Лекция
Строение и свойства древесины. Классификация пород древесины. Пороки деревьев и древесины
Внешние свойства древесины: цвет, блеск, текстура.
Внутренние свойства: прочность, способность удерживать металлические крепления и т. п.
Классификация пород древесины по цвету
Белый | Береза, клен, осина, липа, граб, ель, пихта |
Серый | Грецкий орех, хурма, ясень, ядро белой акации |
Черный | Эбеновое дерево, макасар |
Коричневый светлый | Орех, каштан, карагач, дуб, груша |
Коричневый темный | Орех, палисандр, абрикос, тик |
Красный | Маклюра, падук, махагони, ольха, Аманит |
Бурый | Дуб, карагач, лиственница, кедр, орех, тис, бук, махагони |
Розовый | Груша, бук, ольха, чинара, яблоня |
Желтый | Лимонное дерево, самшит, заболонь белой акации, карельская береза, сосна |
Цвет древесины зависит от двух факторов: места, в котором растет дерево и его возраста. Северная древесина, более блеклая, чем южная древесина. Молодая древесина более светлая, чем старая древесина. Цвет древесины может меняться под воздействием внешних факторов. Цвет древесине придают содержащиеся в ее клетках дубильные вещества. С помощью различных обработок (тонирование, протравливание, пропаривание) цвет древесины может быть скорректирован.
В зависимости от структуры древесины у нее есть некоторый блеск, который при необходимости можно усилить (полировка, лакирование, вощение и т. д.). Степень блеска зависит от породы, плоскости разреза, наличия сердцевинных лучей. Самые «матовые» породы – осина, липа, тополь. Наиболее сильно блестит – белая акация, дуб, платана, ильма, бук, клен.
Текстура зависит от ширины годичных колец, разницы в цвете сердцевины (ядра) и более молодых наружных слоев (заболони), наличия или отсутствия крупных сосудов и сердцевинных лучей, расположения волокон. Характер текстуры зависит от направления распила дерева, который бывает:
Поперечный (торцовый). Годичные кольца в виде кругов.
Радиальный. Годичные кольца в виде прямых линий.
Тангенциальный. Годичные кольца в виде извилистых линий.
Разновидности текстур по особенностям рисунка
Штриховой рисунок (мелкокрапчатый) – мелкие однородные штрихи. Получается при разрезе сердцевинных лучей. Такой текстурой обладает дуб, бук, чинара.
Муаровый рисунок – волнообразный отлив. Получается на радиальном разрезе. Такая текстура характерна для волнистой березы, красного дерева. Такие узоры часто используют в растительных орнаментах и пейзажных композициях.
Полосатый рисунок – чередование светлых и темных узких либо широких полос. Получается на радиальном разрезе. Такая текстура характерна для красного дерева, хвойных пород, ореха, палисандра.
Волнистый рисунок – . Получается на радиальном разрезе. Такая текстура характерна для ясени и березы.
V - образный рисунок – расходящиеся от основания полосы. Получается вследствие тангенциального разреза годичных слоев. Такая текстура характерна для всех пород с различной окраской.
Криволинейный рисунок или раковинный рисунок – напоминает раковину и состоит из пятен и перепутанных линий. Получается на тангенциальном разрезе. Такая текстура характерна для ясени, карагача.
Листообразный рисунок – характеризуется линиями неправильной формы. Виден на тангенциальном разрезе.
Рисунок «птичий глаз» – сочетание линий и пятен. Такая текстура характерна для клена, ясеня, карельской березы, украинского тополя.
Наплывные рисунки – сплошной рисунок из перепутанных линий и пятен. Такая текстура характерна для капов и наплывов.
Прочность древесины определяется собственно породой древесины, влажностью, плотностью, наличием пороков и направлением действия нагрузки. Самое заметное влияние на прочность древесины оказывает связанная влага, т. е. та влага, которая пропитывает клеточные оболочки. По мере увеличения количества связанной влаги прочность древесины становится меньше. Когда количество влаги переходит предел гигроскопичности (ПРЕДЕЛ НАСЫЩЕНИЯ ВОЛОКОН = 28-30% ВЛАЖНОСТИ), влажность перестает оказывать влияние на прочность.
Упрощенная модель поперечного сечения древесины
СВОБОДНАЯ ВОДА => внутри капилляров
СВЯЗАННАЯ ВОДА => внутри стенок клетки
Итак, влага в древесине бывает свободной и связанной. Особенностью свободной влаги является то, что она испаряется из дерева очень легко. Связанная же влага испаряется медленно, и если не прибегать к помощи специальных технологий, то для сушки древесины понадобится несколько лет (»3года). При испарении свободной влаги уменьшается только тяжесть древесины, а при испарении связанной влаги – объем древесины (линейные размеры). Имеет место, когда свободная вода полностью удаляется из древесины, а в древесине остается только связанная вода. С этого момента древесина начинает усыхать. Уменьшение линейных размеров древесины при высыхании неодинаково в различных направлениях:
вдоль волокон - 1мм на метр длины;
поперек волокон от коры к сердцевине – 3…5см на метр длины;
поперек волокон по окружности годичных колец – 6…10см на метр длины.
По величине усушки российские древесные породы делят на:
малоусыхающие (ель, пихта, кедр, белый тополь);
среднеусыхающие (дуб, вяз, бук, осина, ясень, черный тополь, мелколистная липа);
сильноусыхающие (клен остролистный, граб, сибирская и даурская лиственница, белая и плакучая березы).
