ДРЕВЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ учебное пособие

МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Нижегородский государственный педагогический университет
имени Козьмы Минина»
ДРЕВЕСИНА
Нижний Новгород
2014
Печатается по решению редакционно-издательского совета НГПУ
Учебное пособие "Древесные материалы", Н.Новгород: НГПУ, 2014,
80с.
В данной работе даются теоретические основы для изучения древесных материалов а также методические указания к выполнению практических заданий по курсу "Технология конструкционных материалов", раздел "Неметаллические материалы" для студентов дневного и заочного отделения факультета Управления и социально технических сервисов, направления 050100.62,
профиля подготовки «Технология и экономика»
В результате выполнения работы студенты должны изучить макроскопическое строение древесины, классификацию древесных пород, научиться определять породы древесины по наиболее характерным макроскопическим признакам, свойства древесины, виды лесоматериалов, пиломатериалов, плитнолистовых материалов, пороков древесины.
Составители: Т.А.Горшкова; С.М.Шевченко, Г.В.Пачурин
Отв. за выпуск: А.А.Толстенёва
1.Строение древесины
Древесина является важным конструкционным материалом и ценным
промышленным сырьём. Потребление древесины практически во всех отраслях промышленности объясняется её свойствами и доступностью использования. Благодаря химическому составу, древесина применяется в качестве
сырья для целлюлозно-бумажной, лёгкой, химической промышленности.
Древесину используют для строительства, железнодорожного транспорта,
энергетики. Декоративные достоинства древесины особенно ценятся в мебельной промышленности и столярном деле.
Древесина - природный материал растительного происхождения, состоящий из элементарных клеток, разнообразных по форме и размеру, прочно
связанных между собой и имеющая слоисто-волокнистое строение.
Клетки - главный элемент структуры древесины. Средняя длина клетки
составляет 2 -4 мм, а ширина около 20-40 мкм. Стенки клетки представляет
собой сложный композиционный материал, в составе которого находится
кристаллическая целлюлоза (О6Н10О5- полимер со степенью полимеризации
104). Микроволокна целлюлозы составляют основу лигнина и гемицеллюлозы, которая является полимером такого же состава, что и целлюлоза, но с частично кристаллической структурой и меньшей степенью кристаллизации, в
то время как лигнин является некристаллическим полимером. Таким образом, примерный состав древесины такой 45%- целлюлоза, около 30% лигнин
и гемицеллюлоза, остальное- вода, низкомолекулярные углеводы, смолы, дубильные вещества, минеральные соли.
Химический состав древесины состоит из углерода -50%, кислорода –
43%, водорода – 6,5 % и азота – 0,15% (указывается доля элементов в сухой
древесине).
Микроструктура древесины представляет собой прочно связанные
длинные, плотные трубчатые клетки, наполненные водой или растительным
соком. Целлюлоза и гемицеллюлоза образуют каркасное вещество клеточных
стенок, которые насыщены лигнином.
В растущем дереве можно условно выделить три части: корни, ствол,
крону.
Корни - сложная многофункциональная система, обеспечивающая питание растущего дерева и удерживающая его в вертикальном положении.
Крона- совокупность вершины ствола, сучьев, ветвей и листвы или хвои.
Ствол - основная часть дерева, которая используется как конструкционный материал. Условно ствол делят на тонкую вершинную и толстую нижнюю, которая и является конструкционным материалом.
Знание особенностей строения древесины позволяет существенно снизить природные недостатки её как конструкционного материала. Так как древесина является волокнистым материалом, то изучение её строения и свойств
проводят по трём разрезам: торцевому или поперечному(плоскость разреза
перпендикулярна оси ствола); радиальному(разрез плоскостью, проходящей
вдоль оси ствола через середину); тангенциальном или тангентальном (разрез
плоскостью, проходящей вдоль оси ствола на некотором расстоянии от сердцевины).(рисунок 1)
Рисунок 1 Главные разрезы ствола
Макроскопические признаки древесины
Строение древесины, наблюдаемое на главных разрезах ствола невооруженным глазом, называется макроскопическим.
На поперечном и радиальном разрезах можно наблюдать основные анатомические структуры дерева: сердцевину, древесину с ее годичными слоями, луб,
камбий и кору (рисунок 2).
Сердцевина на поперечном срезе имеет вид темного пятнышка диаметром 2-5
мм. Она состоит из мягких, рыхлых тканей и быстро загнивает. На радиальном срезе сердцевина имеет вид прямой или извилистой узкой полосы.
Кора покрывает дерево и состоит из внешнего пробкового слоя - корки и
внутреннего слоя - луба, вид и цвет коры зависит от возраста и породы дерева. Кора может быть гладкой (пихта), чешуйчатой (сосна), волокнистой
(можжевельник). Цвет коры имеет множество оттенков, например, белая у
березы, темно-серая у дуба, темно-бурая у ели. В зависимости от породы,
возраста дерева и условий произрастания у наших лесных пород кора составляет от 6 до 25% объема ствола.
Рисунок 2 Поперечный разрез ствола
Центральная часть (древесина) — это основная по массе часть ствола, имеющая основное промышленное значение. Центральная часть ствола- это совокупность проводящих, механических и запасающих тканей, расположенных в стволах, ветвях и корнях древесных растений между корой и сердцевиной.
Камбий - очень тонкий, невидимый невооруженным глазом слой, расположенный между корой и древесиной. Камбий состоит из живых клеток. Из
камбиальных клеток образуются клетки древесины и коры, причем в сторону
древесины клетки откладываются в 5-6 раз чаще, чем в сторону коры. Камбий- образовательная ткань, от которой зависит утолщение ствола.
Луб-слой, расположенный между корой и камбием. В растущем дереве проводит питательные вещества от кроны вниз ствола.
На поперечном разрезе ствола деревьев заметны концентрически расположенные слои, окружающие сердцевину. Каждое такое кольцо представляет
собой ежегодный прирост древесины, вследствие чего оно называется годич-
ным слоем. Эти слои заметны у многих пород, но особенно хорошо у хвойных. На радиальном разрезе слои имеют вид продольных параллельных полос, а на тангенциальном- извилистых линий.(рисунок 3)
Рисунок 3 Вид годичных слоев на главных разрезах древесины (поперечном, тангенциальном, радиальном)
Строение ствола можно представить в виде ряда извилистых линий конусообразной формы с общим стержнем- сердцевиной (рисунок 4). Число годичных слоев на поперечном разрезе уменьшается по мере поднятия вверх по
стволу, т.к. рост дерева осуществляется не только в ширину, но и в высоту.
По числу годовых слоёв можно узнать возраст той части ствола, где был
произведён разрез. В редких случаях бывает, что за год образуется два слоя,
или слоя не образуется вовсе. Такие аномалии могут происходить вследствие
различных погодных явлений (весенние заморозки, частые смены сухих и
влажных периодов). В таких случаях может быть удвоение годичного слоя.
Если же к растущему дереву подводится недостаточное количество питания,
то, скорее всего, в нижней части ствола нового годичного слоя не образуется.
Годовой слой состоит из двух зон (рисунок 3). Внутренняя зона, обращённая
к сердцевине, более светло окрашенная и мягкая называется ранней древесиной. Она образуется в первой половине вегетационного периода – весной.
Наружная зона, обращенная к коре, имеет более тёмный цвет, большую твердость и называется поздней древесиной. Различие между ранней и поздней
древесиной сильно выражено у хвойных пород и в меньшей степени у лиственных. Годичные слои , как правило, хорошо видны в хвойных породах и
слабо заметны в лиственных. По ранней древесине происходит передвижение
воды вверх по стволу от корней к кроне, а поздняя древесина выполняет преимущественно механические функции.
Рисунок 4 Вид годичных слоёв в стволе
Древесина лесных пород окрашена обычно в светлый цвет. При этом у одних пород вся масса древесины окрашена в один цвет (ольха, береза), а у
других центральная часть имеет более темную окраску (дуб, лиственница,
сосна). Темноокрашенная часть ствола называется ядром, а светлая периферийная заболонью (рисунок 2). Ядро древесины состоит из мертвых, я заболонь - из живых клеток.
В том случае, когда центральная часть ствола отличается меньшим содержанием влаги, а по цвету не отличается от периферийной, ее называют спелой
древесиной, а породы - спелодревесными.
Породы, имеющие ядро, называют ядровыми. Остальные породы, у которых
нет различия между центральной и периферийной частью ствола ни по цвету,
ни по содержанию воды, называют заболонными.
К ядровым относятся такие породы как: сосна, лиственница, кедр, тис, можжевельник (хвойные), а также дуб, ясень, тополь (лиственные).
Спелодревесными породами являются: из хвойных - ель и пихта, из лиственных - бук и осина. К заболонным породам относятся лиственные: береза,
клен, ольха, липа, груша.
