Результаты экспериментальных исследований кажущейся плотности древесины. Стр. 119–130

УДК

630.674(531.754)

DOI:

10.37482/0536-1036-2025-6-119-130

Аннотация

Приведены результаты экспериментальных исследований кажущейся плотности древесины, полученные при различных режимах функционирования пневматической системы измерения. Использовали новую методику и экспериментальную установку для определения кажущегося объема пористых тел в среде атмосферного воздуха. Образцы древесины отбирали из заболонной части стволов осины, ели, березы, сосны и дуба. Экспериментально подтверждена практическая пригодность предложенного метода. С помощью разработанной экспериментальной установки измерены кажущиеся объемы и рассчитаны кажущиеся плотности древесных заготовок различных пород при режимах избыточного давления и разрежения функционирования системы. В режиме избыточного давления пневматическая система работала при +70 и +90 кПа, а в режиме разрежения – при –70 и –90 кПа. Экспериментально установлено, что при эксплуатации измерительной системы в режиме разрежения кажущаяся плотность древесины выше, чем при эксплуатации системы в режиме избыточного давления. Кажущаяся плотность, определенная в режиме разрежения, изменяется в пределах 1,361–1,434 г/см³ для осины, 1,151–1,348 г/см³ для ели, 1,356–1,402 г/см³ для березы, 1,298–1,444 г/см³ для сосны, 0,99–1,147 г/см³ для дуба. Кажущаяся плотность, установленная в режиме избыточного давления, составила 1,316–1,372 г/см³ для осины, 1,106–1,274 г/см³ для ели, 1,292–1,356 г/см³ для березы, 1,285–1,412 г/см³ для сосны, 0,904–1,138 г/см³ для дуба. Таким образом, подтверждается гипотеза о приоритете применения режима разрежения при измерении кажущегося объема пористых тел в среде атмосферного воздуха. Наибольшее отклонение между максимальной и минимальной кажущимися плотностями при разных режимах составило: осина – 6,83 %, ель – 8,54 %, береза – 6,35 %, сосна – 6,82 %, дуб – 3,91 %. Наибольшая разница между максимальной кажущейся плотностью и общепринятой 1,46 г/см³ равнялась: осина – 1,78 %, ель – 7,67 %, береза – 3,97 %, сосна – 1,1 %, дуб – 21,44 %.

Сведения об авторах

Рен.Х. Гайнуллин^1, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: MIQ-8343-2025, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2492-8861
Р.Р. Сафин², д-р техн. наук, проф.; ResearcherID: O-9355-2015, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-0226-4232
А.В. Сафина², канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: CAA-1333-2022, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7344-9242
Риш.Х. Гайнуллин¹, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: MIT-0804-2025, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-2219-2413
Е.М. Цветкова¹, аспирант; ResearcherID: MIQ-9779-2025, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5664-5866
¹Поволжский государственный технологический университет, пл. Ленина, д. 3, г. ЙошкарОла, Россия, 424000; gainyllinrh@yandex.ru, rishat_000@mail.ru, Ekaterinadudina@mail.ru
²Казанский национальный исследовательский технологический университет, ул. К. Маркса, д. 68, г. Казань, Россия, 420015; cfaby@mail.ru, alb_saf@mail.ru

Ключевые слова

древесина, кажущаяся плотность, измерительная система, режимы измерения, избыточное давление, разрежение

Для цитирования

Gainullin Ren.Kh., Safin R.R., Safina A.V., Gainullin Rish.Kh., Tsetkova E.M. The Results of Experimental Studies of the Apparent Density of Wood // Изв. вузов. Лесн. журн. 2025. № 6. С. 119–130. https://doi.org/10.37482/0536-1036-2025-6-119-130

Литература

1. Christensen G.N., Hergt H.F.A. The Apparent Density of Wood in Non-Swelling Liquids. Holzforschung, 1968, vol. 22, iss. 6, pp. 165–170. https://doi.org/10.1515/hfsg.1968.22.6.165

2. Davidson G.F. The Specific Volume of Cotton Cellulose. Journal of the Textile Institute Transactions, 1927, vol. 18, iss. 5, pp. 175–186. https://doi.org/10.1080/19447022708661400

3. Decoux V., Varcin E., Leban J.-M. Relationships between the Intra-Ring Wood Density Assessed by X-Ray Densitometry and Optical Anatomical Measurements in Conifers. Consequences for the Cell Wall Apparent Density Determination. Annals of Forest Science, 2004, vol. 61, no. 3, pp. 251–262. https://doi.org/10.1051/forest:2004018

4. DIN 66137. Bestimmung der Dichte fester Stoffe – Teil 2: Gaspyknometrie. Deutsche Norm, Normenausschuss Bauwesen (NABau) im DIN, 2019. 15 p. (In Germ.). https://dx.doi.org/10.31030/3031682

5. Dunlap F. Density of Wood Substance and Porosity of Wood. Journal of Agricultural Research, 1914, vol. 2, iss. 6, pp. 423–428.

