Материаловедение в столярных, паркетных и стекольных работах

Г. Т. Широкий
М. Г. Бортницкая

МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ 
В СТОЛЯРНЫХ, ПАРКЕТНЫХ  
И СТЕКОЛЬНЫХ РАБОТАХ

Учебное пособие
 для учащихся учреждений образования, реализующих 
образовательные программы профессионально-технического 
образования по специальностям  
«Столярные, паркетные и стекольные работы»,  
«Эксплуатация оборудования и технология 
деревообрабатывающих производств»

Учебное электронное издание

Минск
РИПО
2019

ISBN 978-985-503-949-6
© Широкий Г.  Т., Бортницкая М. Г., 2019
                                                                              © Оформление. Республиканский институт 
                                                           профессионального образования, 2019

УДК  674.2+698(075.32)
ББК  30.3/38.635/.639.6я722

Ш64

А вторы: 
доцент кафедры «Технология бетона и строительные материалы»  
Белорусского национального технического университета, 
кандидат технических наук, доцент Г. Т. Широкий; 
старший преподаватель этой же кафедры М. Г. Бортницкая.

Р еценз енты: 
методическая комиссия общепрофессиональных и специальных предметов  
УО «Минский государственный профессионально-технический колледж 
строителей им. В.Г. Каменского» (В.М. Печень);
 доцент кафедры «Технология стекла и керамики» УО «Белорусский  
государственный технологический университет», кандидат технических 
наук, доцент Е.М. Дятлова.

Широкий, Г. Т.

Ш64
Материаловедение в столярных, паркетных и стекольных 

работах : учебное пособие [Электронный ресурс] / Г. Т. Широкий,  М. Г. Бортницкая. – Минск : РИПО, 2019. –  304 с., 
[28] л. ил. : ил. 

ISBN 978-985-503-949-6.

Рассмотрены основы структурообразования и формирования ка
чественных характеристик основных видов строительных материалов, 
применяемых в столярно-мебельном производстве, паркетных и стекольных работах. Особое внимание уделено древесине, ее строению, 
формированию технических характеристик и переработке в готовые 
изделия в соответствии с требованиями отечественных и европейских 
стандартов. Приведены сведения по ряду сопутствующих материалов, 
а также информация о зарубежном опыте в области материаловедения. 

Предназначено для учащихся учреждений профессионально-тех
нического образования. Может быть полезно работникам строительной 
сферы, дизайнерам интерьера, менеджерам строительных компаний.

Текстовое электронное издание
Текст воспроизводится по печатному изданию 2015 г.
Минимальные системные требования:  
Microsoft Internet Explorer, версия 6.0 и выше,  
Adobe Acrobat Professional, версия 7.0 и выше
Для создания электронного издания использованы
Приложение pdf2swf из ПО Swftools, ПО IPRbooks Reader,
разработанное на основе Adobe Air.
Дата подписания к использованию 04.07.2019. Объем 3 Мб.

                                 
  © Широкий Г. Т., Бортницкая М. Г., 2019

© Оформление. Республиканский институт
профессионального образования, 2019

От автОрОв

Материаловедение как учебная дисциплина имеет осново
полагающее значение при подготовке учащихся по специальности «Столярные, паркетные и стекольные работы». От материала зависят структура технологического процесса, состав 
технологического оборудования, длительность производственного цикла, уровень механизации и автоматизации, условия 
труда и трудоемкость изделий. Развивающееся в настоящее 
время научное строительное материаловедение направлено на 
создание материалов с заданными структурой и свойствами, 
обеспечивающими возможность использования оптимальных 
современных технологических приемов. 

Для успешной работы в качестве столяра, плотника и пар
кетчика в первую очередь необходимо знать строение, породы, 
свойства и пороки древесины, технологические приемы получения изделий и обработки древесины, различать породы и 
виды лесоматериалов по внешнему виду и макроскопическим 
признакам, уметь обеспечивать долговечность древесины в 
различных условиях эксплуатации. Поэтому особое внимание 
в учебном пособии уделено материалам и изделиям из древесины и стекла, используемым в столярных, паркетных и стекольных работах. 

При изготовлении изделий из древесины применяют ла
кокрасочные, гидроизоляционные, абразивные и смазочные 
материалы, полимерные и металлические материалы и изделия, клеи, фурнитуру и др. Сведения об этих материалах и 
изделиях также изложены в учебном пособии и скомпонованы в технологической последовательности, что способствует 
лучшему усвоению учебной дисциплины. Рассмотрены также 
экологические аспекты производства и применения различных видов строительных материалов и изделий. Для лучшего 
усвоения учебного материала в конце каждой темы приведены 
вопросы и задания для самоконтроля. 