Детали и изделия, изготовленные из древесины с повышенной влажностью, рассыхаются, коробятся, что ухудшает их эксплуатационные качества. Для того чтобы этого не происходило, древесину необходимо сушить до определенной влажности, соответствующей условиям эксплуатации изделий. На предприятия древесина, как правило, поступает с повышенной влажностью. Минимальная влажность древесины растущего дерева бывает зимой, а максимальная ранней весной. У лиственных пород увеличение влажности от центра к периферии незначительное в нижней части ствола. У хвойных пород оно более существенно, особенно у сосны (влажность ядра сосны меньше, чем заболони в три раза). Влажностью древесины называется общее количество воды (сок-вода и минеральные вещества, поступающие в дерево из почвы), находящиеся в древесине, выраженное в процентах к массе абсолютно сухой древесины, высушенной при температуре 105 °С.
Коробление древесины возникает в основном вследствие неравномерности усушки древесины в тангенциальном и радиальном направлении: в тангенциальном – в 1,5…2 раза; в радиальном – на 0,1…0,2%.
Изгиб материала при сушке, например, доски можно образно представить как стремление годичных колец к распрямлению. Сердцевинная доска совершенно не коробится, она усыхает по краям и подвержена растрескиванию. Доски, расположенные по обе стороны от сердцевины, центральные, меньше трескаются при сушке, так как у них перерезаны все годичные слои.
Требования к влажности древесины в изделиях приведены в таблице:
Влажность свежесрубленной древесины
Порода древесины | Влажность, % | ||
Ядра или спелой древесины | Заболонной древесины | Средняя | |
Сосна | 30…40 | 100…120 | 88 |
Ель | 30…40 | 100…120 | 91 |
Лиственница | 30…40 | 100…120 | 82 |
Осина | -- | 80…100 | 82 |
Береза | -- | 70…90 | 78 |
Определение влажности древесины
В практике применяются следующие способы определения влажности:
Весовой. При весовом способе от доски (контрольного образца) на расстоянии от торца мм отпиливают секцию влажности толщиноймм, тщательно очищают от заусенцев, опилок и взвешивают, записывают результат в журнале, а секцию помещают в сушильный шкаф с температурой до 103 °С. Через 6 часов сушки секцию взвешивают и массу записывают в журнал, затем вновь сушат и через каждые 2 ч после сушки взвешивают. Если после повторных взвешиваний масса секции не меняется, это означает, что секция высушена до абсолютно сухого состояния с влажностью W0 = 0% и массой Р.
Первоначальную абсолютную влажность древесины образца определяют по формуле:
W = (Pн - Рс) : Рс * 100%, где W - первоначальная влажность, %;
Рн и Рс - начальная масса и масса в абсолютно сухом состоянии образца. Следовательно, абсолютная влажность материала есть отношение массы образца с находящейся в нем влагой к массе этого материала в абсолютно сухом состоянии, выраженное в процентах.
Электрический
Широкое распространение получили электровлагомеры ЭВА-2М, определяющие влажность в диапазонах 7 - 60%. Иглы датчика каждого из приборов заглубляются в пиломатериал, и по шкале соответственно установленному диапазону определяют влажность.
Метод взвешивания контрольных образцов
Также проверку текущей влажности в процессе сушки можно проводить методом взвешивания контрольных образцов длиной не менее 1000 мм, которые также выпиливают из досок, подлежащих сушке, на расстоянии мм от торца, очищают от коры, заусенцев, опила, после чего торцы окрашивают краской. Образец взвешивают с точностью до 5г.
Требования влажности древесины и величина усушки пилопродукции определяются следующими ГОСТами: ГОСТ 475, имеющих нужное оборудование и приборы. В камерах СТ ГОСТ 23166, ГОСТ 8242, ГОСТ 4981, ГОСТ 6782.1
Механические свойства характеризуют отношение древесины к воздействию внешних сил, которые различаются по виду вызываемых ими деформаций: растяжение, сжатие, изгиб, сдвиг, кручение и т. д. По характеру действия сил различают нагрузки статические и динамические. Напряжение при котором материал разрушается называют пределом прочности. Предположим, что образец древесины с площадью сечения в 1м2 сжимался и при силе 40 мН он разрушился. Это нагрузка и будет пределом прочности древесины сжатию в Н/м2 (Па). Материалу же надо давать такие нагрузки, которые вызывают напряжение, составляющее только некоторую часть предела прочности, и, следовательно, не разрушают его. Такое напряжение называют допускаемым напряжением.
Растяжение. Древесина с прямыми волокнами и без сучков выдерживает растяжение лучше, чем другие механические воздействия. Предел прочности древесины при растяжении вдоль волокон в среднем для всех пород составляет около 120 МПа, а поперек волокон в 20…30 раз меньше.
Твердость.
Твердостью называется способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. Твердость торцовой поверхность выше тангенциальной и радиальной на 30% у лиственных породи на 40 % - у хвойных. На величину твердости оказывает влияние влажность древесины. При изменении влажности на 1% торцовая твердость изменяется на 3%, а тангенциальная и радиальная - на 2%.
По степени твердости все древесные породы при 12% - ной влажности модно разделить на три группы:
А) мягкие (торцовая твердость 38,6 Мпа и менее) - сосна, ель, кедр, пихта, тополь, липа, осина, оьлха,
Б) твердые (торцовая твердость от 38,6 до 82,5 МПа) - лиственница сибирская, береза, бук, вяз, ильм, карагач, клен, яблоня, ясень,
В) очень твердые (торцовая твердость более 82,5 МПа) - акация белая, береза железная, граб, кизил, самшит.
Твердость древесины имеет существенное значение при обработке ее режущими инструментами: фрезеровании, пилении, лущении, а также в тех случаях, когда она подвергается истиранию при устройстве полов, лестниц перил.