Однако у некоторых безъядровых пород (береза, бук, осина, ель, клен)
наблюдается потемнение центральной части ствола. В этом случае темная
центральная зона называется ложным ядром.
На поперечном разрезе некоторых пород хорошо видны невооруженным глазом светлые, часто блестящие, направленные от сердцевины к коре
линии - сердцевинные лучи (рисунок 5). Сердцевинные лучи имеются у всех
пород, но видны лишь у некоторых. Первичные сердцевинные лучи начинаются у самой сердцевины, а вторичные — на разном расстоянии от нее, но
раз возникнув, каждый луч обязательно доходит до коры и продолжается в
ней. Ширина сердцевинных лучей , измеряемая на поперечном разрезе ствола
приблизительно 0,005-1 мм По ширине сердцевинные лучи могут быть:
1. очень узкие, не видимые невооруженным глазом (осина, тополь,
ива, груша, рябина и все хвойные);
2. узкие, трудноразличимые (вяз, ильм, карагач, липа, кизил)
3. широкие, хорошо видимые невооруженным глазом (дуб, бук, платан);
4. ложноширокие, состоящие из пучка сближенных узких лучей
(граб, ольха, лещина).
Рисунок 5 Вид сердцевинных лучей на главных разрезах
Очень узкие лучи некоторых пород иногда лучше заметны на радиальном
разрезе. Именно на радиальном разрезе можно увидеть сердцевинные лучи
ясеня, берёзы, осины, тополя, сосны, ели, лиственницы и др.
У некоторых пород лучи расширяются при пересечении границ годичных
слоёв (например, бук).
На радиальном разрезе сердцевинные лучи могут быть в виде поперечных
блестящих разных по длине и ширине полос или пятен, окрашенных темнее
или светлее окружающей древесины. На тангенциальном разрезе древесины
сердцевинные лучи имеют чечевицеобразную или веретенообразную форму.
Как правило, сердцевинные лучи располагаются по спирали вдоль оси ствола, хотя у некоторых пород они образуют горизонтальные ряды или ярусы,
которые отчётливо заметны на тангенциальном разрезе ,например у хурмы.
Основная функция сердцевинных лучей – проведение воды и питательных
веществ в горизонтальном направлении и хранение питательных веществ
зимой. Плотность сердцевинных лучей велика, на 1см2 поверхности тангенциального разреза может приходиться 3000-15000 лучей, в зависимости от
породы. Наибольшее их количество находится в нижней части ствола, вышеих количество уменьшается, далее к кроне снова возрастает. Объём сердцевинных лучей зависит от породы и условий произрастания.
На продольных разрезах древесины некоторых лиственных пород видны бурые или коричневые черточки, полосы, пятна, расположенные у границ годичных слоёв. Эти включения называются сердцевинными повторениями или
сердцевинными прожилками, т. к. по цвету и строению напоминают сердцевину. Они возникают в результате зарастания ходов насекомых и встречаются в основном в нижней части ствола деревьев лиственных пород (берёзы,
ольхи, клёна, рябины, груши), у хвойных пород – реже (иногда у пихты).
Перечисленные выше макроскопические свойства относятся как к лиственным, так и к хвойным породам одновременно, но существуют такие признаки, которые присущи только либо лиственным, либо хвойным породам.
На поперечном (торцовом) разрезе лиственных пород видны отверстия,
представляющие сечения сосудов — трубок, каналов разной величины,
предназначенные для проведения воды (рисунок 6). Сосуды делятся на крупные, которые хорошо заметные невооружённым глазом, и мелкие, практически неразличимые невооруженным глазом. В некоторых породах мелкие сосуды расположены компактно и образуют группы, которые можно различить
без микроскопа. Крупные сосуды могут быть сосредоточены в ранней зоне,
образуя на поперечном срезе пористое кольцо или расположены равномерно
по всему годичному слою , что встречается гораздо реже (например, у грецкого ореха)
Породы, в которых крупные сосуды на поперечном разрезе образуют в
ранней древесине годичных слоев сплошное кольцо, называют кольцесосудистыми.У этих пород, как правило, группы мелких сосудов образуют рисунки
в поздней зоне древесины. К кольцесосудистым породам относятся дуб,
ясень, вяз, каштан, ильм, карагач, бархатное дерево и другие. Для этих пород
характерна резкая разница между ранней и поздней древесиной, что делает
хорошо заметными годичные слои.
По группировке мелких сосудов в поздней древесине кольцесосудистые
породы можно поделить на группы:
1.породы с радиальной группировкой мелких сосудов, расположенных в
поздней зоне древесины и имеющих вид язычков пламени (дуб, каштан)
2.породы с тангенциальной группировкой мелких сосудов, расположенных в поздней зоне древесины и имеющих вид светлых волнистых линий,
направленных параллельно границе годичных слоёв (ильм)
3.породы с мелкими сосудами, расположенными в поздней зоне древесины без особого порядка (ясень).
Породы, у которых мелкие и крупные сосуда равномерно распределены по все зоне годичного слоя, называются рассеянно-сосудистыми.
Рисунок 6 Вид сосудов. Кольцесосудистые и рассеяннососудистые породы
На радиальном и тангенциальном разрезах сосуды имеют вид продольных бороздок. Сосуды в стволе редко проходят строго вертикально, поэтому
бороздки обычно бывают короткими, так как в разрез попадают малая часть
сосуда. Диаметр крупных сосудов составляет 0,2-0,4 мм, у мелких 0,016-0,1
мм, длина может колебаться в широких пределах от 10 см до 3,5 метров
(например у дуба), объем ох в зависимости от породы составляет от 7 до 43%
от общего объема древесины.
В растущем дереве лиственной породы по сосудам вода и питательные
вещества поступают из корней в крону, в срубленной древесине сосуды - это
пустоты, которые понижают прочность конструкционного материала.
Характерная особенность строения древесины хвойных пород — вертикальные и горизонтальные смоляные ходы. Они представляют собой тонкие ,
наполненные смолой , каналы. Они имеются в древесине сосны, кедра, лиственницы и ели, в древесине пихты, тиса и лиственницы смоляных ходов нет.
Горизонтальные ходы проходят по сердцевинным лучам и связаны с
вертикальными ходами в одну общую смолоносную систему.
Невооруженным глазом можно рассмотреть только вертикальные смоляные ходы, которые на поперечном разрезе заметны в поздней зоне годовых
слоев как беловатые точки.
Объём смоляных ходов невелик и составляет 0,2-0,7% общего объёма
древесины. Наличие смолы способствует повышению стойкости древесины
против гниения, понижает влагопоглощение древесины, но затрудняет обрабатываемость срубленной древесины резанием.
Основные положения раздела «Строение древесины»
Макроскопические признаки и классификация древесных пород.
Основные признаки при определении породы древесины:
1.наличие, размеры и группировка сосудов;
2.наличие ядра, ширина заболони и степень перехода от ядра к заболони;
3.степень видимости годичных слоёв;
4.разница между ранней и поздней древесиной;
5.наличие, размеры и степень видимости сердцевинных лучей;
6.наличие смоляных ходов , их размеры и количество;
Дополнительные признаки — цвет, блеск, текстура, плотность и твердость.
К хвойным породам относятся такие, у которых хорошо заметны годичные
слои, из-за того, что поздняя древесина темнее ранней. У хвойных пород нет
сосудов; сердцевинные лучи очень узкие и невооруженным глазом не видны.
Некоторые хвойные породы содержат смоляные ходы.
К лиственным кольцесосудистым относятся породы с хорошо заметными
годичными слоями. В ранней древесине этих пород крупные сосуды образуют сплошное кольцо отверстий, хорошо видимое простым глазом; в
плотной поздней древесине видны рисунки, образованные скоплением
мелких сосудов. Сердцевинные лучи видны у большинства пород. Породы
ядровые.
К лиственным рассеянно-сосудистым относятся породы, у которых годичные слои видны плохо; сосуды на поперечном разрезе не образуют
сплошного кольца, а расположены равномерно по всей ширине годичного слоя. У некоторых пород видны сердцевинные лучи.
МАКРОСКОПИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ
СТРОЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ
ХВОЙНЫХ ПОРОД
ОБРАЗЕЦ ДРЕВЕСИНЫ
сосудов нет
сосуды есть
хвойные
лиственные
смоляные ходы есть
смоляных ходов нет
сосна, ель, лиственница,
кедр
ядро есть,
древесина
окрашена
сосна, кедр,
лиственница
пихта,
можжевельник,
тисс
ядра нет,
древесина
белого цвета
ядра нет,
древесина
белого цвета
ель
ядро есть
можжевельник,
тисс
пихта
древесина
твердая,
тяжелая
древесина
сравнительно
легкая
лиственница
сосна, кедр
резкий переход
от ранней
древесины
к поздней
сосна
древесина тяжелая,
годовые слои изогнуты
тисс
постепенный
переход от ранней
древесины
к поздней
кедр
Рисунок 7 Схема определения хвойных пород по макроскопическим признакам
МАКРОСКОПИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ
СТРОЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ
ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД
ОБРАЗЕЦ ДРЕВЕСИНЫ
сосудов нет
сосуды есть
хвойные
лиственные
крупные сосуды
расположены в
ранней части
годового слоя,
ядро есть
сосуды более или менее
равномерно расположены
по годовому слою
кольцесосудистые
рассеяннососудистые
дуб, ясень, вяз, гельм, карагач, каштан
Рисунок на торцовом разрезе, образуемый мелкими
сосудами в поздней зоне годового слоя
радиальные
полоски
в виде язычков
пламени
сплошные
извилистые
линии
прерывистые,
концентрические,
извилистые
полоски
дуб, каштаны
вяз, гельм
карагач
сердцевинные лучи
широкие, видимые
хорошо на всех разрезах
дуб
белые точки,
переходящие к
внешней границе
слоя в короткие
черточки
ясень
сердцевинные лучи
узкие, почти или
совсем невидимые
каштан
Рисунок 8 Схема определения лиственных кольцесосудистых пород по макроскопическим
признака
ОБРАЗЕЦ ДРЕВЕСИНЫ
сосудов нет
сосуды есть
хвойные
лиственные
крупные сосуды
расположены в
ранней части
годового слоя,
ядро есть
сосуды более или менее
равномерно рассеяны
по годовому слою
кольцесосудистые
рассеяннососудистые
сосуды крупные
сосуды мелкие
орех
бук, граб, ольха, клен,
береза, липа, осина, тополь
сердцевинные лучи
широкие
бук, граб, ольха
многочисленные
бук
годовые слои
извилистые,
древесины тяжелая
граб
сердцевинные лучи
узкие
клен, липа, береза, осина, тополь
малочисленные
граб, ольха
древесина сравнительно легкая
видны
на всех
разрезах
не видны
ни на
одном
разрезе
клен
осина,
тополь
видны
на одном,
двух разрезах
(радиальном),
ядра нет
береза,
липа
ольха
годовые
слои
широкие
тополь
древесина
легкая
липа
древесина
тяжелая
береза
Рисунок 9 Схема определения лиственных рассеяннососудистых пород по макроскопическим признакам
Контрольные вопросы
1.Назовите три главных разреза ствола.
2. Какие основные
разрезе ствола?
анатомические
структуры
видны
на
поперечном
3.Какие породы называются ядровыми?
4.Какие породы относятся к ядровым?
5.Какие породы называются заболонными?
6.Какие породы относятся к заболонным?
7.Какие породы относятся к спелодревесным и чем они характеризуются?
8.Какие породы называются кольцесосудистыми?
9.Какие породы относятся к кольцесосудистым?
10. Какие породы называются рассеяннососудистыми?
11.Какие породы относятся к рассеяннососудистым?
12.Какие древесные породы имеют широкие сердцевинные лучи?
Тест к разделу «Строение древесины»
1Главным элементом структуры древесины являются:
а) микроволокна
б) целлюлоза
в) лигнин
г) клетки
2.Какой из перечисленных элементов содержится в древесине в наибольшем
количестве?
а) кислород
б) углерод
в) водород
г) азот
3.Разрез ствола древесины, проходящий вдоль оси ствола через середину
называется:
а) поперечный
б) торцевой
в) радиальный
г) тангенциальный
4.Слой древесины, ответственный за прирост древесины называется:
а) луб
б) ядро
в) камбий
г) заболонь
5.Порода дерева у которой центральная часть ствола имеет меньшую
влажность чем периферийная называется:
а) заболонная
б) спелодревесная
в) ядровая
г) безъядровая
6.Сердцевинные лучи в растущем дереве необходимы для:
а) блеска древесины
б) большей прочности древесины
в) проведения воды и питательных веществ
г) не выполняют никакой функции
7.Кольцесосудистыми называют породы у которых:
а) крупные сосуды имеют округлую форму
б) крупные сосуды образуют сплошное кольцо в поздней зоне годового слоя
в) крупные сосуды образуют сплошное кольцо в ранней зоне годового слоя
г) крупные сосуды образуют сплошное кольцо в ранней зоне годового слоя, а мелкие сосуды образуют рисунки в поздней зоне годового слоя
8.Рассеяннососудистыми называются породы у которых:
а) крупные и мелкие сосуды рассеяны по всему годичному слою
б) крупные сосуды рассеяны по всему годичному слою
в) мелкие сосуды образуют компактные скопления
г)мелкие сосуды рассеяны по ранней зоне годового слоя
Материал для определения породы древесины
по макроскопическим признакам
Таблица 1
Макроскопические признаки основных пород древесины
Порода
Сосна
Лиственница
Макроскопические признаки
Порода ядровая. Смоляные ходы крупные многочисленные. Древесина буроваторозовая, и буровато-красного цвета. Заболонь широкая, светлая,(20-80Г.С). Поздняя
зона годичных слоев развита сильно. Переход от ранней древесины к поздней резкий.
Плотность древесины 470-500кг/ м3
Порода ядровая. Смоляные ходы мелкие,
малочисленные.
Древесина красновато
или коричневато бурая. Заболонь узкая,
желтоватая, резко отличается от ядра.
Поздняя зона занимает до половины годичного слоя. Переход от ранней древесины к
поздней очень резкий. Плотность 630660кг/ м3
Кедр
Можжевельник
Ель
Пихта
Дуб
Ясень
Смоляные ходы крупные, промасленные,
хорошо
заметны
на
торцовом
и тангенциальном разрезе. Ядровая древесина, цвет- розовый или желтовато красная. Заболонь желтоватая. Поздняя древесины развита слабо, переход от ранней древесины к поздней постепенный. Плотность
400-450 кг/ м3
Заболонь широкая,
белая.
Ядровая древесина окрашена
в сероватокоричневые цвета. Переход от ранней древесины к поздней постепенный .Поздняя
зона годичных слоев развита слабо. Годичные слои иногда волнистые. Смоляных ходов нет. Плотность 480-550 кг/ м3
Спелодревесная порода. Смоляные ходы
мелкие,
малочисленные.
Древесина светлая одноцветная по всему сечению.
Поздняя зона годичных слоев развита слабо. Переход от ранней древесины к поздней
резкий. Плотность 420-445 кг/ м3
Спелодревесная порода. Древесина светлая, одноцветная по всему сечению. Смоляных ходов нет. Поздняя зона годичных
слоев развита слабо. Переход от ранней
древесины к поздней постепенный. На коре
овальные вздутия – смоляные полости.
Плотность 350-400 кг/м3
Ядровая, кольцесосудистая порода.В поздней зоне
на
поперечном
разрезе видны радиальные
светлые полоски.
Сердцевинные лучи широкие, хорошо
видны на
всех
разрезах.
Ядро
желтоватокоричневого или темновато-бурого цвета.
Заболонь узкая (5-13 годичных слоев),
светло-желтая.
Кора в верхней части ствола зеркальная,
гладкая, в нижней части – темно-серая,
грубая, с широкими трещинами. Плотность
650-700 кг/м3.
Ядровая,
кольцесосудистая
порода
На поперечном
разрезе в поздней древесине
видны светлые точки или короткие черточки.
Сердцевинные лучи заметны на строго ра-
Ильм
Каштан
Бархатное дерево
Белая акация
диальном разрезе в виде коротких черточек
или точек. Ядро светло-бурое, серое. Заболонь широкая (20-40 годичных слоев), желтовато белая, постепенно переходит в ядро.
Кора темно-серая с продольными трещинами. Плотность 645-700 кг/м3.
Ядровая,
кольцесосудистая
порода.
На поперечном
разрезе в поздней древесине
видны светлые волнистые непрерывные
линии вдоль годичных слоев. На радиальном
разрезе сердцевинные лучи хорошо заметны в виде узких лент и пятен коричневатобурого цвета. Ядро красновато-бурого цвета. Заболонь узкая (около 8 годичных слоев), буровато-серого цвета, хорошо отличается от ядра. Кора бороздчатая, темносерая. Плотность 620-700 кг/м3.
Ядровая, кольцесосудистая порода. В поздней зоне на поперечном разрезе мелкие сосуды образуют рисунок в виде светлых радиальных линий. Годичные слои широкие.
Сердцевинные лучи слабо заметны на радиальном разрезе. Ядро серовато-бурое,
иногда неравномерно окрашено. Заболонь
узкая (4-6 годичных слоев), серовато-белая.
Плотность 490-530 кг/м3.
Ядровая,
кольцесосудистая
порода.
На поперечном разрезе в поздней зоне рисунок в виде белых точек, переходящих
к границе годичного слоя в косо расположенные
черточки.
Ядро
желтоватокоричневое. Заболонь узкая, желтоватосерого цвета. Сердцевинные лучи видны на
радиальном разрезе в виде тонких темных
многочисленных черточек. Кора пепельносерая, трещиноватая, на ощупь мягкая,
бархатистая. Плотность 505-530 кг/м3.
