-метичне значення та його помилка (М ±"), максимальне значення (max), ко-ефщент ваpiацil (V) та показник точносп (P). Тoчнiсть визначення середньо-го значення прийняли 5 % за дoстoвipнol ймoвipнoстi 0,95 [8].
Результати експериментальних досл1джень. Величина ашзотропп деревини мае важливе значення тд час удосконалення pежимiв сушiння, виготовлення столярних виpoбiв та меблiв iз деревини [7, 8, 11]. Результати дослщження змши щiльнoстi прямоволокнисто! та хвилясто-завилькувато! деревини ясена звичайного, що розкривають oсoбливoстi формування !! структури i дають змогу змоделювати основш фiзичнi властивoстi деревини,
наведено в табл. 1. Внаслщок проведених наукових спостережень встановле-но закономiрне утворення двох рядiв великих судин у раннш деревинi рiчно-го приросту ясена звичайного [9-11]. Показники макроструктури (табл. 1) свщчать про збшьшення ширини рiчного кiльця у хвилясто-завилькуватш де-ревинi ясена на 23-27 %.
Варiацiя щiльностi деревини тристадшного вiдбору взiрцiв знаходить-ся в межах вщ 0,9 до 7,1 %>, що свiдчить про статистичну достовiрнiсть ре-зультатiв дослiдження [8]. Як видно з табл. 1, щшьнють деревини збшь-шуеться за умови збшьшення кута нахилу деревного волокна, так базисна щшьнють при куп нахилу 0-9° становить 457 кг-м-3, а при куп нахилу 2645° - 545 кг-м"3.
Табл. 1. Статистична характеристика показнитв макроструктури та пильносни деревини ясена
Показник Деревина за кутом нахилу волокна N шт. шт М± т шах V, % Р, %
Макроструктура деревини
шт./см хвилясто-завилькувата 49 2,5 4,0±0,10 5,5 18,4 2,6
0...9° 36 4,0 5 5±0,1о 7,0 17,8 3,0
10.25° 14 4,5 5,2±°,1о 7,0 11,7 3,1
26.45° 21 4,0 5,3±°,10 6,5 13,6 3,0
е ^ргчн.кт.э мм хвилясто-завилькувата 49 3,5 5,1±0,17 8,2 23,2 3,3
0.9° 36 2,8 3,8±0,11 5,1 17,9 3,0
10.25° 14 2,9 3 9±0,10 4,3 9,2 2,5
26.45° 21 3,0 3,8±0,11 4,8 13,2 2,9
Щшьшсть, кг-м-3
Ро хвилясто-завилькувата 49 634 675±3,18 745 3,3 0,5
0.9° 107 525 593±3,43 671 6,0 0,6
10.25° 28 557 640±5,°8 675 4,7 0,9
26.45° 42 635 659±1,57 681 1,5 0,2
Рб хвилясто-завилькувата 49 555 581±5,03 635 6,1 0,9
0.9° 71 457 511±4,29 575 7,1 0,8
10.25° 14 477 550±',36 583 5,0 1,3
26.45° 21 545 567±5,20 585 4,2 0,9
Рш хвилясто-завилькувата 49 891 954±5,03 1031 3,7 0,5
Ш, % 30 58 61±0,41 66 3,6 0,7
0.9° 71 810 899±3,38 971 3,2 0,4
Ш, % 36 65 72±0,О5 79 5,4 0,9
10.25° 14 858 924±9,26 980 3,7 1,0
Ш, % 14 62 67±1,10 78 6,2 1,6
26.45° 21 877 925±1,91 969 0,9 0,2
Ш, % 21 54 62±0,80 68 5,9 1,3
Зм^ щшьносп деревини пояснюють особливютю формування серединного шару клггинно! стiнки, а саме величини кута нахилу мiкрофiбрил, що потребуе проведення додаткових експериментальних дослiджень. Найбiльша базисна щшьнють характерна для деревина ясена iз хвилясто-за-вилькуватою структурою, що пояснюють збшьшенням ширини рiчного кшь-ця i вiдповiдно тзньо1 деревини. Так, щшьнють хвилясто-завилькувато! дере-
вини ясена на 82 кг-м-3 в абсолютно сухому сташ та 70 кг-м-3 у базисному ста-нi бшьша, нiж у прямоволокнисто! деревини.
Дослщження усихання та розбухання деревини з рiзним нахилом волокон розкривае причини виникнення внутрiшнiх напружень у деревиш, якi пов'язанi iз затриманою часткою деформацп [7, 11]. Статистичну характеристику показникiв усихання та розбухання прямоволокнисто! та хвилясто-за-вилькувато! деревини ясена звичайного подано в табл. 2.