Порода древесины | Средняя плотность при 15%-ной влажности, кг/м3 | Коэффициент усушки, % | Прочность при 15%-ной влажности, МПа | Твердость при 15%-ной влажности, МПа | ||||
В радиальной плоскости | В тангенциальной плоскости | При сжатии вдоль волокон | При поперечном изгибе | При растяжении вдоль волокон | Торцовая поверхность | Боковая поверхность | ||
Береза | 640 | 0,26 | 0,31 | 44 | 98 | 132 | 38 | 30 |
Дуб | 720 | 0,18 | 0,28 | 51 | 96 | 126 | 61 | 48 |
Ель | 460 | 0,14 | 0,24 | 38 | 72 | 105 | 22 | 17 |
Лиственница | 680 | 0,25 | 0,39 | 50 | 95 | 126 | - | - |
Сосна | 530 | 0,18 | 0,33 | 43 | 78 | 113 | 20 | 24 |
Ясень | 710 | 0,19 | 0,30 | 50 | 113 | 163 | 72 | - |
Липа | 510 | 0,26 | 0,39 | 38 | 67 | 114 | - | - |
Технологические свойства древесины: способность древесины к гнутью, сопротивление раскалыванию, износостойкость, способность удерживать в себе металлические крепления.
Чем выше плотность древесины, тем больше сопротивление выдергиванию гвоздя или шурупа. Влажность облегчает забивание гвоздей в древесину, а сухая древесина хуже удерживает в себе гвозди, чем влажная. Влажная древесина больше подвержена износу.
Приложение:
Представление о строении древесины дает микроструктура. При рассматривании тонких срезов древесины под микроскопом оказывается, что она состоит из разнообразного рода клеток, образованных отложениями камбиального слоя. Живые клетки камбия состоят из нежной оболочки, наполненной протоплазмой (жидкое прозрачное вещество, содержащее кислоты, неорганические соли, воду, белки и др.). По достижении определенной зрелости протоплазма высыхает, клетка умирает и сохраняется лишь отвердевшая оболочка ее – годичный слой. Из таких мертвых клеток разнообразной величины и формы и состоит вся древесина, формирующаяся из годовых колец. Группа клеток, имеющих одинаковое назначение, называется тканью. Ткани древесины подразделяются на три вида: запасающую, проводящую (сосудистую) и опорную (механическую). На рис.1.2 представлены микрозлементы древесины, включающие следующее:
Запасающая ткань состоит из коротких запасающих клеток и служит для накопления и хранения питательных веществ. Проводящая ткань состоит из вытянутых тонкостенных клеток с широкими внутренними просветами. Длина сосудов в зависимости от породы дерева в среднем составляет от 100 мм и более, а диаметр до 0,5 мм. Опорная ткань состоит из длинных толстостенных клеток с малыми внутренними просветами и заостренными концами. Чем больше этой ткани, тем древесина плотнее. Длина таких клеток составляет более 1 мм, ширина – до 0,2 мм. Концы опорных клеток прочно соединяются друг с другом и оказывают надлежащее сопротивление разрыву, сжатию и изгибу. В лиственных породах они довольно равномерно распределены по годичному слою. В хвойных породах они заменяются толстостенными подводящими клетками.
Чем уже годовые слои у хвойных пород, тем древесина плотнее. У лиственных пород, наоборот: чем шире годовые слои, тем древесина плотнее, тверже (ясень, дуб и др.).
ПЛОТНОСТЬ ДРЕВЕСИНЫ т/м3
|
Прочность
Прочностью называется способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Она зависит от направления действующей нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков и характеризуется пределом прочности - напряжением, при котором разрушается образец.
Различают основные виды действия сил: растяжение, сжатие, изгиб, скалывание.
Предел прочности при растяжении. Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон всех пород составляет 130 МПа. На прочность при растяжении вдоль волокон оказывает большое влияние строение древесины. Даже небольшое отклонение от правильного расположения волокон вызывает снижение прочности.
Прочность древесины при растяжении поперек волокон очень мала и в среднем составляет 1/20 часть от предела прочности при растяжении вдоль волокон, т. е. 6,5 Мпа.
Предел прочности при сжатии.
При сжатии вдоль волокон деформация выражается в небольшом укорочении образца.
Прочность древесины при сжатии поперек волокон ниже, чем вдоль волокон, примерно в 8 раз.
|
Рис.1.2 Микроэлементы древесины:
а – волокно из коротких запасающих клеток; б – запасающие клетки; в – членик сосуда; г – клетка механической ткани; д – тонкостенная трахеида; е – толстостенная трахеида.
В хвойных породах главную роль играют правильно расположенные вдоль ствола древесины радиальными рядами замкнутые удлиненные клетки (волокна), служащие для проведения воды и растворенных в ней неорганических солей. Такие клетки называют трахеидами, которых в хвойных породах находится до 95% объема древесины. Длина трахеид до 10 мм, толщина – до 0,05 мм. Тонкостенные трахеиды заменяют собой сосуд, а толстостенные – волокна опорной (механической) ткани. У ряда деревьев хвойных пород имеются смоляные ходы, в которых накапливается смола, увеличивающая стойкость древесины против загнивания. Диаметр смоляных ходов в среднем 0,1 мм, которые составляют около 1% объема древесины. Строение лиственных пород более сложное, чем у хвойных. Сердцевинные лучи развиты больше и достигают 160 мм в высоту, а ширина лучей изменяется от 0,015 до 0,6 мм. Микроструктура древесных пород показана на рис.1.3.
Пороки древесины.
Пороками древесины пиломатериалов называются отклонения от нормального строения и вида, а также различные повреждения, снижающие ее технические свойства, благодаря которым она становится ограниченно используемой в производстве тех или иных изделий. Основные из них:
Сучки; Трещины; Гниль; Свилеватость; Косослой; Червоточина; Крень. Некоторые из них представлены на рис.1.4. Пороки древесины, образовавшиеся во время роста дерева, называют первичными, а образовавшиеся при ее обработке, хранении, перевозке и т. д. – вторичными.