Ядровая,
кольцесосудистая
порода.
На поперечном разрезе в ранней зоне крупные сосуды имеют вид белых точек. В
поздней зоне мелкие сосуды образуют белые точки, переходящие к границе годичного слоя
в короткие
черточки
или зачатки волнистых
линий.
Ядро зеленовато-коричневое, с шелкови-
Орех
Бук
Осина
Ольха
Граб
Клён
стым блеском. Заболонь узкая, светложелтая. Сердцевинные лучи слабо видны
на радиальном разрезе в виде мелких коричневых пятен. Плотность 760-800 кг/м3.
Ядровая рассеяннососудистая порода. Ядро коричневато-серого цвета. Заболонь
широкая,
серовато-бурая.
Годичные слои широкие, видны на всех
разрезах. На продольных разрезах видны
сосуды
в
виде
бороздок.
Кора серая или серо-коричневая, гладкая.
С возрастом появляются продольные трещины. Плотность 560-590 кг/м3.
Спелодревесная рассеяннососудистая порода. Сердцевинные лучи широкие, многочисленные, блестящие, хорошо видны на
всех разрезах. Древесина белая с желтоватым или красноватым оттенком. Встречается ложное ядро красно-бурого цвета. Кора светло-серая с шероховатой поверхностью. Плотность 640-670 кг/м3
Спелодревесная рассеяннососудистая порода. Древесина белая, встречается ложное
ядро. Годичные слои слабо заметны на поперечном и тангенциальном разрезе.
Встречаются сердцевинные повторения
в виде желтых пятнышек. Сердцевинные
лучи очень узкие. Плотность 470-495 кг/м3
Заболонная рассеяннососудистая
порода
Сердцевинные лучи заметны на тангенциальном разрезе в виде красноватых узких
длинных лент. Древесина светло-красного
цвета. Годичные слои слабо заметны на
поперечном разрезе. Встречаются сердцевинные повторения в виде бурых лент и
точек. Кора от темно-серого до коричневато-черного цвета с отслаивающимися пластинами. Плотность 490-520 кг/м3
Заболонная рассеяннососудистая
порода
Сердцевинные лучи на радиальном разрезе светлее, чем окружающая древесина.
Древесина серовато-белая. Годичные слои
волнистые, видны на поперечном разрезе.
Кора светло-серая, гладкая. Плотность 760800кг/м3
Заболонная рассеяннососудистая
порода.
Липа
Береза
Сердцевинные лучи на радиальном разрезе светлее, чем окружающая древесина. Годичные слои заметны на поперечном (извилистые) и радиальном разрезах. Встречаются сердцевинные повторения буроватого цвета. Древесина белая с желтоватым
или розоватым оттенком. Часто образуется
ложное ядро зеленовато-серого цвета. Кора
с многочисленными мелкими трещинами,
с возрастом темнеет.
Плотность
6703
700кг/м
Заболонная рассеяннососудистая
порода.
Сердцевинные лучи узкие, видны на поперечном и радиальном разрезах в виде
светлых или желтых блестящих черточек.
Древесина белая с легким розоватым оттенком. Годичные слои слабо заметны.
Иногда встречаются сердцевинные повторения зеленоватого цвета. Кора серого или
серо-коричневого цвета с длинными вертикальными бороздками. Плотность 470500кг/м3
Заболонная рассеяннососудистая
порода.
Узкие сердцевинные лучи видны на строго
радиальном разрезе в виде узких коротких
темных полосок. Древесина белая с желтоватым или красноватым оттенком. Годичные слои слабо -заметны. Часто встречаются сердцевинные повторения в виде бурых
черточек и ложное ядро коричневого цвета.
Кора белая или грязно-белая. Плотность
470-500кг/м3
Таблица 2
Описание основных пород древесины
Порода
Сосна
Описание породы
Хвойные породы
Сосна занимает около 1/6 площади всех лесов России. Более распространенной породой является сосна обыкновенная. Она произрастает в Крыму и на Кавказе. Древесина
сосны достаточно мягкий материал. Хорошо
обрабатывается. Используется для изготов-
ления оконных, дверных блоков, мебели,
лестничных маршей.
Лиственница
Лиственница занимает около 2/3 площади
всех лесов нашей страны. Древесина лиственницы
имеет
высокие
физикомеханических свойства: плотность и прочность ее древесины почти на 30 % выше, чем
древесины сосны. Она обладает высокой
стойкостью против гниения. Древесина
лиственницы тяжелая.
Древесину лиственницы используют в случаях, когда требуется высокая прочность и
стойкость против гниения (гидротехнические сооружения, сваи, столбы, связи, шпалы, рудничная стойка). В вагоностроении
древесину лиственницы иногда применяют
вместо древесины дуба. Используют ее в
мебельном производстве, так как она имеет
красивую текстуру.
Ель
Ель занимает 1/8 часть покрытой лесом
площади . Древесина ели из-за большого
количества сучков обрабатывается несколько хуже чем сосна. Преимущества ее - однородность строения, белый цвет и малая смолистость.
Применяется в строительстве для изготовления оконных и дверных блоков, досок для
покрытия полов, плинтусов, наличников,
обшивки и раскладки, для изготовления бытовой мебели. Ели используется для получения драни, изготовления вискозного волокна, стружки для упаковок яиц. Из коры ели
получают дубильные материалы для кожевенной промышленности.
Пихта
Древесина пихты обладает пониженными
физико-механическими свойствами по сравнению с древесиной ели. Она мягкая, лёгкая, хорошо колется. По внешнему виду
очень похожа на древесину ели, но у неё от-
сутствуют смоляные ходы. Древесину пихты
используют наравне с древесиной ели.
Кедр
Тис
По физико-механическим свойствам древесина кедра занимает промежуточное положение между древесиной сибирской ели и
пихты, но по стойкости против гниения превышает их. Древесина кедра хорошо обрабатывается в разных направлениях; используется для производства карандашей, в столярно-мебельном производстве, для изготовления шпал, рудничной стойки и др.
Древесина тиса имеет красивый внешний
вид и поэтому ценится в мебельном производстве, используется для внутренней отделки помещений, изготовления токарных и
резных изделий, мелких художественных
изделий.
Лиственные кольцесосудистые породы
Дуб
Дуб произрастает отдельными массивами на
территории европейской части России, а
также в Крыму и на Кавказе.
Древесина дуба характеризуется высокой
прочностью и стойкостью против гниения,
способностью к гнутью, красивой текстурой
и цветом.
Древесина дуба используется в столярномебельном, паркетном и фанерном производствах. Высокая прочность и способность
к гнутью обусловливают применение дуба в
вагоностроении и судостроении, а также для
изготовления клепки для бочек. Отходы дуба и дрова используют для дубильноэкстрактного производства.
Ясень
Ясень обыкновенный произрастает в средней и южной полосе европейской части России, на Кавказе, в Крыму. Древесина ясеня
отличается высокой прочностью и вязко-
стью, малой склонностью к растрескиванию,
красивой текстурой.
Применяется наравне с древесиной дуба.
Высокая ударная вязкость, способность к
гнутью обусловливают применение ее для
производства спортивного инвентаря (лыж,
весел, теннисных ракеток), в авиа- и автостроении, в вагоностроении и судостроении,
для изготовления лестничных перил и рукояток инструментов и др.
Вяз
Ильм
Карагач
Вяз произрастает на европейской территории России. Древесина его довольно тяжелая, прочная, вязкая. Применяют ее в основном для изготовления обода, полоза, дуг; в
вагоностроении и машиностроении (винты)
и в столярно-мебельном производстве.
Ильм произрастает на европейской территории России и на Дальнем Востоке. Красивая
текстура древесины ильма ценится в мебельном и фанерном производствах.
Карагач произрастает в южной полосе европейской части России, в Крыму, на Кавказе.
Карагач — ядовитая порода с узкой желтовато-бурой заболонью и коричневато-бурым
ядром. Древесина его похожа на древесину
ильма, поэтому области применения практически одинаковы.
Лиственные рассеяннососудистые породы (мягкие)
Берёза
Берёза растет повсеместно. Древесина березы применяется для производства лущеного
шпона, фанеры, лож охотничьих ружей, лыж
и древесных пластиков, древесностружечных и древесноволокнистых плит, целлюлозы, паркета, в строительстве и др. Из коры
березы получают деготь.
Наросты и капы березы используют в качестве облицовочного материала в производстве мебели. Высоко ценится и применяется
при изготовлении сувениров, художественной мебели.
Тополь
Осина
Ольха
Липа
Древесина у тополя мягкая, малостойкая
против гниения. Применяется в производстве целлюлозы, для изготовления долбленых лодок, корыт, деревянных лопат, деревянной посуды. Кора применяется для изготовления поплавков к рыболовным сетям.