От авторов

В целях устранения технических барьеров в международ
ном сотрудничестве изложение учебного материала строилось 
по возможности в соответствии с отечественными и европейскими нормами и стандартами. 

Авторы выражают искреннюю признательность рецензен
там – доценту кафедры стекла и керамики УО «Белорусский 
государственный технологический университет», кандидату 
технических наук Е.М. Дятловой и преподавателю высшей 
категории Минского государственного профессиональнотехнического колледжа строителей В.М. Печеню за высказанные замечания, способствующие улучшению содержания 
учебного пособия, а также заведующему кафедрой «Технология бетона и строительные материалы» Белорусского национального технического университета, доктору технических 
наук, профессору Э.И. Батяновскому за полезные советы при 
обсуждении материалов пособия.

Глава I. СтрОЕНИЕ И СвОЙСтва ДрЕвЕСИНЫ

1.1. ОбщИЕ СвЕДЕНИя

Древесина является одним из наиболее экологически чи
стых, доступных, распространенных и востребованных материалов. Она широко используется для изготовления строительных изделий и конструкций, мебели и разнообразных 
бытовых изделий, при оборудовании интерьеров, зон отдыха 
и др. При этом древесина хорошо сопротивляется статическим 
и динамическим нагрузкам, весьма легкая и в то же время 
прочная. По прочности на сжатие вдоль волокон древесина 
не уступает бетону, а при изгибе значительно превосходит 
его. Сочетание высокой прочности и низкой плотности обеспечивает древесине коэффициент конструктивного качества 
(Кк.к – отношение предела прочности материала к его средней 
плотности), равный в среднем 0,7, в то время как у кирпича 
эта величина составляет 0,06...…0,15, стали – 0,5…...1,0.

Благодаря высокой пористости (30...…80 %) древесина имеет 

низкую теплопроводность (0,16…...0,30 Вт/м·К), хорошие акустические свойства. Она легко поддается механической обработке, хорошо склеивается, удерживает металлические крепления 
(гвозди, шурупы, скобы). В отличие от других строительных материалов древесина «дышит». В ее клеточном строении происходит постоянный обмен воздуха, а относительная 
влажность внутри деревянных зданий поддерживается, как 
правило, на уровне 45...…57 %, что соответствует оптимальному диапазону влажности (40…...60 %), при котором суммарное 
влияние вредных факторов на организм человека оказывается наименьшим. Древесина обладает низким температурным 
коэффициентом линейного расширения, высокой химической 
стойкостью к кислотам и щелочам, морозостойкостью, декоративностью и постоянно восполняемой сырьевой базой. Кроме того, бытует мнение (и не без основания), что некоторые 

Глава I. Строение и свойства древесины

породы древесины, например сосна и лиственница, обладают 
целительным действием.

Древесина легко поддается модификации, а современные 

передовые технологии в сочетании с ее уникальными природными свойствами позволяют создавать деревянные конструкции и мебель, восхищающие своей красотой и совершенством. 
Нашли применение и побочные продукты лесозаготовок, деревообработки и лесопиления (стружка, дробленка, опилки 
и др.) – из них получают древесно-стружечные и древесноволокнистые плиты, древесно-слоистый пластик, арболит, 
ксилолит, фибролит и другие изделия, что значительно повышает эффективность применения древесины.

К достоинствам древесины следует отнести и то, что она 

легко поддается биологическому разрушению и не загрязняет 
окружающую среду.

Вместе с тем древесина обладает и некоторыми недо
статками, ограничивающими область ее применения: анизотропностью (неоднородностью строения и свойств в разных 
направлениях) и ортотропностью (различными характеристиками в трех взаимно перпендикулярных направлениях – 
продольном, радиальном и тангенциальном), повышенной 
гигроскопичностью, что приводит к набуханию, короблению, 
растрескиванию, изменению плотности и прочности. К недостаткам древесины относят, кроме того, легкую возгораемость, 
загниваемость в переменно-влажностных условиях, наличие 
разнообразных пороков, снижающих ее сортность.

Однако большинство этих недостатков можно преодолеть 

с помощью технологических защитных мероприятий, создания благоприятных условий эксплуатации, применения прогрессивных методов переработки. К таким методам в первую 
очередь следует отнести производство клееных деревянных изделий и конструкций и древесно-слоистых пластиков, в процессе которого убираются все дефекты и пороки древесины. 
В клееных конструкциях прочность древесины увеличивается 
в несколько раз, а в древесно-слоистых пластиках достигает 
150…...250 МПа. Возможно создание композиционных материалов на основе древесины в сочетании с полимерами, минеральными вяжущими, волокнами и металлами.