Сучки. Сучки в древесине неизбежны. Всякий сучок берет свое начало от сердцевины дерева и растет в нем до момента отмирания вследствии затенения от верхних ветвей. Отмершая ветвь отламывается, а оставшийся в стволе сучек по мере увеличения диаметра ствола дерева зарастает, т. е. Затягивается древесиной. Несросшийся сучок может быть твердым и выпадать из пиломатериала, такие сучки называют роговыми.
В природе существуют табачные сучки, которые образуются при полном или частичном разложении в темно-коричневую или светлую массу, растирающуюся пальцами в порошок. Они называются глазками и бывают светлыми и окрашенными.
Сучки нарушают однородность строения древесины, особенно хвойной. Своим присутствием они искривляют волокна и годичные кольца, затрудняют механическую обработку древесины. В лиственных породах встречаются следы неразвивающихся почек диаметром около5 мм.
Трещины. Трещиной называется щель, образующаяся от разрыва волокон вдоль ствола. Трещины бывают наружные и внутренние. В поперечном строении ствола они имеют направление по радиусу. Причина их образования – сильные морозы, вследствие которых наружные, более охлажденные слои дают трещину. От качания ствола ветром образуются внутренние трещины. В пиломатериале трещины образуются от неправильной сушки в сушильных камерах.
Гниль. Это повреждение дереворазрушающими микроорганизмами – грибами (паразитами). Благоприятное развитие грибов происходит при температуре от15 до 25С, при влажности древесины от 30 до 60%. При температуре 60С грибы погибают. Грибы, вызывающие синеву, плесень и т. п., отрицательно влияют на склейку древесины, поэтому пораженная грибом синевы древесина должна пройти камерную сушку. Некоторые вещества, находящиеся в древесине, оказывают задерживающее влияние на развитие грибов (дубильные вещества, смола). Поэтому менее подвержена грибковому повреждению древесина дуба, лиственницы, более подвержена древесина сосны, ели и особенно березы, липы, бука, ольхи.
Свилеватость. Свилеватостью называется неправильное строение древесины, заключающееся в волнистом и путаном расположении волокон, встречающееся главным образом в комлевой части ствола. Свилеватая древесина трудно поддается строганию, раскалыванию, но несмотря на это, свилеватую древесину широко применяют в столярном производстве.
Косослой. Косослоем называется винтообразное направление волокон от комлевой части ствола к вершине. Пороком считается такое отклонение, когда волокна делают полный оборот по винтовой линии на 1,5-2 м длины ствола.
Косослойная древесина склонна к короблению и растрескиванию. Наклон волокон в пиломатериале измеряют в наиболее типичном месте общего направления волокон по величине отклонения а от линии, параллельной продольной оси доски, отнесенной к длине l, равной 1 м, т. е. H=a/l·100%. Косослой более 5% снижает прочность древесины. См. рис.1.4(в).
Червоточина. Червоточина представляет собой следы разрушения древесины жучками, червями и другими насекомыми, проделывающими в растущем или срубленном дереве ходы в различных направлениях. Червоточина бывает поверхностной, неглубокой и глубокой. При поверхностной червоточине углубления бывают до 3 мм, неглубокой – 15 мм, глубокой – более 15 мм и даже сквозной.
Крень. Кренью называется ненормальное утолщение годичных слоев, превращающих ствол в поперечном сечении в долевую форму яйца, вследствие чего сердцевина располагается не в центре ствола. Крень неблаготворно влияет на прочность материала и вызывает значительное коробление его. Крень образуется преимущественно в ели и имеет более заметно выделяющуюся окраску древесины.
Примерные нормы допускаемых пороков древесины.
Наименование пороков | Нормы допускаемых пороков в зависимости от класса прочности модельных комплексов | |
Iкласс | IIкласс | IIIкласс |
Сучки, сросшиеся размером до 25 мм | Допускается не более 3-4 штук на1 м длины. | |
Сучки выпадающие и табачные | Не допускается | Допускается в том же количестве, как и сросшиеся; для бука, березы, ольхи – не допускается |
Трещины | Допускаются мелкие трещины на пластях и кромках глубиной в 1/6 толщины | Допускаются несквозные глубиной и общим протяжением по длине не более 1/3толщины и длины пиломатериала; с торцов допускаются сквозные трещины длиной не более 150 мм. |
Гниль | Не допускается для всех пород древесины | |
Свилеватость | Не допускается | Допускается |
Косослой | Не допускается | Допускается при условии отклонения волокон в пиломатериале, не превышающем 5% от прямого слоя; для бука, березы и ольхи отклонение не должно превышать 3%. |
Червоточина | Не допускается | Допускается на вспомогательные части моделей и стержневых ящиков в виде каркасов, шпонок и др. из пород древесины сосны и ели. В остальных породах не допускается. |
Крень | Не допускается | |
Приложение
Породы древесины
Породы древесины – это род и вид многолетнего древесного растения. Породы бывают хвойные (сосна, пихта, ель, кедровая сосна и т. д.) и лиственные (береза, дуб, липа и т. д.).
Породы древесины обладают собственными качественными показателями, такими как цвет, текстура, твердость, коэффициент линейного и объемного расширения.
Цвет древесины зависит от породы дерева, возраста и климатических условий местности, и обусловлен содержащимися в ней дубильными, красящими и смолистыми веществами.
Текстура древесины — это рисунок, образованный волокнами и слоями древесины и обусловленный особенностями структуры дерева. По цвету и текстуре определяют породу древесины.
Дуб
Ботаническое название - Quercus sp. pl., семейство буковых. Немецкое название - Eiche, английское - Oak, итальянское - Quercia Rovere. Отличается большим разнообразием, т. к. насчитывает в общей сложности около 200 разновидностей.