Применение осины ограничивается наличием в древесине ядровой гнили. Основное
применение древесины осины — в спичечной промышленности, для получения вискозы (искусственный шелк). Из древесины
осины изготавливают игрушки, посуду, древесную стружку, кровельную плитку, дрань
и стружку, гонт, кровельную стружку и пр.
Ольха растет на сильно увлажненных почвах. Свежесрубленная древесина ольхи белого цвета на воздухе быстро краснеет. Древесина ольхи мягкая, легкая, однородного
строения. Применяется в фанерном, столярно-мебельном производстве, а также для
производства ящичной тары.
Древесина липы мягкая, легкая, однородного строения, хорошо режется, мало трескается и коробится. Древесины липы применяется для изготовления чертежных досок,
моделей в литейном деле. Резных изделий,
деревянной посуды, карандашей; из липы
изготавливают тару под пищевые продукты
(мед), древесную стружку, игрушки; из коры
липы получают мочало.
Лиственные рассеяннососудистые породы (твёрдые)
Бук
Бук произрастает на Кавказе и в Крыму, в
Белоруссии. Древесина бука очень прочная,
с красивой текстурой на радиальном разрезе,
хорошо гнется, подвержена загниванию. Из
древесины бука изготавливают гнутую мебель, клепку для бочек под сливочное масло
и нефтепродукты, паркетный фриз, строганный шпон, чертежные принадлежности (линейки, треугольники), сапожные колодки,
корпуса для столярного инструмента, в
машиностроении. Древесина бука — ценное
сырье для сухой перегонки, так как дает высокие выходы уксусной кислоты и креозота.
Орех
Граб
Клён
Груша
Орех произрастает на Кавказе и Дальнем
Востоке. Древесина ореха довольно тяжелая,
твердая и прочная, имеет красивый цвет и
текстуру. Она хорошо обрабатывается, полируется и поэтому высоко ценится в мебельном и фанерном производстве; идет на
внутреннюю отделку помещений, изготовление токарных и резных изделий, лож
охотничьих ружей.
Граб обыкновенный произрастает в Крыму и
на Кавказе. Древесина граба очень тяжелая,
твердая, хорошо сопротивляется истиранию,
при высыхании коробится и растрескивается. Применяется в машиностроении. Изготавливают винты, шестерни, погонялки для
ткацких станков, рукояти инструментов, для
изготовления токарных изделий, сапожных
гвоздей.
Клён произрастает на Кавказе, в Крыму и на
Украине. Древесина клена твердая, плотная,
тяжелая и прочная. Применяют ее в мебельном производстве, музыкальной промышленности, машиностроении (детали текстильных машин); из клена изготавливают
колодки рубанков, сапожные колодки и др.
Груша произрастает в средней и южной полосе европейской части России, в Крыму и
на Кавказе. Древесина груши твердая, тяжелая, однородного строения. Хорошо обрабатывается и полируется, имитируется под
черное дерево. Используется для изготовления высококачественной мебели, музыкальных инструментов, строганного шпона. Она
мало коробится и из нее изготавливают чертежные принадлежности (линейки, лекала),
оправы для оптических приборов.
Платан
Самшит
Рябина
Платан или чинара, произрастает на Кавказе
и в Закавказье. Древесина платана используется в мебельном производстве в качестве
отделочного материала и для изготовления
различных художественных изделий
Самшит произрастает на Черноморском побережье Кавказа и в Крыму. Древесину
самшита применяют для изготовления духовых инструментов (флейты), ткацких челноков, гравировальных досок, пуговиц, резных
и токарных изделий.
Рябина произрастает в России повсеместно.
Древесина плотная, тяжелая, твердая и
прочная, хорошо сопротивляется ударам.
Древесина рябины применяется для изготовления рукояток к ударным инструментам, токарных изделий и др.
Некоторые иноземные породы
Секвойя
Секвойя произрастает в основном в Северной Америке. Это самое крупное дерево на
земном шаре, отличается большой долговечностью. Сохранились деревья, имеющие
высоту 120 метров и диаметр в комле 15
метров в возрасте 6000 лет. Разводится и хорошо культивируется на южном берегу
Крыма и Черноморском побережье Кавказа.
По физико-механическим свойствам секвойя
близка к древесине ели, но более стойкая
против гниения. Применяется древесина секвойи в мебельном производстве, для отделки вагонов, кают, в карандашном производ-
стве.
Красное дерево
Чёрное дерево
Бакаут
Палисандр
Под названием красного дерева в международной торговле идет древесина ряда древесных пород, дающих древесину красного
цвета различных оттенков. Наиболее распространенная порода по красоте и цвету
древесины — американское махагони, произрастающее в Центральной Америке. Древесина махагони отличается высокими механическими свойствами, почти не коробится и не растрескивается, хорошо полируется.
Применяется для изготовления высококачественной мебели, внутренней отделки пассажирских вагонов, пароходных кают.
Чёрное дерево. Под этим названием в торговле идут породы, дающие древесину черного цвета. Один из лучших сортов — индийское черное, или эбеновое, дерево, произрастающее в Индии. Применяют эту древесину для изготовления деревянных духовых инструментов, клавишей роялей и пианино, для инкрустаций в мебельном производстве.
Бакаут вечнозеленое дерево, произрастающее в тропической зоне. Древесина бакаута
очень плотная, твердая, тяжелая, с запахом
ванили. Она трудно поддается обработке,
трудно раскалывается. В древесине бакаута
содержится до 26% смолы и около 3% слизистых веществ, которые с водой дают
эмульсию и тем самым уменьшают трение.
Древесина бакаута применяется для изготовления деталей машин, от которых требуется твердость и высокое сопротивление истиранию.
Древесина палисандра очень тяжелая, мало
усыхает, хорошо полируется. Применяют ее
для изготовления пианино, художественной
мебели, наборного паркета.
Практические задания по теме «Строение древесины»
Цель работы: научиться определять породы древесных растений по
наиболее характерным макроскопическим признакам.
1. Для трех образцов древесных пород (по указанию преподавателя)
рассмотрите поперечный, радиальный и тангенциальный разрезы.
2. Определите породы образцов древесины (используйте рисунки №№ 7,8,9)
3. Зарисуйте в тетради три вышеуказанных разреза определенных вами древесных пород.
4. Спишите все обнаруженные характерные особенности макростроения
(таблица № 1).
5. Охарактеризуйте определенные вами породы, опишите основные
свойства и области применения (таблица № 2).
2. Свойства древесины
Свойства древесины подразделяются на: физические, химические, технологические, механические, эксплуатационные.
Физические свойства древесины
Выделяют восемь групп физических свойств древесины: свойства, характеризующие внешний вид и макроструктуру древесины (цвет, текстура, блеск,
запах); влажность; плотность; водо- и газопроницаемость; тепловые свойства; электрические свойства; действие излучений на древесину; резонансные свойства.
К первой группе свойств относятся: цвет, текстура, блеск и запах..
Цвет –определенное зрительное ощущение, зависящее от спектрального состава отраженного поверхностью древесины светового потока.
Цвет древесины определяется с высокой степенью точности с помощью атласа цветов. Он зависит от климатических условий: древесина пород умеренного пояса имеет бледную окраску, породы тропического пояса окрашены ярко.
Текстура- это рисунок на поверхности древесины, образующийся вследствие
перерезания ее анатомических элементов. Текстура древесины определяется ее строением: чем оно сложнее, тем богаче и интереснее текстура. Хвойные породы отличаются простым строением: их текстура представляет собой
рисунок, состоящий из правильно чередующихся линий или даже прямых.
Текстура лиственных пород более сложная по рисунку: для нее характерны
различные проблески, волны, игра линий и цвета, особенно ярко проявляющиеся в породах, произрастающих в теплых районах земного шара. Отделка
лаком и политурой усиливает цвет и текстуру древесины.
Запах древесины определяется содержанием в ней эфирных масел, смол и
дубильных веществ. Сильный запах характерен для древесины хвойных пород, особенно тропических; лиственные породы пахнут слабее. Запах высыхающего дерева с течением времени ослабевает.
Блеск-способность поверхности материала
поток. Наибольшим блеском Поверхности
световой поток. Блеск древесины зависит
освещения поверхности, ее обработки. Для
лирование, лакирование, вощение и т.п.
направленно отражать световой
древесины диффузно отражают
от породы, разреза, характера
усиления блеска применяют по-
Влажность древесины – отношение влаги, содержащейся в древесине, к
массе сухой древесины, выраженное в процентах:
W =[ (m-m0 )/m0]100%,
где m –масса образца до сушки, m0 – масса высушенного до абсолютно сухого состояния того же образца. Влажность может определяться весовым и
электрическими методами при помощи электровлагомеров (по изменению
электропроводности древесины).