1.2. Состав древесины

1.2. СОСтав ДрЕвЕСИНЫ

Древесиной называют внутреннюю часть дерева, лежащую 

под корой и состоящую в основном из трех химических элементов – углерода (49 %), кислорода (44 %) и водорода (6 %), 
незначительной части азота (0,1…...0,3 %) и минеральных соединений, которые поступают в древесину из почвы через корневую систему и проводящие ткани. Минеральные соединения 
состоят преимущественно из солей кальция, калия, натрия, 
магния, в небольших количествах содержат фосфор и другие 
элементы. При сгорании древесины они превращаются в золу 
(1,0...1,5 %). Наибольшее количество золы приходится на кору 
и листья.

Входящие в состав древесины основные химические эле
менты образуют сложные органические вещества (древесинное 
вещество), входящие в состав клеток или клеточных тканей. 
Каждая клетка имеет свою оболочку (стенку). Стенки клеток на 99 % состоят из органических соединений, преимущественно углеводов (70...…80 %), и около 30 % составляет лигнин. 
В углеводную часть древесины входят целлюлоза, глюкоза, сахар, гемицеллюлоза. Углеводы и лигнин являются природными высокомолекулярными соединениями (полимерами). 

Целлюлоза (фр. cellulose – клетка) представляет собой ли
нейный кристаллический полимер – полисахарид (C6H10O5)n, 
где n – степень полимеризации, равная 6000…...14 000. Целлюлоза является скелетным материалом оболочек клеток и имеет 
волокнистое строение. Волокна, или микрофибриллы, соединены между собой множеством водородных связей, что придает 
целлюлозе высокую механическую прочность при сохранении 
эластичности. Лигнин (лат. lignum – дерево, древесина) – тоже 
высокомолекулярное соединение, располагается в клеточных 
стенках и межклеточном пространстве и скрепляет (цементирует) целлюлозные волокна между собой. Лигнин придает 
клеточной оболочке прочность, жесткость и твердость. Пропитывая оболочки клеток, лигнин и целлюлоза вызывают 
одревеснение растений. Одревеснение оболочек клеток происходит с ростом дерева и заключается в увеличении содержания лигнина. Одревесневшие клеточные оболочки обладают 

Глава I. Строение и свойства древесины

структурой, которую можно сравнить со структурой железобетона: волокна целлюлозы по своим свойствам соответствуют арматуре, а лигнин, обладающий высокой прочностью на 
сжатие, – бетону (фото 1.1 вклейки). 

Небольшую часть древесины (2…...4 %) составляют экстрак
тивные вещества. Они не входят в состав клеточных стенок, 
а содержатся в полостях клеток или межклеточных каналах 
(например, в смоляных ходах в древесине хвойных пород), но 
иногда могут пропитывать клеточную стенку. В отличие от 
углеводов и лигнина экстрактивные вещества являются низкомолекулярными соединениями. В их состав входят смолы, 
смоляные кислоты, эфирные масла, красители, белки, дубильные вещества и др. Несмотря на незначительное содержание, 
экстрактивные вещества придают древесине цвет, запах, вкус, 
определяют токсичность, способствуют сопротивлению гниению, поражению грибками и т. д. 

1.3. СтрОЕНИЕ ДрЕвЕСИНЫ

По форме и назначению растущее дерево состоит из трех 

частей: корневой системы, ствола и кроны (фото 1.2 вклейки). 
Кроной называют верхнюю часть дерева с сучьями, ветвями 
и листвой, в которой из углерода, поглощаемого из воздуха в виде углекислоты, и подсасываемой из почвы воды под 
действием солнечного света вырабатываются сложные органические вещества и кислород, необходимые для питания 
и роста дерева. Крона занимает 5…...20 % объема дерева и у 
разных пород начинается на различном расстоянии от земли 
(СТБ EN 844-2). Корни – это, как правило, подземная часть 
дерева, состоящая из мелких корешков для всасывания водных растворов минеральных питательных веществ и толстых 
корней, хранящих запасы питательных веществ, проводящих 
воду и удерживающих дерево в вертикальном положении. На 
их долю приходится 5...…25 % от всего объема растущего дерева. 
У одних деревьев корни уходят глубоко в землю (например, у 
дуба), у других – расположены горизонтально у поверхности 
земли (ель). Ствол, связывающий корневую систему с кроной, 
при жизни дерева служит для проведения из корней в крону 

1.3. Строение древесины

влаги и питательных веществ, из кроны в ствол – органических веществ, выработанных листьями, а также для хранения 
запаса питательных веществ и для размещения и поддержания 
кроны.