Дуб - древесина, традиционно использующаяся в России для изготовления паркетных и досчатых полов, а также изготовлении мебели. Дубовая мебель считается самой красивой и прочной, кроме того, плотная древесина позволяет украсить детали рельефной резьбой. Также прочность и твердость древесины способствует изготовлению мелких крепежных, но в то же время прочных соединений. Дуб - одна из немногих пород древесины, из которой можно сделать гнутые детали различного радиуса. Из-за высокого содержания в древесине дубильных веществ дуб считается самой устойчивой к гниению из всех лиственных пород.
Кольцесосудистая порода. Порода желтовато-коричневого цвета с сероватым или зеленоватым оттенком, заболонь узкая, светло-желтая, текстура крупная, ярко выраженная. Зрелая древесина имеет оттенки от светло-коричневой до желтовато-коричневой. Со временем дуб немного темнеет, что придает оттенок благородной старины длительное время находящемуся в эксплуатации, но хорошо ухоженному полу. Текстура древесины дуба красивая, выраженная - сердцевинные лучи и годичные слои хорошо видны на всех срезах. Древесина дуба высыхает сравнительно медленно, при ускоренной сушке склонна к трещинообразованию.
При ускоренной сушке древесина дуба склонна к образованию трещин.
Древесина дуба обладает высокой прочностью, твёрдостью, долговечностью и устойчивостью к гниению.
Плотность дуба около 700 кг/м3, твёрдость от 3,7 до 3,9 ед. по шкале Бринеля.
· Клен
Клен — безъядровая заболонная порода. Заболонь практически не отличается от зрелой древесины. Древесина у него белая с переливчатым блеском, иногда слегка розоватая или желтоватая. Темная полоска, проходящая вдоль границ годичных слоев, делает их различаемыми на торцовом разрезе. Хорошо заметны узкие сердцевинные лучи буроватого цвета. На радиальном разрезе лучи похожи на сплошную мозаику из блестящих пятен и ленточек, придающих древесине своеобразную шелковистую рябоватость. Особенно хорошо видна эта рябоватость на радиальном сколе. И если скол поворачивать под различными углами к источнику света, то на нем будет возникать переливчато-мерцающий блеск. На тангенциальном разрезе сердцевинные лучи в виде чечевичек, а на поперечном — узких полос. У древесины клена иногда можно встретить ложное ядро зеленовато-серого цвета с темными полосками, вызванное поражением древесины грибком. Клен склонен к трещинообразованию.
Плотность клена - приблизительно 570 кг/м3, и твердость является средней: по шкале Бринелля -
· Ясень
Ясень — ядровая порода с широкой розоватой или желтоватой заболонью. Ядро светло-бурое с оливково-коричневым оттенком. Переход от заболони к ядру расплывчатый. Годичные слои наиболее четко различаются на торцовом и тангенциальном разрезах. На радиальном срезе видны сердцевинные лучи. Древесина ясеня вязкая и прочная, твердая и эластичная, почти не склонная к растрескиванию, стойка к гниению. Заболонь особо ценится при изготовлении паркета благодаря красивой структуре и цвету. В ранней, весенней части древесины в несколько рядов расположены крупные сосуды. На торцовом разрезе они видны в виде точек, так же, как у дуба и напоминают булавочные уколы. Только у ясеня сосуды менее крупные. На радиальном и тангенциальном разрезах сосуды очень отчетливо видны в виде неглубоких штрихов-желобков. В поздней, более темной древесине годичного слоя на торце видны мелкие светлые крапины, расположенные хаотично. По мере приближения к границе годового слоя мелкие сосуды группируются в небольшие извилистые черточки. Отшлифуйте мелкой наждачной бумагой торцовый срез древесины. На ней четко обозначатся годовые слои. В каждом слое темная полоска шоколадного цвета чередуется с охристой, почти белой полоской раннего слоя. Сухой щетинной кистью тщательно смахните мелкую древесную пыль - рисунок потеряет контрастность. Что же произошло? Объяснение очень простое. При шлифовании мелкие частицы древесины забили крупные сосуды ранней древесины, и оттого этот слой выглядел почти белым, контрастно выделяясь рядом с темным поздним слоем. Выразительная и очень декоративная текстура ясеня, которую вы видите на мебели и других изделиях, прежде всего обязана существованию крупных сосудов. Древесина ясеня прекрасно принимает различные протравы и красители, особенно глубоко они проникают в древесину через крупные сосуды. Прокрашивание делает текстурный рисунок ясеня более контрастным. Более рыхлый ранний слой годового кольца становится намного темнее позднего. Но в то же время из-за крупных сосудов намного усложняется процесс лакирования ясеневой древесины. Прежде чем приступить к лакированию, необходимо заполнить поры древесины. Легко гнется под паром или нагревом, но может принять волнообразную форму. Белый ясень может использоваться как замена (по внешнему виду) красного дуба.
Широкое применение ясеня обусловлено, прежде всего, качествами его древесины: прочная, вязкая, долговечная, стойкая к загниванию, с красивым текстурованным рисунком, которая при усушке мало коробится и хорошо гнется при распаривании. Ясень превосходит дубовую древесину по твердости, но при этом очень эластичен.
Плотность ясеня может быть разной, но в среднем - около 670 кг/м3. Твердость является средней: по шкале Бринелля.
Береза (Betula)
Безъядровая заболонная порода. Цвет древесины белый, с желтым или красноватым оттенком. Красная береза используется, чтобы сымитировать дуб в мелком масштабе. Желтая береза может использоваться как замена клена. Заболонь сливочно-белая, а сердцевина очень бледного коричневого цвета. Сердцевинные лучи узкие, различимы только на радиальном срезе. Годичные слои различаются слабо. Древесина умеренно твердая, однородная по плотности, хорошо обрабатывается. Кроме того, древесина березы хорошо пропитывается химическими веществами, прекрасно удерживает лаковое покрытие. Береза отличается малой раскалываемостью, легко поддается имитации под ценные породы, прекрасно окрашивается и полируется, дает возможность делать мелкую рельефную резьбу. При работе необходим острый инструмент. Древесина березы подвержена короблению и загниванию. Наиболее ценной для изготовления паркета и мебели считается карельская береза, имеющая особенно красивую текстуру и цвет. Паркет из берёзы слегка блестит.