6. Gainullin Ren.H., Safina A.V., Gainullin Rish.H., Mukhametzyanov S.R. Determination of the True Density of Chaga by Gas Picnometry in Atmospheric Air. Journal of Physics: Conference Series, 2021, vol. 1889, art. no. 022044. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1889/2/022044

7. Grzeczynski T., Rybarczyk W. Investigations on the Relation between Cell-Wall Density and Wood Density. Prace Instytutu Technologii Drewna, 1972, no. 19(1/2), pp. 165–183.

8. Hartig R. Ueber die Vertheilung der Organischen Substanz, des Wassers und Luftraumes in den Bäumen, und Über die Ursache der Wasserbewegung in Transpirirenden Pflanzen. Berlin, Verlag von Julius Springer, 1882. 112 p. (In Germ.).

9. ISO 12154. Determination of Density by Volumetric Displacement – Skeleton Density by Gas Pycnometry, 2014. Available at: https://www.iso.org/obp/ui/#iso:std:iso:12154:ed-l:vl:en (accessed 14.03.25)

10. Jayme G., Krause T. Über die Packungsdichte der Zellwände in Laubhölzern. Holz als Roh-und-Werkst, 1963, vol. 21, pp. 14–19. (In Germ.). https://doi.org/10.1007/BF02605990

11. Jiang Y., Lawrence M., Ansell M.P., Hussain A. Cell Wall Microstructure, Pore Size Distribution and Absolute Density of Hemp shiv. Royal Society Open Science, 2018, vol. 5, iss. 4, art. no. 171945. https://doi.org/10.1098/rsos.171945

12. Kollmann F.F.P., Côté W.A. Principles of Wood Science and Technology. Heidelberg, Springer Berlin, 1968. 592 p. https://doi.org/10.1007/978-3-642-87928-9

13. Mcknight T.S., Marchessault R.H., Mason S.G. The Distribution of Pore Sizes in Wood-Pulp Fibres and Paper. Pulp and Paper Magazine of Canada, 1958, no. 59(2), pp. 81–88.

14. Panshin A.J., De Zeeuw C. Textbook of Wood Technology. McGraw-Hill Series in Forest Resources, 1970. 705 p.

15. Plötze M., Niemz P. Porosity and Pore Size Distribution of Different Wood Types as Determined by Mercury Intrusion Porosimetry. European Journal of Wood and Wood Products, 2010, vol. 69, pp. 649–657. https://doi.org/10.1007/s00107-010-0504-0

16. Poluboyarinov О.I. Wood Density. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1976. 160 p. (In Russ.).

17. Quirk J.T. Cell-Wall Density of Douglas Fir by Two Optometric Methods. Wood and Fiber Science, 1984, vol. 16, no. 2, pp. 224–236.

18. Raczkowski J., Stempień C. Zur Beziehung zwischen der Rohdichte und der Reindichte von Holz. Holz als Roh-und Werkstoff, 1967, vol. 25, pp. 380–383. (In Germ.). https://doi.org/10.1007/BF02615729

19. Sachs J. Über die Porosität des Holzes. Arbeiten des Botanischen Instituts in Würzburg, Leipzig, Verlag von Wilhelm Engelmann, 1882, pp. 291–332. (In Germ.).

20. Stamm A.J. Density of Wood Substance, Adsorption by Wood, and Permeability of Wood. The Journal of Physical Chemistry, 1929, vol. 33, iss. 3, pp. 398–414. https://doi.org/10.1021/j150297a008

21. Stayton C.L., Hart C.A. Determining Pore Size Distribution in Softwoods with a Mercury Porosimeter. Forest Products Journal, 1965, no. 15(10), pp. 435–440.

22. Tsoumis G., Passialis C. Effect of Growth Rate and Abnormal Growth on Wood Substance and Cell Wall Density. Wood Science and Technology, 1977, vol. 11, pp. 33–38. https://doi.org/10.1007/BF00353599

23. Ugolev B.N. Wood Science with the Basics of Forest Commodity Science: 2nd ed., revised. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1986. 368 p. (In Russ.).

24. Yiannos P.N. The Apparent Cell-Wall Density of Wood and Pulp Fibers. TAPPI, 1964, vol. 47, no. 8, pp. 468–471.

25. Zauer M., Pfriem A., Wagenführ A. Toward Improved Understanding of the CellWall Density and Porosity of Wood Determined by Gas Pycnometry. Wood Science and Technology, 2013, vol. 47, pp. 1197–1211. https://doi.org/10.1007/s0022

6-013-0568-1