Каким образом измеряется твердость паркетной доски? Выбор паркетной доски

L UXURY INFO by ART-STUDIO MJ Эксклюзивные материалы премиум-класса - ценные сорта древесины, экзотические виды кожи, золото, бриллианты и другие уникальные материалы от Арт-Студии MJ

Таблица твердости древесины по Бринеллю

Для определения твердости древесины обычно используют метод Бринелля. Для этого стальной закалённый шарик диаметром 10 мм вдавливают с силой 100 кг в поверхность древесины, измеряют лунку и рассчитывают величину твердости. Чем тверже дерево, тем выше коэффициент.

Таблица твердости пород древесины по Бринеллю (кгс/ммІ).

Твердость древесины в пределах одной породы может отличаться в зависимости от распила (например, плашки радиального распила будут тверже тангенциального). В таблице приведены усредненные значения.

Текстура пород древесины

Плотность древесины

Плотность древесины зависит от влажности и для сравнения значения плотности всегда приводят к единой влажности - 12%. Между плотностью и прочностью древесины существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной.
Величина плотности колеблется в очень широких пределах. По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы:

Породы с малой плотностью (510 кг/м3 и менее): сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ива, ольха, каштан, орех;

Породы средней плотности (550...740 кг/м3): лиственница, тис, береза, бук, вяз, груша, дуб, ильм, карагач, клен, платан, рябина, яблоня, ясень;

Породы с высокой плотностью (750 кг/м3 и выше): акация белая, береза железная, граб, самшит, саксаул, фисташка, кизил.

Плотность древесины (г/см3)

Ударная вязкость характеризует способность древесины поглощать работу при ударе без разрушения и определяется при испытаниях на изгиб. Ударная вязкость у древесины лиственных пород в среднем в 2 раза больше, чем у древесины хвойных пород. Ударную твёрдость определяют, сбрасывая стальной шарик диаметром 25 мм с высоты 0,5 м на поверхность образца, величина которого тем больше, чем меньше твёрдость древесины.
Износостойкость - способность древесины сопротивляться износу, т.е. постепенному разрушению её поверхностных зон при трении. Испытания на износостойкость древесины показали, что износ с боковых поверхностей значительно больше, чем с поверхности торцевого разреза. С повышением плотности и твёрдости древесины износ уменьшился. У влажной древесины износ больше, чем у сухой.
Способность древесины изгибаться позволяет гнуть ее.Способность гнуться выше у кольцесосудистых пород - дуба, ясеня и др., а из рассеянно-сосудистых - бука; хвойные породы обладают меньшей способностью к загибу. Гнутью подвергают древесину, находящуюся в нагретом и влажном состоянии. Это увеличивает податливость древесины и позволяет вследствие образования замороженных деформаций при последующем охлаждении и сушке под нагрузкой зафиксировать новую форму детали.
Раскалывание древесины имеет практическое значение, так как некоторые сортименты ее заготовляют раскалыванием (клепка, обод, спицы, дрань). Сопротивление раскалыванию по радиальной плоскости у древесины лиственных пород меньше чем по тангентальной. Это объясняется влиянием сердцевинных лучей (у дуба, бука, граба). У хвойных, наоборот, раскалывание, по тангентальной плоскости меньше, чем по радиальной.
Деформативность . При кратковременных нагрузках в древесине возникают преимущественно упругие деформации, которые после нагрузки исчезают. До определённого предела зависимость между напряжениями и деформациями близка к линейной (закон Гука). Основным показателем деформативности служит коэффициент пропорциональности - модуль упругости.
Модуль упругости вдоль волокон Е = 12-16 ГПа, что в 20 раз больше, чем поперёк волокон. Чем больше модуль упругости, тем более жесткая древесина.
С увеличением содержания связанной воды и температуры древесины, жесткость её снижается. В нагруженной древесине при высыхании или охлаждении часть упругих деформаций преобразуется в "замороженные" остаточные деформации. Они исчезают при нагревании или увлажнении.
Поскольку древесина состоит в основном из полимеров с длинными гибкими цепными молекулами, её деформативность зависит от продолжительности воздействия нагрузок. Механические свойства древесины, как и других полимеров, изучаются на базе общей науки реологии. Эта наука рассматривает общие законы деформирования материалов под воздействием нагрузки с учётом фактора времени.