Карельская берёза относится к особой форме березы бородавчатой. Растет одиночно или небольшими группами. Это невысокое дерево до 5-7 метров высотой, изредка кустовидной формы. Ствол карельской берёзы имеет неровности в виде бугорков или шарообразных вздутий. Древесина на стволе отличается оригинальным рисунком, который напоминает мрамор. По этой причине используется при изготовлении мебели, сувениров.
Карельская береза растет медленнее обыкновенной, и свои характерные признаки может проявить не в первые годы жизни, а через несколько десятков лет, причем с годами эти признаки усиливаются.
Только из 5-7 процентов семян вырастает дерево, имеющее признаки карельской березы. Из остальных вырастает самая обыкновенная береза.
Ценность карельской березы заключается в ее необычайно красивой древесине, сходной по стоимости с древесиной тропических пород деревьев. За последние двадцать лет цена на карельскую березу повысилась в несколько десятков раз. К тому же в международной торговле ее измеряют не кубометрами, как у других деревьев, а килограммами. После обработки карельская береза имеет цвет от кремового до темно-желтого с причудливым рисунком, напоминающим мрамор. Древесина хорошо полируется, очень твердая и вязкая. Во всем мире карельскую березу можно найти в природе лишь в Карелии и местами в странах Балтии, в том числе и в Эстонии. Сплошных зарослей она не образует, и найти отельные экземпляры среди обычных берез может только опытный лесник по едва различимым утолщениям на стволе и ветвях.
Отмечено, что карельская береза растет вблизи поселков и вообще в местах, испытывающих влияние человеческой деятельности. А согласно финским народным приметам, она растет не дальше тех мест, где еще слышен звон церковного колокола. На гектаре плантации можно вырастить 2-2,5 тысячи сеянцев, из которых в конце концов оставляют для окончательного роста 400-500 деревьев. Владелец посадок должен следить, чтобы в первые годы 
высаженные растения не угнетались сорняками, а затем другими быстрорастущими деревьями как ива, ольха и обычная береза. Карельская береза – очень светолюбивое растение. Для получения возможно более прямых и пригодных для изготовления фанеры бревен деревья каждые пять лет очищают от излишних и усохших веток, и так до достижения промышленной спелости, которая на хороших землях достигается к 30-35 годам, и при этом диаметр дерева составляет примерно 20 сантиметров. Но каждый энтузиаст-лесовод должен помнить, что карельская береза, как и другие ценные породы деревьев, является товаром, испытывающим влияние моды, и цена на него реагирует на изменение спроса и предложения. Карельская береза во всем мире является большой редкостью, ее древесина на протяжении сотен лет постоянно в цене, а неизменный рост этой цены за последние двадцать лет говорит сам за себя.
Истинная ценность карельской березы выясняется, к сожалению, только после спиливания дерева – цена за килограмм древесины 
определяется ее текстурой, естественным рисунком. Но даже для ученых не совсем ясно его происхождение – заключается ли дело в вирусной болезни растения, либо в генетической мутации, во влиянии условий произрастания, космическим излучении или каких-то других аномалиях. Поэтому лесоводу, занимающемуся разведением саженцев карельской березы, неизвестно, что на самом деле из них вырастет. Агроном Тартуской школы лесоводства Андрес Туви тоже хотел бы знать, какие свойства клона проявляются у растения, что на это может повлиять, и как передается дальше по наследству текстура дерева.
Из саженцев карельской березы привезенных в Тарту с их родины, Карелии, за тридцать лет наблюдений одна часть погибла по неизвестным причинам, а у другой полностью отсутствуют характерные признаки этого вида, хотя таковые были в исходном материале.
“Может быть, на излишне плодородной почве из них и вырастает совершенно прямослойное дерево”, - полагает директор Тартуской школы лесоводства Альвар Петерсон. И может случиться, что полученный результат будет сильно отличаться от ожидаемого. Главный специалист по лесозащите и лесоразведению Вахур Сиимон на основании своего опыта утверждает, что лишь кустарниковые формы легко распознаваемы. А глядя на годовалые сеянцы карельской березы очень трудно сказать, имеем ли мы дело именно с “денежным деревом”.
Лесники знают, что посадка березы должна быть очень точно спланирована по времени. В противном случае растения просто засохнут. Создание плантаций карельской березы – дело совсем не простое и не дешевое.
В зависимости от степени подготовки почвы и от выбора растений необходимо считаться со стоимостью гектара посадок от 19 до 32 тысяч крон. Обычно владелец вспахивает землю и покрывает планируемые ряды растений пленкой, а внутрь пленки помещает растения. В этом случае значительно уменьшаются затраты труда на уход за растениями, а пленка помогает поддерживать влажность. Высаживая молодняк без тщательной подготовки почвы и не заботясь об уходе, можно получить в результате лишь потери и неудачи. Эда Тетлов, специалист Центра по лесозащите и лесоразведению сказала, что из высаженных прошлой весной саженцев березы к осени оказалось здоровыми лишь 13 процентов, частично поврежденными 72, и 15 процентов растений погибло.
Посадкам карельской березы причиняют вред как грибковые заболевания, так и насекомые, дикие животные (косули), грызуны (мыши), а также засуха.