Все составляющие дерева в большей или меньшей сте
пени имеют практическое значение. Однако ствол является 
основным источником деловой древесины, к которой относят 
лигноцеллюлозное вещество между сердцевиной и корой дерева, т. е. внутреннюю составляющую, лежащую под корой 
(СТБ N 844-1). На долю ствола в зависимости от породы деN 844-1). На долю ствола в зависимости от породы де 844-1). На долю ствола в зависимости от породы де
рева приходится от 55 до 90 % всего объема дерева. 

В зависимости от породы и климатических условий произ
растания стволы деревьев имеют различную форму, длину (от 
7 до 100 м) и толщину, т. е. диаметр (от 6 до 100 см). В отдельных случаях длина ствола может превышать 100 м (секвойя), 
а диаметр – 3 м (дуб, тополь). Стволы деревьев, выросших в 
лесу, как правило, более прямые и длинные, а выросших на 
открытом месте – короткие, более толстые и с кривизной. 

По высоте ствол тоже имеет неодинаковую толщину: верх
няя тонкая часть ствола называется вершиной, нижняя толстая часть – комлем. Уменьшение диаметра ствола от комля к 
вершине называется сбежистостью (сбегом). Стандарты допускают сбежистость в пределах 1 %. У деревьев хвойных пород 
сбежистость, как правило, меньше, чем у лиственных. Комлевая древесина имеет обычно неправильное строение, обусловливающее у некоторых пород (береза, орех) сравнительно 
красивую текстуру. Из такой древесины можно изготовлять 
элементы отделки, художественные и бытовые изделия.

Древесина как продукт растительного происхождения по 

своему строению является слоисто-волокнистым пористым 
материалом и состоит из многочисленных сросшихся между 
собой элементарных клеток, разнообразных по форме, размерам и вытянутых преимущественно вдоль ствола. Все они 
прочно связаны между собой. Полости клеток могут быть заполнены смолами, камедями (смолистые выделения), тилами 
(греч. tylos – вздутия, утолщения), водой. Из клеток образуются сосуды, сердцевинные лучи, древесная масса.

Глава I. Строение и свойства древесины

Клетки древесины определенным образом группируются 

и вместе с другими структурными элементами (сосуды, сердцевинные лучи, смоляные ходы) формируют ее микро- и макроструктуру. На макроскопическом уровне можно выделить 
заболонную и ядровую древесину, годичные слои, сердцевинные лучи, сосуды, смоляные ходы, сердцевинную трубку, 
сучки, наросты и неразвившиеся побеги. Вследствие слоистоволокнистого строения древесину изучают по трем основным 
разрезам ствола (фото 1.3 вклейки): 

– поперечный, или торцовый, – по плоскости, перпендику
лярной оси ствола и направлению волокон;

– радиальный – продольный, проходящий через сердцеви
ну по радиусу ствола (вдоль сердцевинных лучей);

– тангенциальный – проходящий вдоль ствола на некото
ром расстоянии от сердцевины касательно к годичным слоям 
(перпендикулярно сердцевинным лучам и радиусу ствола). 

Древесина, распиленная в разных направлениях, имеет 

различную текстуру (рисунок) и отличается качественными 
характеристиками.

На поперечном разрезе по сечению от периферии к цен
тру в составе ствола дерева различают кору, луб (волокнистая 
ткань), камбий и собственно древесину, состоящую из заболони, ядра и сердцевины. Кора (наружное покрытие ствола и 
ветвей) по отношению к объему ствола в зависимости от породы, возраста дерева и условий произрастания составляет от 6 
до 25 %. Луб и камбий расположены под корой и представляют 
собой очень тонкие (невидимые невооруженным глазом) слизистые слои. Луб проводит воду с органическими веществами, выработанными в листьях, вниз по стволу. Камбий (лат. 
cambium – обмен, смена) состоит из живых клеток, за счет 
деления которых и происходит рост дерева. Деление клеток 
камбиального слоя начинается весной и заканчивается осенью. Зимой камбий бездействует. Этим обусловлено слоистое 
строение ствола дерева.

Нарастание древесины происходит концентрическими сло
ями относительно сердцевины. На поперечном разрезе ствола 
этот процесс отражается в виде колец, называемых годовыми