Нормальной считается влажность древесины, равная 15%. (12%) Как правило, для сравнения результатов все физические свойства древесины приводятся к этой влажности. В структуру материала влага проникает через поперечные разрезы и может находиться либо в свободном, либо в связанном
состоянии. В последнем случае она содержится непосредственно в стенках
клеток дерева в виде тонких слоев- эта влага называется гигроскопической.
Кроме этого, влага может находиться в полости клеток, сосудов и межклеточном пространстве – это, так называемая, свободная влага.
При высыхании древесины в первую очередь теряется свободная влага.
Влажность древесины, содержащей только гигроскопическую влагу, называется точкой насыщения волокон. В зависимости от породы точка насыщения
волокон колеблется в пределах 23-31%..Связанная влага оказывает существенное влияние на свойства древесины.
Влажность высушенной древесины соответствует относительной влажности
окружающего воздуха и называется равновесной.
В зависимости от влажности выделяют несколько типов дерева:
мокрое – относительный показатель превышает 75%, свежесрубленное
- от 40 до 75%, сырое - более 23%, полусухое - от 21 до 23%, воздушносухое - от 16 до 20%, комнатно -сухое - от 8 до 15% и абсолютно сухоене содержит влагу.
Гигроскопичность материала ( его способность впитывать влагу ) приводит к короблению поверхности, что портит внешний вид изделий
из дерева.
Разбухание. Когда древесина слишком интенсивно впитывает влагу, она
начинает увеличиваться в объеме, то есть разбухать. Характеристики древесины при разбухании ухудшаются и она требует сушки, которая представляет
длительный процесс даже при использовании современного оборудования
Звукопроводность - характеристика, связанная со способностью дерева проводить звуковые волны. Скорость распространения звука в
древесине в 3-17 раз выше чем в воздухе. Скорость звука зависит от
направления распространения: вдоль волокон она значительно выше,
чем поперек волокон. Так, например, у сосны скорость звука вдоль волокон составляет порядка 5000, поперек волокон в радиальном
направлении – 1450 и в тангенциальном направлении – порядка
850м/с. Аналогичная картина имеет место и для других пород. В
среднем скорость распространения звука в древесине вдоль и поперек волокон в радиальном и тангенциальном направлениях относится
как 14:5:3.
Под резонансной способностью древесины подразумевают усиление
звука без искажения тона, что важно при изготовлении музыкальных
инструментов.
Теплопроводность - способность древесины проводить тепло. Этот показатель очень тесно связан с плотностью и влажностью древесины: влажная
древесина имеет меньшую теплопроводность, более плотная - большую.
Данный показатель очень важен при строительстве домов. Теплопроводность
дерева значительно выше многих других строительных материалов. Так,
например, теплопроводность деревянного бруса толщиной 100 мм такая же,
как кирпичной стены толщиной 510 мм. Теплопроводность зависит также от
температуры, направления волокон и породы древесины.
.
Плотностью материала называется отношение массы тела к его объему
(единицы измерения кг/м3.). Плотность древесины зависит от ее влажности,
поэтому ее всегда пересчитывают, приводя к стандартному значению влажности (15 %). Определяют плотность древесины взвешиванием образцов
стандартных размеров: 20 X 20 X 30 мм. Объем образца может быть определен либо по трем линейным измерениям (ширине, толщине и высоте), либо
специальным прибором — объемомером. В таблице 1 приведены значения
плотности некоторых пород древесины (при 15% влажности -p15 )
Таблица1.
Средняя плотность некоторых пород древесины, кг/м3
Ель
450
Береза
640
Сосна обыкновенная
510
Орех грецкий
600
Граб
810
Липа
500
Груша
720
Красное дерево
540
Клен
700
Бук
680
Палисандр
850
Черное дерево
1160
970
Часто в расчетах используют ,так называемую, условную плотность древесины:
где mо — масса образца древесины в абсолютно сухом состоянии, кг;
Vmax-объем образца при влажности выше предела гигроскопичности, м3.
По плотности древесины при 15% влажности породы делятся
на три группы: породы малой плотности (менее 550 )- из хвойных: сосна,
ель (все виды), пихта (все виды), кедр (все виды), можжевельник обыкновенный; из лиственных — тополь (все виды), липа (все виды), ива (все виды),
осина, ольха черная и белая, каштан посевной, орех белый, серый и маньчжурский; породы средней плотности (плотность 560—750); из хвойных пород лиственница (все виды) тисс; из лиственных — береза, бук восточный и
европейский, вяз, груша, дуб летний, восточный, болотный, монгольский, карагач, клен (все виды) орех грецкий, платан, рябина, хурма, яблоня, ясень
обыкновенный и маньчжурский; породы высокой плотности (выше 760)акация белая и песчаная, береза железная, граб, дуб каштанолистный и
араксинский, кизил, саксаул белый, самшит.
Средние значения плотности p15 и русл для наиболее распространенных пород приведены в табл. 2.
Таблица 2.
Средние значения плотности p15 и русл наиболее
распространенных пород
Порода
Лиственница
Сосна обыкновенная
Ель
Кедр (сосна
кедровая)
Пихта сибир-
Плотность
p15 кг/м3
Условная
плотность
Русл
670
520
510
400
450
360
440
Плотность
Условная
p15 кг/м3
Русл кг/м3
700
550
690
550
Бук
680
530
Вяз
660
520
Береза
640
500
Порода
кг/м3
Клен
Ясень обыкновенный
350
380
300
Орех грецкий
600
470
Граб
810
630
Ольха
530
420
Акация белая
810
630
Осина
500
400
Груша
720
570
Липа
500
400
Дуб
700
550
Тополь
460
360
ская
Способность древесины пропускать жидкость и газы имеет важное значение
при выборе режимов пропитки и сушки древесины, материала для изготовления деревянной тары, деревянных лодок и других целей. При испытаниях
в качестве жидкости обычно используют воду, а в качестве газа — воздух.
Водопроницаемость зависит от породы древесины, положения в стволе и
направления. В связи с различной длиной водопроводящих элементов древесины хвойных (трахеиды) и лиственных (сосуды) пород водопроницаемость вдоль волокон у этих двух групп резко различна: так, под давлением 1
атм через отрезок ствола 1 м у лиственных пород профильтровывается через
1 см2 поперечного сечения 50—150 см3 воды за 1 ч, а у хвойных всего 5—50
см3, т. е. в 3—10 раз меньше. В пределах одной и той же породы водопроницаемость заболони выше, чем ядра и спелой древесины. В среднем через
образцы из заболони пихты толщиной 10 мм в течение 48 ч профильтровывается 58,8 см3 воды, из ели- 7,4 см3, а через образцы такой же толщины из
спелой древесины соответственно 7,4 и 1,5 см3, т. е. в, 5—8 раз меньше.
Водопроницаемость вдоль волокон существенно отличается от проницаемости поперек волокон. Например, через пихту длиной 8 см столб воды 50 см3
фильтруется по направлению волокон в течение 1 ч; поперек волокон в тангенциальном направлении через образец толщиной I—3,5 см за 20 ч проходит 4—10 см3 воды, т. е. в несколько сотен раз меньше. Поперек волокон водопроницаемость по радиальному направлению в среднем для большинства
пород несколько больше, чем по тангенциальному. Большое значение имеют особенности анатомического строения древесины разных пород: расположение и состояние пор на стенках элементов, количество и степень проницаемости сердцевинных лучей, состояние горизонтальных смоляных ходов и др., а также смолистость древесины. Например, у сосны водопроницаемость заболони больше, чем древесины ядра..Основной причиной плохой
водопроницаемости ядра является смолистость. Если удалить смолу из древесины ядра экстрагированием, водопроницаемость в радиальном направлении будет примерно такой же, как древесины заболони. Нагревание древесины ядра выше температуры плавления смолистых веществ повышает
водопроницаемость древесины (в нагретом состоянии).
Основные показатели водопроницаемости- количество воды в кубических
сантиметрах, прошедшее через образец за сутки при установившемся состоянии, и конечная средняя влажность образца. В качестве дополнительной
характеристики используется диаграмма водопроницаемости:на оси абсцисс
откладывается время в сутках, на оси ординат — количество поглощенной и
прошедшей через образец воды в граммах.
Газопоглощением древесины называется проникновение газов в древесину
при атмосферном давлении Имеет большое практическое значение при обработке древесины, зараженной насекомыми или грибами, при газовом
крашении и в некоторых случаях эксплуатации древесины.
Хлор, сернистый ангидрид и хлорпикрин при атмосферном давлении в течение суток проникают в древесину сосны при 10%-ной влажности в радиальном направлении на глубину не более 1—2 мм, а сероуглерод, пары формалина и уксусной кислоты — на глубину до 3 мм; вдоль волокон те же газы
проникали на глубину около 10 мм. В сухую древесину сосны сероводород
проникает легко: легче - вдоль волокон, труднее — в радиальном направлении; в ядровую древесину труднее, чем в заболонную. Из трех пород наиболее трудно проницаемой для сероводорода оказалась ольха, а наиболее
легко — береза; сосна заняла промежуточное положение. Полная гибель
всех личинок в древесине при концентрации сероводорода 3,6% достигается
через 24 ч; при 5,6% — через 9 ч и 10,5% — через 5 ч. Под избыточным давлением газы проникают на значительно большую глубину.