Борьба с вредителями вызывает дополнительные расходы, но не может гарантировать стопроцентной защиты. Уход за растениями требует настойчивости, чтобы другие породы деревьев не заглушали посадки. С обычной березой или с серой ольхой карельская береза конкурировать не в состоянии, поэтому на плодородных участках результат с большой долей вероятности может оказаться отрицательным. Неотъемлемой частью ухода за посадками карельской березы является вырубка негодных растений и своевременная очистка стволов, что особенно способствует выходу более длинномерного, свободного от пороков сырья для получения фанеры. Эти работы требуют умения и опыта.
Бук
По популярности использования при производстве паркета и паркетной доски - второй после дуба. Ботаническое название - Fagus sylvatica. Немецкое название - Rotbuche, английское - Beech, итальянское - Faggio. Широко распространен в Европе, традиционно применяется для изготовления паркетных полов.
Безъядровая спелодревесная порода. Древесина бука прочная, твердая и гибкая, с красивой однородной структурой, легко поддается обработке. Имеет прямую, но грубую текстуру со слабопористой, но хорошей структурой. Годичные слои и сердцевинные лучи хорошо различимы при любом распиле. Цвет древесины – красновато-белый или желтый. Древесина бука хорошо поддается специальной тепловой обработке (сушка и пропаривание), выравнивающей его окраску и сдвигающей ее в сторону более красных тонов (так называемый "дымчатый бук"). Древесина прочная и твердая с красивой однородной текстурой, хорошо гнется, но подвержена загниванию. Недостатком древесины бука является восприимчивость к загниванию. Древесина бука обладает высокой гигроскопичностью – поэтому быстро реагирует на изменения температуры и влажности, усыхает и сильно коробится. Кроме того, бук ломкий. Сердцевина и заболонь развиты по-разному, и поэтому не должны использоваться вместе. Бук — широко используется в изготовлении паркетных полов. Незначительная ценность для судомоделирования.
Липа (Tilia americans)
Безъядровая порода, также известная как американская липа (универсальная древесина резчиков по дереву). Европейские разновидности более твердые. Древесина белая, с легким розоватым оттенком с прямой текстурой и прекрасной однородной структурой, которая делает ее идеальной, чтобы морением имитировать в масштабе другую древесину. Обладает довольно острым краем, но осыпается при сверлении и распиливании. Годичные слои заметны слабо, только на поперечном и тангенциальном разрезах. Древесина имеет однородное строение, мягкая, легко режется, мало подвержена тресканию и короблению. Гнется относительно легко, лучше под воздействием пара, так как недостаточно прочна. Шлифуется хорошо, но поверхность требует лакирования. Используется в облицовках внутренних поверхностей саун, в мозаичных работах для крупных и средних бестекстурных вставок в наборных орнаментах. Древесина липы влагоустойчива, мало поддается усыханию, но подвержена червоточению. В судомоделировании (остов корпуса, палубы) используется для постройки корпуса производителями наборов и моделистами, поскольку очень хорошо режется. Используется для корпусов-сэндвичей, составных шпангоутов, изогнутых шпангоутов, обшивки корпуса, настила и оснащения палуб. Необходима аккуратность, чтобы сохранить ровные грани.
Липа среди всех «мягколиственных» пород ценится при изготовлении крупных резных деталей для мебели. Кроме того, это одна из немногих пород древесины, которая не коробится и не трескается при усушке. Липа обладает прочной структурой, которая мало поддается гниению.
Лиственница
|
Занимает 2/3 лесистой площади нашей страны. В России произрастает 14 видов лиственницы, среди которых Сибирская, Корейская, Даурская. Лиственницы больше, чем ели, сосны и пихты вместе взятых. Причём растёт она значительно быстрее этих деревьев (в год на 1 м). Кроме того, у неё самая большая урожайность. Древесина лиственницы отличается прочностью и твердостью, плотность древесины средняя. Стойкость к гниению высокая. Но древесина лиственницы тяжелая, склонна к растрескиванию, легко поддается колке. Древесина обладает характерным скипидарным запахом. Цвет ядра красновато-бурый, заболонь буровато-белая, годичные кольца четко различимы на всех разрезах, древесина мелкослойная.
Только два фактора мешают широкому использованию лиственницы: во-первых, при длительном нахождении в воде она тонет, а, следовательно, возможности сплава ограничены, во-вторых, древесина эта труднее обрабатывается, чем сосна и особенно ель. Она тяжёлая, плотная, её прочность и плотность на 30% больше, чем у сосны. Однако лиственница обладает ценным свойством — она стойка к гниению, особенно в условиях сильного намокания. Сваи, крепи, шпалы, телеграфные столбы, плотины, причалы, опалубка кораблей делаются как раз из этой древесины, причём без специальной пропитки. Кроме того, лиственница — чемпион среди деревьев по морозостойкости. Изделия из неё, найденные в раскопках на Алтае, пролежали 25 веков. Учтём и то обстоятельство, что лиственница является долгожителем. Правда, в некоторой зарубежной литературе долгожителями среди хвойных пород в Европе считаются ель и пихта (до 700 лет), а срок жизни лиственницы и сосны принимается до 300 лет. Но в Саянах встречается лиственница в возрасте до 900 лет. (Самое долгоживущее дерево найдено на американском континенте — таксодий мексиканский, растущий в Санта Мария дель Туле, возраст его около 6000 лет.) О толщине стволов таких деревьев можно судить по тому, что лиственница, посаженная Петром I на берегу Финского залива, имеет ствол в два обхвата. Лиственница, как и сосна, порода ядровая. У неё ярко выраженное большое тёмное ядро, текстура также похожа на текстуру сосны, но более яркая и декоративная, поэтому лиственницу часто применяют для облицовки мебели. При высыхании древесина лиственницы подвержена более сильному растрескиванию, чем сосна и ель. Древесина лиственницы имеет ядро красновато-бурого цвета, резко отграниченную узкую белую или слегка желтоватую заболонь, хорошо видимые годичные слои с четкой внутренней границей между ранней и поздней древесиной, малочисленные и мелкие смоляные ходы. Древесина обладает высокой плотностью (в среднем p12=660 кг/м3) и прочностью, малосучковата, стойка против гниения, имеет красивую текстуру. Древесина легко растрескивается при сушке, раскалывается, труднее других хвойных пород обрабатывается на станках. Для отделки лиственницы применяют в основном нитроцеллюлозные лаки. Применяется в гидротехнических сооружениях, домостроении, спортивных сооружениях, в виде шпал, в производстве мебели, паркета, фанеры, в гидролизной, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.