Измерения твердости паркетной доски по Бринелю

Профессионалы часто щеголяют терминами, звучащими для обычных покупателей как китайская грамота. Так, одной из значимых характеристик паркетной доски является показатель твердости древесины по

рекомендуют обращать внимание на эту величину, так как именно от нее зависит долговечность и износостойкость пола. Рассмотрим этот параметр подробнее.Бринеллю. При выборе напольного покрытия специалисты настойчиво
Твердость - это свойство материала противостоять деформации и разрушениям при контактном силовом воздействии. Применительно к паркетной доске таким «разрушителем» может стать женский каблук или когти домашнего животного, ножки мебели или падающие тяжелые предметы.

В 1900 году шведский инженер Август Бринелль (Brinell) предложил методику измерения прочности древесины различных пород, получившую наименование «шкала твердости по Бринеллю». Измерение производится следующим образом:

• Испытываемый образец помещается в индентор.
• Шарик из закаленной стали диаметром 10 мм вдавливается в древесину с силой в 100 кг в течение 2-х секунд;
• Образовавшуюся лунку замеряют и по специальной формуле вычисляется индекс твердости.

Опытным путем была получена необходимая информация и сведена в единую таблицу. Благодаря ей любой покупатель без лишних расчетов и долгих размышлений сразу может определить уровень износостойкости приглянувшейся паркетной доски, соответственно, и сферу ее применения. То есть паркет с наименьшим показателем можно устанавливать в комнатах с малой проходимостью. Для помещений с высокой эксплуатационной нагрузкой лучше покупать покрытие с индексом твердости по Бринеллю более 3.

Таблица 1. Твердость разных пород древесины по Бринеллю.

Все значения рассчитываются при влажности 12%. То есть в регионах с повышенным влажностным уровнем воздуха (Приморье, Кавказ, Урал и другие) величины следует подвергать незначительной корректировке.

Особо отметим, что ни одно дерево не выдерживает длительного точечного давления и постоянного воздействия абразивов. К примеру, от тонких ножек тяжелого шкафа на поверхности напольного покрытия образуются невосстанавливаемые вмятины, а когти домашних животных на незащищенной поверхности оставляют вполне явные царапины. Разумеется, любой дефект устраним. Для этого можно воспользоваться шлифовальной машиной или специальными шпаклевочными либо реставрационными составами. Однако разумнее предупредить подобные повреждения:

1) Под ножки мебели подкладывайте отрезы мягкого войлока или приобретите специальные наклеиваемые фетровые накладки.

2) В местах наибольшей проходимости постелите коврик или любое грязезащитное покрытие (ковролин, «травка» и другие).

3) Периодически подпиливайте когти домашних животных.

4) Не используйте для уборки сильноабразивные средства, а для удаления сложных пятен применяйте пятновыводители или очистители для паркета и ламината.

Твердость паркетной доски по методу Янка

Следуя логике, чем тверже материал, тем более устойчив он к различным повреждениям и деформациям. Это утверждение верно и для паркетной доски. От уровня твердости ценной породы древесины зависит стабильность напольного покрытия, степень истираемости, сопротивления нагрузкам, царапинам и т. д.

В 1906 году австрийский ученый Габриэль Янка (Gabriel Janka) проводил серию исследований разных пород древесины и вывел собственный способ определения упругости и прочности этого материала. Впоследствии эта методика получила название «тест твердости Янка». Применяется в основном в США и Канаде, тогда как в европейских странах наибольшее распространение получил его аналог - метод Бринелля.

Исследование проводится при помощи металлического шарика диаметром 0,444 дюйма. В переводе на более понятные для нас величины это 11,28 мм. Измеряется давление, необходимое для того, чтобы вмять в образец древесины этот шар на половину диаметра. По итогам испытания в куске дерева должно образоваться углубление площадью 100 мм 2 .