Табл. 2. Статистична характеристика показнишв усихання та розбухання
деревини ясена
Показник Деревина за кутом нахилу волокна N шт. шт М± т шах V, % Р, %
Усихання, %
в, хвилясто-завилькувата 49 7,4 9 1 ±0,09 9,9 6,8 1,0
0.9° 71 8,1 8 7±и,и3 9,1 3,3 0,4
10.25° 14 7,3 8,2±и,и 8,7 4,8 1,3
26.45° 21 6,1 7 1±0,10 7,7 6,4 1,4
вг хвилясто-завилькувата 49 3,9 4 8±0,06 5,8 8,7 1,2
0...9° 71 3,9 4 5±0,05 5,5 9,0 1,1
10.25° 14 4,4 5,6±и," 6,5 11,1 3,0
26.45° 21 6,0 6,8±0Д)8 7,4 5,2 1,1
А хвилясто-завилькувата 49 0,4 0 7±0,04 1,5 37,8 5,4
0.9° 71 0,1 °,5±и,и2 0,9 39,7 4,7
10.25° 14 0,2 0 ^^ 0,7 41,4 11,1
26.45° 21 0,1 0 4±0,04 0,8 44,8 9,8
ву хвилясто-завилькувата 49 12,1 14,0±0,10 14,9 5,1 0,7
0.9° 71 12,1 14,5 3,8 0,5
10.25° 14 12,2 13,8±0,21 14,4 5,7 1,5
26.45° 21 12,4 13,7±0,13 14,6 4,2 0,9
Розбухання, %
а, хвилясто-завилькувата 49 8,0 10,0 , 11,0 7,4 1,1
0.9° 71 8,7 9 5±0,04 10,1 3,7 0,4
10.25° 14 7,8 9,0±0,12 9,6 5,1 1,4
26.45° 21 6,5 7 5±0,11 8,3 6,4 1,4
аг хвилясто-завилькувата 49 4,1 5,0±°,°' 6,1 9,1 1,3
0.9° 71 4,2 4 ^^ 5,8 8,9 1,1
10.25° 14 4,8 6,0±°,15 6,8 10,6 2,8
26.45° 21 6,4 7,4±0,11 8,4 6,8 1,5
а\ хвилясто-завилькувата 49 0,4 0 7±0,04 1,5 38,1 5,4
0.9° 71 0,1 0,9 45,1 5,4
10.25° 14 0,2 0,5±°,°' 0,9 56,9 15,2
26.45° 21 0,1 0 4±0,04 0,8 45,0 9,8
ау хвилясто-завилькувата 49 13,7 16,3±0,14 17,6 5,9 0,8
0.9° 71 13,7 15,3±0Д)8 16,9 4,3 0,5
10.25° 14 14,1 16,0±°,i0 16,8 5,8 1,6
26.45° 21 14,2 15,9±°,1' 17,2 4,9 1,1
Як видно з табл. 2, середш значення усихання та розбухання е найбшьшими для хвилясто-завилькувато! деревини ясена. Так, показники усихання хвилясто-завилькувато! деревини бшьш^ шж у прямоволокнисто!, у
тангентальному напрямку на 0,3 %, радiальному - 0,4 % та за об'емом -0,8 %. За вщносно! точностi вибiркового середнього 5 % коефщент варiащl для об'емного усихання та розбухання коливаеться вiд 3,8 до 5,9 % i е мен-шим вiд допустимого 16 % [8].
Результати дослщження показниюв лiнiйного усихання та розбухання деревини залежно вщ кута нахилу деревного волокна можна подати у виглядi регресшних залежностей, що дасть змогу врахувати анiзотропiю деревини у технолопчних процесах 11 оброблення (рис. 1, 2).
О-^Чх']) 10-25° (х-2) 26-45' (х=3) Група зразкш за кутом нахилу деревного волокна Рис. 1. Вплив кута нахилу деревного волокна на анiзотропiю усихання деревини
ясена
0-9° (х= I) 10-25° (х=2> 26-45° (х=3) Група зразк1в за кутом нахилу деревного волокна Рис. 2. Вплив кута нахилу деревного волокна на атзотропт розбухання деревини
ясена
Прямолшшш залежносп мiж кутом нахилу волокна та показниками лшшного усихання та розбухання у радiальному та тангентальному напрям-ках (рис 1, 2) встановлено за коефщента детермшацп 0,93<Л2<0,99 (дуже ви-сокий). Водночас змша об'емного усихання коливаеться в межах одного вщ-сотка, що пояснюють затриманою деформацiею зразкiв iз рiзним нахилом деревного волокна вщносно до осi стовбура.