|
КЕДР (Pinus) – Pine
В род (Pinus) кроме сосны обыкновенной входят и другие виды, в частности, известные под названием кедр. К ним относятся: кедр сибирский или сосна кедровая сибирская (P. sibirica) - Siberian stone pine; сосна кедровая корейская (P. koraensis) - Siberian pine; сосна малорослая или кедровый стланик (P. pumila); сосна кедровая европейская (P. cembra) - Cembran pine. Древесина сосны кедровой имеет ядро светло - или желтовато-розового цвета, не резко ограничена от широкой желтовато-белой заболони. Годичные слои заметные, переход от ранней древесины к поздней постепенный, растушеванный. Смоляных ходов у кедра меньше, чем у сосны, но они более крупные. Древесина кедра мягкая, хорошо обрабатывается в разных направлениях, прочность, как у ели сибирской и пихты сибирской, однако более стойка к гниению, чем древесина обеих этих пород. В столярном деле употребляется для изделий, не подвергающихся большим нагрузкам. Полировку кедрового дерева применяют мало, отделывают его в основном воском. Древесина кедра хорошо обрабатывается режущим инструментом. Кедр - хороший материал для резьбы.
|
СОСНА (Pinus) – Pine
Занимает около 1/6 площади всех лесов России и ближнего зарубежья. Наиболее распространена сосна обыкновенная (P. sylvestris) - Common pine. Следует отметить сосну крымскую (P. taurica), древесина которой отличается от сосны обыкновенной высокой смолопродуктивностью. Древесины сосны имеет слегка розоватое ядро, которое со временем становится буровато-красным, широкую заболонь от желтоватого до розового цвета, хорошо видимые годичные слои с четкой границей между ранней и поздней древесиной, довольно крупные и многочисленные смоляные ходы. Древесина средней плотности (p12=500 кг/м3), достаточно высокой прочности, из-за высокого содержания смолы древесина очень стойка против гниения и воздействию атмосферных явлений., хорошо обрабатывается. Она используется в строительстве, машиностроении, мебельном производстве, на железнодорожном транспорте, в тарном производстве, для крепления горных выработок и др. Широко используется как сырье для химической переработки с целью получения целлюлозы, кормовых дрожжей; лесоматериалы из сосны в больших количествах экспортируются. Сама древесина легкая, удобна в обработке. Мягкая структура древесины позволяет легко впитывать различные красители. Это касается также и лаковых покрытий. При усушке древесина сосны практически не коробится.
Осина обладает мягкой древесиной, в которой мало сучков. Осина хорошо поддается обработке, но из-за ее пористой структуры мелкие детали могут сломаться практически во время их изготовления.
Ольха
Порода безъядровая, заболонная. Древесина белого цвета. На воздухе быстро краснеет и становится бурой. Сердцевидные лучи узкие и незаметны. Годичные слои различаются нечетко. Древесина мягкая и шелковистым блеском, однородная, быстро сохнет и хорошо обрабатывается. Хорошо имитируется под ценные породы. Ольха из всех мягколиственных пород наиболее часто используется при строительстве домов и при изготовлении мебели. Ольха практически не поддается загниванию, и поэтому она часто используется при строительстве срубов колодцев. Малостойкая против червоточин. Также она хорошо используется при строительстве кладовых - она сама не пахнет и не впитывает запах.
Древесина редких пород
Выше мы рассмотрели те породы древесины, которые произрастают у нас. Но в России большой популярностью пользуются и импортные породы, которые чаще всего идут на изготовление мебели и украшений.
Красное дерево произрастает только в тропических лесах. Само понятие "красное дерево" не означает принадлежность к какой-то породе, а представляет совокупность разнообразных пород, древесина которых обладает красным цветом. Древесина красного дерева относится к мягким породам, хорошо поддается обработке, полируется, впитывает лак. Преимущественно используется при отделке мебели и помещения. Из-за своей дорогой цены красное дерево редко когда полностью идет на изготовление мебели.
|
Черное дерево привозится к нам с Мадагаскара, Цейлона, острова Святого Маврикия. Хотя древесина при усушке трескается и хорошо раскалывается, черное дерево считается самым дорогим. Его древесина плотная, однородная, черного цвета. Очень высоко ценится древесина с малозаметными прослойками годичных колец и сосудов. Менее всего ценится древесина с белесоватыми прослойками и выделяющихся на фоне древесины макроструктуры и ядра. Древесина практически не поддается гниению, не коробится при усушке, прекрасно впитывает лак. Единственное, что непозволительно делать с черным деревом, полировать: от этого внешний вид только ухудшается.
Фернамбук используется при изготовлении мозаики. Самыми дорогими считаются скрипичные смычки и дирижерские палочки, сделанные из этого, дерева. При хранении фернамбук способен изменить цвет от желтого с оранжевым отливом до темно-вишневого или даже черного. Его древесина практически не гниет и в сухом виде не поддается короблению. Зато только что срубленное дерево сильно усыхает, трескается и формоизменяется. По тяжести в обработке уступает только эвкалипту.
Контрольные вопросы.
1. Основные свойства пород: Сосна, Ель, Лиственница, Кедр, Дуб, Береза, Карельская береза….
2. Разновидности текстур по особенностям рисунка….
3.
4.