Поскольку твердость зависит от разновидности распила, испытания проводятся в 4 плоскостях - 2 в тангенциальной и столько же - в радиальной. По итогам высчитывается среднеарифметическая величина, а результат выводится в английской системе измерений, поэтому обозначается как «фунт силы/квадратный дюйм». Однако для лучшего понимания итоговая таблица конвертирована в привычные нам кг/см 2 . Понятно, что чем выше показатель, тем больше прочность и упругость дерева.

Исходя из полученных показателей для различных пород, они распределены на 17 классов твердости.

Таблица 1. Классы твердости

При производстве паркетных полов традиционной считается древесина лиственных деревьев. Такая древесина превосходит породы хвойных деревьев, как по твердости, так и по износостойкости. Древесина лиственных пород подразделяется на местные, растущую в Центральной части Европы и экзотическую привезенную из Африки, Южной Америки, Юго-Восточной Азии. В первую группу входят такие породы деревьев как дуб, бук, ясень, клен, граб и т.п. Во вторую группу можно отнести: тик, мербау, кумару, лапачо, венге, мутению, дуссию и т. д. Так же древесину различных пород отличают по твердости, по плотности, по стабильности, по степени окисления, по выразительности текстуры, по степени усадки и по стойкости к нагрузкам.

Один из основных показателей паркетной доски — это твердость.

Относительная измеряется по методу Бринелля, суть данного метода заключается в следующем. Особым стальным шариком производят вдавливающее воздействие на поверхность древесины с четко определенной силой и точно отмеренное время, после процесса вдавливания производят измерения образовавшейся вмятины, по которому и рассчитывают коэффициент твердости образца дерева. Чем ниже коэффициент, тем меньшую удельную прочность имеет данный вид древесины. Так, у экзотического дерева ятоба индекс твердости составляет примерно семь, а у обычной сосны порядка 1,6-1,8. Помимо сосны малой удельной твердостью обладают так же такие породы как: тополь, ель, пихта, кедр, осина, липа, ольха. Такие породы называют мягкими и при производстве паркетной доски обычно используют в нижнем слое. К породам обладающей средней степенью твердости относятся: лиственница, дуб, ясень, светлый клен, а из экзотических пород ироко, лапачо, падук, и др. К породам с высокой твердостью относятся: венге, граб, семенай, дару-дару, кулин, ятоба, мутения.

Если же Вам нужна паркетная доска, как говорится, на века, то стоит обратить свое внимание не только на относительную твердость древесины, но и на относительную плотность породы дерева из которого сделан верхний слой в паркетной доске. Плотность древесины можно определить как отношение массы дерева к занимаемому ей объему. Так, к примеру, при практически одинаковой твердости в 5 единиц - относительная плотность ореха составляет примерно 600-650 кг/куб. м, а у экзотической породы дерева мутения этот показатель уже будет порядка 800-900 кг/куб. м.

Любая древесина в своем строении имеет волокнистое основание и некую пористость, заполненную более легким материалом или же воздухом. Поэтому, при выборе паркетной доски, необходимо также обращать свое внимание на степень гигроскопичности, другими словами стабильности породы дерева из которой произведена эта доска. Чем меньше дерево впитывает влагу, тем соответственно меньше будет различных проблем возникающих в процессе эксплуатации. Повышенной способностью к впитыванию влаги обладает древесина таких пород как: самшит, бук, черешня, ясень, кемпас. Но это абсолютно не означает, что паркетная доска из такой породы дерева плоха. Если же правильно следить за паркетной доской, в частности придерживаться всех норм уборки и влажности. К примеру, производить уборку только при помощи насухо выжатой тряпки, и поддерживать в этом помещении оптимальную для дерева постоянную температуру. Для большинства напольных покрытий такой температурой считается от 18 до 25°C и относительной влажностью воздуха от 45 до 65%. Контроль температуры и влажности в помещении осуществляется при помощи гидрометра. Относительную влажность в помещениях поддерживают при помощи увлажнителей воздуха.

При выборе паркета покупатель сталкивается со множеством характеристик, ранее ему не знакомых. Одной из них является Твердость по Бринеллю , которая чаще всего используется для оценки твердости полов из разных пород древесины. Иногда в тех же целях применяются и другие методы, например, шкала Янка (широко используется в США).