Висновки. Результати дослщження дають змогу зробити таю виснов-ки: а) ширина рiчного кiльця у хвилясто-завилькуватiй деревиш ясена на 2327 % бшьша, нiж у прямоволокнисто1 деревини; б) щшьнють хвилясто-за-вилькувато1 деревини ясена бшьша на 82 кг-м"3 в абсолютно сухому сташ та 70 кг-м-3 у базисному сташ, шж у прямоволокнисто! деревини; в) показники
усихання хвилясто-завилькувато! деревини бшьш^ нiж у прямоволокнисто!, в тангентальному напрямку на 0,3 %, радiальному - на 0,4 % та за об'емом - на
0.8 %; г) мiж кутом нахилу деревного волокна та ашзотротею усихання i розбухання юнують прямолiнiйнi залежностi.
Л1тература
1. Баюра О.М. Ясен звичайний (Fraxinus excelsior L.) та його форми: бюеколопя, роз-множення i використання в правобережному люостепу Укра1ни : автореф. дис. на здобуття наук. ступеня канд. с.-г. наук: спец. 06.03.01 "Люов1 культури i фггомелюращя" / О.М. Баюра.
- К., 2012. - 22 с.
2. Остапенко Б.Ф. Люова типолопя / Б.Ф. Остапенко, В.П. Ткач. - Харгав : Вид-во ХДАУ, 2002. - 204 с.
3. Сопушинський 1.М. Методичш аспекти структуроутворення декоративно! деревини /
1.М. Сопушинський // Науковий вюник НЛТУ Укра!ни : зб. наук.-техн. праць. - Льв1в : РВВ НЛТУ Укра!ни. - 2011. - Вип. 21.10. - С. 41-46.
4. Сопушинський 1.М. Бюеколопчш та бюметричш особливосп ясена звичайного (Fraxinus excelsior L.) ¡з завилькуватою деревиною / 1.М. Сопушинський // Науковий вюник НЛТУ Укра!ни : зб. наук.-техн. праць. - Льв1в : РВВ НЛТУ Укра!ни. - 2012. - Вип. 22.8. - С. 13-19.
5. Тахтаджян А.Л. Система и филогения цветковых растений / А.Л. Тахтаджян. - М. : Л. : Изд-во "Наука", 1966. - 610 с.
6. Горд1енко М.1. Ясени в Укра!ш / М.1. Горд1енко, А.Ф. Гойчук, Н.М. Горд1енко та ш. / за ред. М.1. Горд1енко. - К. : Вид-во "Сшьгоспосвгга", 1996. - 392 с.
7. Knigge K. Methodische Untersuchungen über die Möglichkeit der Drehwuchsfeststellung in verschiedenen Alterszonen von Laubhölzern / W. Knigge, H. Schulz // Holz als Roh und Werkstoff.
- Heidelberg : Springerverlag. - 1959. - Heft 9. - S. 341-351.
8. Normen für Holz: DIN-Taschenbuch 31. - [8te Aufl.]. - Berlin : Beuth Verlag GmbH, 2009.
- 604 S.
9. Pliüra A. Common ash (Fraxinus excelsior L.): Technical guidelines for genetic conservation and use / A. Pliüra, M. Heuertz. - Rome : EUFORGEN, 2003. - 6 p.
10. Wallander E. Systematics of Fraxinus (Oleaceae) and evolution of dioecy / E. Wallander // Plant Syst. Evol. Springer. - 2008. - Vol. 273. - Pp. 25-49.
11. Wobst J. Variabilität der Faserneigung im Holz der Esche (Fraxinus excelsior L.) und Douglasie (Pseudotsuga menziesii (Mirb.) Franko) / J. Wobst, J.V. Oliver-Villanueva, R. Doebel // Holz als Roh- und Werkstoff. - 1994. - 52. - S. 342-346.
Сопушинский И.Н. Анизотропия свилеватой древесины ясеня обыкновенного (Fraxinus excelsior L.)
Исследована плотность древесины ясеня с прямоволокнистой и свилеватой текстурой в абсолютно сухом, базисном и мокром состояниях. Определены особенности линейной усушки и разбухания, количество годичных колец в 1 см и средняя ширина годичного кольца свилеватой древесины. Установлены линейные зависимости показателей усушки и разбухания древесины от структурного направления древесного волокна. Изучено влияние угла наклона древесного волокна на анизотропию древесины.
Ключевые слова: ясень, анизотропия, физические свойства, декоративная древесина.
Sopushynskyy I.M. Anisotropy of wave-grained wood of European ash (Fraxinus excelsior L.)
In the paper the oven-dry, basic and green density of ash wood with a straight- and wave-grained texture are studied. Peculiarities of the linear shrinkage and swelling, the number of annual rings in 1 cm and an average width of annual ring of wave-grained wood of Common ash were carried out. Linear correlations between the slope of wood grain and characteristics of shrinkage and swelling were determined. The effect of fiber angle on the anisotropy of wood was studied.
Keywords: European ash, anisotropy, physical properties, decorative wood.