Прохождение газов через древесину под давлением называется газопроницаемостью древесины.
Газопроницаемость определяется количеством ( объемом) воздуха (см3),
прошедшего через 1 см2 поверхности образца в 1 сек. Величина газопроницаемости зависит от давления, свойств древесины и газа, их состояния. В качестве критерия газопроницаемости используется коэффициент газопроницаемости Кг (см2/сек. атм):
где V — газопроницаемость, см31см2 х сек; р — манометрическое давление,
атм; h — высота образца, см. Испытания на газопроницаемость требуют значительно меньше времени, чем длительные испытания проницаемости жидкостями. В ряде случаев при тесной корреляции между указанными свойствами можно использовать определение газопроницаемости в качестве
экспресс-метода оценки проницаемости древесины жидкостями. Газопроницаемость древесины необходимо учитывать при изготовлении и эксплуатации некоторых видов тары (чаны, пивные бочки и т. д.).
Вопросы для самоконтроля:
1.Какие свойства характеризуют внешний вид древесины ?
2.Как можно улучшить цвет, блеск и текстуру древесины?
3.Что такое абсолютная и относительная влажность древесины и как они
определяются?
4.Какие формы влаги различают в древесине и как они влияют на ее физико-механические свойства?
5.Что пределом пределом гигроскопичности?
6.Что называется равновесной влажностью древесины и как она достигается?
7.Какие степени влажности древесины выделяют?
8.Почему происходит усушка и разбухание древесины, в чем состоят причины их неравномерности в разных направлениях по отношению к
направлению волокон?
9..Как определяется усушка и разбухание древесины; что такое коэффициент усушки?
10.Расскажите о способах уменьшения усушки древесины.
11.В чем причина растрескивания и коробления древесины? Какие меры
применяют для их уменьшения?
12.Что такое водопоглощение и водопроницаемость древесины?
13.Как определяют плотность древесины, относительную плотность древесинного вещества и условную плотность древесины?
14.Какие факторы влияют на плотность древесины?
15.Что такое теплопроводность древесины? Какие факторы влияют на это
свойство?
16.Какие показатели характеризуют звуковые свойства древесины и какое
они имеют практическое значение?
17.Каковы электропроводность и электрическая прочность древесины и от
чего зависят эти свойства?
18.Как влияют на древесину ионизирующие излучения и возможность их
практического использования?
Механические свойства древесины
Древесина как конструкционный материал характеризуется определенным
комплексом механических свойств (прочность, твердость, деформативность,
ударная вязкость), которые определяются в лабораторных условиях путем
проведения испытаний на растяжение, сжатие, изгиб и сдвиг. Механические
свойства древесины зависят от влажности древесины – они ухудшаются с
увеличением связанной (гигроскопической ) влаги.. При повышении влажности выше точки насыщения волокон ( 30%) прочность древесины практически не уменьшается. Как правило, результаты испытаний пересчитываются на 12%-ную влажность.
Прочность — это способность древесины сопротивляться разрушению под
действием внешних сил. Количественной характеристикой прочности является предел прочности, который определяется по формуле:
где Рmах- максимальная нагрузка, которую выдерживает
образец до разрушения; а и b – размеры поперечного сечения образца.
В связи с волокнистым строением древесина обладает анизотропностью
свойств. Так, прочность при растяжении поперек волокон в среднем для всех
пород составляет примерно 1/20 прочности при растяжении вдоль волокон.
В таблице 1 приведены значения предела прочность при растяжении поперек волокон ряда хвойных и лиственных пород .
Таблица 1
Прочность хвойных и лиственных пород при растяжении
поперек волокон
Предел прочности, кГ/см2,
Предел прочности, кГ/см2,
при растяжении
при растяжении
Порода
радиаль-
тангенциаль-
ном
ном
Сосна
52
33
Ель
48
Порода
радиаль-
тангенциаль-
ном
ном
Бук
121
79
30
Граб
128
78
54
48
Клен
128
85
Кедр
41
26
Береза 108
60
Пихта
39
27
Осина 69
43
Дуб
77
60
Ольха 70
55
Лиственница
Ясень
87
67
Липа
80
46
Форма и размеры образцов для испытания на растяжение поперек волокон (в
радиальном направлении).представлены на рисунке 1.
Рис.1. Форма и размеры образцов для испытания на растяжение поперек волокон (в радиальном направлении).
Значения прочности при растяжение древесины вдоль волокон представлены
в таблице 2.
Таблица 2.
Прочность древесины при растяжении вдоль
волокон
Предел прочности, кГ/см2,
Порода
Лиственница
при влажности
15%
30 % и более
1225
965
Предел прочности, кГ/см2,
Порода
при влажности
15%
Ясень 1390
30% и более
1095
Сосна
1010
790
Граб
Ель
1005
790
Осина 1200
945
Кедр
885
695
Бук
1180
925
655
515
Липа
1160
910
Акация белая 1690
1095
Ольха 965
760
Береза
1265
Тополь 870
685
Пихта сибирская
1610
1345
1060
Хвойные породы по сравнению с лиственными имеют более низкую прочность как при радиальном, так и при тангенциальном растяжении.
На прочность при растяжении сильное влияние оказывают особенности
строения древесины; отклонения от правильного расположения волокон приводит к заметному уменьшению прочности.
Предел пропорциональности при растяжении вдоль волокон для древесины
хвойных пород (лиственница, сосна, пихта) составляет 0,83 от величины предела прочности ; для лиственных кольцесосудистых пород (дуб, ясень) 0,70 предела прочности.
Форма и размеры (мм) образца для испытаний на растяжение вдоль волокон
представлены на рисунке 2.
.
Рис.2. Форма и размеры (мм) образца для испытаний на растяжение
вдоль волокон.
При растяжении вдоль волокон степень влияния влажности на прочность зависит от породы древесины (табл.2).Разрушение происходит в виде разрыва
тканей: при высокой прочности разрыв длинноволокнистый или защепистый,
при низкой прочности —почти гладкий или раковистый (рис. 3).
Рис. 3. Характер разрушения при растяжении вдоль волокон: сверху — защепистый разрыв; внизу — раковистый.
Ударная вязкость древесины ( а, Дж/см2) определяется по формуле а = А /nh.
Здесь А — работа, затраченная на разрушение в Дж; b — ширина образца,
см; h — высота образца, см. Ударная вязкость лиственных пород превышает
таковую хвойных пород: мягких- в 1,5 разя, твердых- в 2,5 раза.
Твердость древесины играет большую роль при обработке ее режущими инструментами, скреплении гвоздями (тара, строительные блоки), при работе
на истирание (деревянные полы, паркет, деревянные настилы), .Значения
твердости зависят от поверхности измерения: торцовой, радиальной и тангентальной. Наибольшую твердость имеет торцовая поверхность (22-97 МПа
в зависимости от породы, влажность 12%). Твердость радиальной и тангентальной поверхностей на 30-40% меньше твердости торцовой поверхности..
Увеличение влажности приводит к уменьшению твердости.
К технологическим свойствам древесины относятся: обрабатываемость резанием, сопротивление истиранию, способность к загибу, склеиванию и
окрашиванию, способность удерживать гвозди и другие металлические крепления. Они зависят от объемной массы, влажности ,анатомического строения
древесины.
Обрабатываемость резанием ( пилением, строганием, долблением и сверлением ) зависит от твердости древесины и степени чистоты поверхности:
твердая и плотная древесина обрабатывается легче и чище, чем мягкая. Чем
выше влажность древесины, тем труднее она обрабатывается: чисто обработать поверхность влажной древесины практически невозможно. На мягкой
древесине (ива, тополь, осина, липа) часто остаются царапины и вмятины.
Сопротивление истиранию зависит от направления волокон, объемной массы, твердости и влажности древесины. Сопротивление истиранию с торца
значительно больше, чем с боковой поверхности. С повышением объемной
массы и твердости сопротивление истиранию возрастает; при увеличении
влажности — уменьшается.
Способность древесины удерживать гвозди, шурупы и другие крепления
имеет большое значение как в строительстве, так и при сборке мебели и зависит от породы, направления волокон, объемной массы и влажности древесины. Поперек волокон она на 25% выше, чем вдоль волокон. усилие При
высыхании древесины ее способность удерживать крепление снижается
вследствие уменьшения упругости волокон. Удерживающая способность
древесины твердых пород в несколько раз выше, чем мягких.
Вопросы для самоконтроля.
1.Что называется пределом прочности древесины?
2.В чем состоят особенности механических испытаний древесины?