Автор метода - шведский ученый Юхан Андерс Бринелль, предложивший в 1900 году измерять твердость металлов с помощью вдавливания с определенной силой в их поверхность металлического шарика. Позже метод был применен для определения твердости древесины. По диаметру оставленного шариком отпечатка оценивают степень твердости образца.

В качестве индентора используется шарик из твердого сплава диаметром от 1 до 10 мм, в зависимости от материала исследуемого образца. От него же зависит и степень прилагаемой нагрузки. Для образцов из древесины используется нагрузка в 100 кг и шарик диаметром 10 мм.

Твердость по Бринеллю обозначают HB (BHN, HBS, HBW). Она рассчитывается по формуле:

Где F - приложенная сила;

S - площадь квадрата, в который вписана окружность полученного отпечатка.

Ниже приведены породы древесины и их показатели HB (чем выше число, тем тверже древесина):

Нетрудно заметить, что у хвойных и быстрорастущих лиственных пород твердость гораздо ниже, чем у медленно растущих лиственных пород, например, дуба. Кроме того, показатель твердости древесины зависит от климатических условий, в которых дерево росло, так что у одной и той же породы твердость может варьироваться. К примеру:

• Вишня - от 3,0 до 3,2
• Ясень - от 3,3 до 4,1
• Клен - от 3,2 до 4,2
• Дуб - от 2,9 до 3,7
• Бук - от 2,7 до 4,0
• Береза ​​- от 2,2 до 2,7
• Сосна - от 1,3 до 1,8

Почему нужно знать твердость древесины по Бринеллю?

Эта информация важна, т. к. позволяет судить о прочности и потенциальной износостойкости конкретного продукта, будь то массивная доска , штучный паркет или инженерные конструкции. Чем мягче слой износа паркета, тем легче он будет повреждаться от твердых предметов (например, ножек мебели, каблуков и т. п.) и быстрее изнашиваться с годами.

Особенно это актуально для мест высокой проходимости: прихожих, детских, кухонь. В таких помещениях рекомендуют укладывать паркет, сделанный из пород высокой и средней твердости. Например, бамбуковый паркет для детской.

Обычно производители широко применяют в изготовлении паркета древесину пород средней твердости (дуб, ясень), реже - древесину сверхтвердых пород (ятоба, сукупира, ярра, венге и др.). При этом стоимость массивной доски тем выше, чем тверже древесина, из которой она сделана. Исключение - паркет из бамбука, сверхпрочный, но при этом доступный по цене. Пример: Массивная доска Бамбук Натур от MGK стоимостью 2968 рублей за кв.м.

Для паркетной доски твердость древесины тоже имеет значение, однако нужно иметь в виду, что чем тоньше слой ценной древесины, тем меньшую нагрузку принимает он на себя. Поэтому при производстве шпонированной паркетной доски (ценный слой - 0,5-1,5 мм) в качестве промежуточного слоя используется сверхтвердая HDF-плита, выдерживающая высокие нагрузки.

Таблица твердости древесины. Твердость древесины по Бринеллю (шкала Бринелля)

Значение твердости древесины для каждого вида находится в определенном диапазоне, который в таблице не приводится. Значения столбца "Тест Янка" взяты из англоязычного источника, приведены для образцов древесины 12% влажности (атмосферная сушка).

Твердость - это способность материала сопротивляться пластической деформации или разрушению при местном силовом воздействии; одно из основных механических свойств материалов. Проще - это способность материала сопротивляться внедрению в него другого, более твердого тела. Зависит твердость от структуры материала и других его механических характеристик, главным образом модуля упругости при деформации и предела прочности при разрушении, количественная связь с которыми устанавливается теорией упругости.

Методы измерения твердости делятся на статические(по Бринеллю, Викерсу, Роквеллу, Кнупу) и динамические(по Шору, Шварцу, Бауману, Польди, Морину, Граве). Статическими методами твердость определяют вдавливанием в поверхность материала какого-либо твердого предмета - индентора(металлического шарика, металлического или алмазного конуса), деформацией которого можно пренебречь, или царапанием поверхности образца. Динамические методы основаны на нанесении отпечатка шариком при ударной нагрузке - при ударе или по отскоку от материала свободно падающего бойка или маятника с бойком. Иногда используют метод определения твердость по затуханию колебаний маятника при его контакте с испытуемым материалом, по сопротивлению абразивному изнашиванию, резанию, шлифованию и др.

Таблица твердости древесины является вариацией метода Бринелля и используется для оценки твёрдости древесины. Он заключается в измерении силы, необходимой для вдавливания металлического шара диаметром 0,444 дюйма (11.28мм.) в древесину на половину своего диаметра. Тест твёрдости изобрёл австриец Габриэль Янка (Gabriel Janka, 1864-1932), который исследовал проблемы упругости и твёрдости разных сортов древесины.

Значение твердости древесины для каждого вида находится в определенном диапазоне, который в таблице не приводится. Значения столбца "Тест Янка" взяты из англоязычного источника, приведены для образцов древесины 12% влажности (атмосферная сушка). Следует заметить, что при вычислении результатов берется площадь равная площади сечения шарика по диаметру, то есть ≈100мм2. Согласно же отечественной методике измерений, и данных твердости, приведенных, например, в "Древесиноведении" Перелыгина, берется площадь половины поверхности шарика(≈200мм2), вдавливаемого в поверхность измеряемого образца.

Таким образом, ежели учитывать колебания значений твердости древесины в зависимости от влажности, поверхности измерения(торцовая, тангентальная, радиальная) и условий измерений и вычислений, следует рассматривать приведенные значения в таблице, как сравнительные данные для понимания того, какая древесина тверже.

Что такое твердость древесины по Бринеллю (шкала Бринелля)

В первую очередь твердость древесины зависит от условий произрастания и от породы дерева. Разброс значений может быть весьма значительный даже в пределах одной породы. В России и Европе твердость древесины чаще всего указывают по шкале Бринелля, а в США например по шкале Janka.

Твердость по Бринеллю определяют путем вдавливания в бразец древесины закаленного стального шара диаметром 10 мм с силой в 100 кг. После вдавливания производят замер образовавшегося углубления (кратера) и рассчитывают соответствующий показатель по шкале Бринелля. Воздействие оказывают в течении 30 секунд. Показатель твердости тем выше, чем меньше образовавшаяся лунка по размерам (тем соответственно древесина тверже). Суть этого метода исследования (испытания) заключается в определении способности древесины к внедрению в нее твердых предметов.

На величину твердости оказывают влияние множество факторов: влажность древесины, вид распила (радиальный, полурадиальный, тангенциальный) и другие факторы. Все породы дерева по твердости делятся обобщенно на три группы:

1)мягкие --лиственные породы(напр. осина,ольха,липа)

2) твердые - сибирская лиственница, клен, бук, яблоня, ясень, береза (торцовая твердость от 38,6 до 82,5 МПа).

3) очень твердые - акация, кизил, самшит, граб(торцовая твердость более 82,5 МПа).

Для производства паркета используются породы древесины, у которых твердость по шкале Бриннеля как минимум средняя. Рассчитывают твердость древесины по Бринеллю следующим образом: приложенную нагрузку нужно поделить на площадь поверхности отпечатка.

Твердость древесины одной породы может значительно отличаться в зависимости от распила (плашки радиального распила тверже тангенциального распила). В таблице ниже приведены усредненные значения по ряду пород древесины.

Тест Бринелля (европейский стандарт EN 1534) разработан шведским инженером Йоханом Аугустом Бринеллем в 1900г. С тех пор он является официальным и общепринятым методом определения твердости дерева.

Акация (Acacia)	7.1
Афрормозия (Afrormosia)	3.3
Бамбук (Bamboo)	4.0
Берёза (Betula)	3.5
Берёза карельская (Betula verrucosa)	3.5
Бук (Buche)	3.8
Венге (Wenge)	4.3
Вишня (Cherry)	3.1
Граб (Cárpinus)	3.7
Груша (Pear)	4.2
Дуссия (Doussie)	4.5
Дуб (Oak)	3.7
Зебрано (Zebrano)	4.5
Ипе (Лапачо) (Ipe)	5.9
Ироко (Iroko)	3.5
Кемпас (Kempas)	4.9
Клён (Maple)	4.1
Лиственница (Larche)	2.5
Махагон (Mahagoni)	5.0