3.С чем связана неоднородность механических свойств древесины в разных
направлениях?
4. Как определяется прочность древесины на сжатие вдоль и поперек волокон?
5. Как определяется прочность древесины при растяжении вдоль и поперек
волокон?
6. Как определяется предел прочности древесины при статическом поперечном изгибе?
7. Охарактеризуйте прочность древесины при сдвиге.
8. Как определяется ударная вязкость древесины?
9. Как определяется твердость древесины?
10. Что называется пределом выносливости и пределом долговременного сопротивления древесины и как они определяются?
11.Какие факторы влияют на способность древесины удерживать крепления?
12.Дайте определение удельных характеристик механических свойств древесины.
13.Как влияет средняя ширина годичного слоя и процент поздней древесины
на физико-механические свойства древесных пород разных классов?1
14.Охарактеризуйте влияние сердцевинных лучей на прочность древесины.
15.Как отличаются физико-механические свойства древесины заболони и ядра?
15.Как зависит прочность от плотности и влажности древесины?
16.Рассмотрите влияние происхождения и возраста дерева на физикомеханические свойства.
17. Охарактеризуйте влияние температуры и ионизирующего излучения на
прочность древесины .
Практические задания по теме « Свойства древесины»
Используя литературные данные и данные интернет –ресурса, выполните
следующие задания:
1. Опишите и дайте сравнение весового и электрического методов определения влажности.
2. Опишите процесс сушки древесины. Дайте определение коэффициента
усушки древесины; составьте таблицу значений коэффициента усушки
древесины для различных пород (по заданию преподавателя) ; выявите
факторы, влияющие на его величину.
3. Рассмотрите резонансную способность древесины различных пород;
выявите влияющие на нее факторы; опишите породы, используемые
для изготовления музыкальных инструментов.
4. Проведите анализ влияния ионизирующего излучения на свойства
лиственных и хвойных пород и дайте объяснение.
5. Охарактеризуйте прочность древесины при сдвиге; выявите влияющие
на нее факторы, проведите анализ полученных результатов.
6. Рассмотрите испытания древесины на поперечный изгиб: проанализируйте зависимость предела прочности при изгибе для различных пород.
7. Рассмотрите предел выносливости и предел долговременного сопротивления древесины лиственных и хвойных пород , составьте таблицу
их значений, проанализируйте влияющие на них факторы .
3.Древесные материалы
Ствол поваленного дерева, у которого отделены корни, вершина и сучья
называется древесным хлыстом. Хлысты разделяются на деловую и низкокачественную (обрезки хлыста, которые идут на дрова).
По назначению, способу обработки и производства, круглые лесоматериалы
условно можно разделить на четыре группы:
1.использования в круглом виде;
2.для строгания и лущения (изготовления шпона);
3.для выработки целлюлозы и древесной массы;
4.для распиловки;
Виды круглого лесоматериала
К круглому лесоматериалу относятся: брёвно, кряж, подвязник, жердь, лежень.
Бревнами называются стволы деревьев, имеющие диаметр от 10 см, для использования в круглом виде или в качестве сырья для выработки пиломатериалов.
Кряж представляет собой целые стволы дерева или более-менее длинные обрезки ствола без коры для выработки специальных видов продукции. Кряжи
могут быть: фанерный, лыжный, авиационный, карандашный, тарный и другие. Длина кряжей соответствует кратному числу чураков, которые представляют собой отрезки кряжа, длина которых, соответствует размерам, необходимым для обработки на станках.
Кряж, распиленный пополам вдоль волокон, называется пластиной. Четвертиной называется половина пластины, если она распилена пополам в таком
же направлении.
Подвязник тоже представляет собой ствол без коры, но меньшего диаметра –
до 25 см.
Жердь– круглый материал чуть меньше, чем подвязник; диаметр ствола – не
больше 9 см.
Лежень представляет собой бревно, одинаково обтесанное с двух сторон так,
что полученный материал может хорошо укладываться и на один, и на другой бок.
Виды пиломатериалов
Пиломатериалами называют пилопродукцию определенных размеров и качества с двумя параллельными плоскостями.
При индивидуальной распиловке различают пиломатериалы радиальной и
тангенциальной распиловки. Пиломатериалы радиальной распиловки получают ориентированным пилением бревен или брусьев с преимущественным
направлением пропилов, близким к радиусам годичных слоев древесины.
Пиломатериалы тангенциальной распиловки получают ориентированным
пилением бревен с преимущественным направлением пропилов по касательной к годичным слоям древесины.
По назначению пиломатериалы разделяют на две подгруппы: пиломатериалы
общего и специального назначения.
Пиломатериалы общего назначения вырабатывают по ГОСТ. Продукция, изготовляемая таким образом, имеет несколько сортов.
Основанием для разделения пиломатериалов хвойных пород на сорта служит
примерное их назначение, предельные нормы допускаемых пороков древесины и ограничения дефектов обработки.
Пиломатериалы отборного сорта используют в целом виде и для раскроя на
крупные заготовки, предназначенные для использования в судостроении, в
сельскохозяйственном машиностроении, в авто- и вагоностроении.
Пиломатериалы 1-го сорта используют в целом виде и для раскроя на крупные заготовки, предназначенные для ответственных деталей, в строительстве, судостроении, автомобилестроении, вагоностроении, а также для раскроя на заготовки 1 и 2-й групп качества менее крупных размеров и другие
детали.
Пиломатериалы 2-го сорта используют в целом виде и для раскроя на крупные заготовки, предназначенные для массовых изделий, в строительстве, автомобилестроении, вагоностроении, а также для раскроя на заготовки 1 и 2-й
групп качества меньших размеров.
Пиломатериалы 3-го сорта используют в целом виде и для раскроя на заготовки, предназначенные для массовых, менее нагруженных деталей и изделий, в строительстве, а также для раскроя на мелкие заготовки более высокого качества.
Пиломатериалы 4-го сорта используют на малоответственные детали в строительстве и для раскроя на мелкие заготовки и тару.
Пиломатериалы хвойных пород (ГОСТ 8486—86 и ГОСТ 24454—80) изготовляют из древесины сосны, ели, пихты, лиственницы и кедра. Длина пиломатериалов от 1 до 6,5 м градацией 0,25 м.
Пиломатериалы лиственных пород (ГОСТ 2695-83*) изготовляют из кряжей
и бревен всех твердых и мягких лиственных пород.
По длине установлены следующие размеры пиломатериалов: для твердых
лиственных пород 0,5-6,5 м с градацией 0,1 м; для мягких лиственных пород
и березы от 0,5 до 2 м с градацией 0,1 м и от 2 до 6,5 м с градацией 0,25 м.
Пиломатериалы изготовляют:
· толщиной 13, 16, 19, 22, 25, 28, 32, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 90 и
100 мм;
· шириной обрезных — 60, 70, 80, 90, 100, 110, 130, 150, 180, 200 мм;
· шириной необрезных — от 50 мм и более с градацией 10 мм.
По форме поперечного сечения пиломатериал делится на брусья, бруски,
доски, шпалы, обапол.
Брусья-пиломатериалы толщина и ширина которых более 100 мм. По числу
пропиленных сторон брусья бывают двухкантные, трехкантные (ванчесы) и
четырехкантные .
Бруски — пиломатериалы, имеющие толщину до 100 мм и ширину не более
двойной толщины.
Доски — пиломатериалы толщиной от 16 до 100 мм и шириной более двойной толщины. Тонкие доски обычно называют тесом.
Шпалы — пиломатериал в виде бруса, предназначенная для укладки под
рельсы железных дорог.
Обапол — пиломатериал, получаемая из боковой части бревна и имеющая
одну пропиленную, а другую непропиленную поверхности.
Плоские бруски, тонкие узкие доски называют рейками. Пиломатериалы с
прямоугольным сечением, тонкие и короткие называют дощечками и планками.
В пиломатериалах различают следующие элементы: пласти, кромки, ребра,
торцы. Пласть — продольная широкая сторона пиломатериала, а также любая сторона пиломатериалов квадратного сечения. Пласть, отличающаяся
наибольшей чистотой в отношении качества древесины и обработки, называется лучшей, противоположная ей — худшей; в экспортных пиломатериалах
пласть, обращенная к сердцевине, называется внутренней, а обращенная к заболони — наружной. Кромка — продольная узкая сторона пиломатериалов.
Ребро — линия пересечения пласти и кромки пиломатериалов. Торец — концевое поперечное сечение пиломатериалов. Необрезанные кромки досок и
брусков называют обзолом.
По характеру обработки пиломатериалы разделяют на необрезные, обрезные.
Пиломатериалы, имеющие вместо кромок боковую поверхность бревна,
называют необрезными ; пиломатериалы, у которых все четыре стороны
пропилены, а величина обзола (часть поверхности бревна, оставшаяся на пиломатериалах) не превышает допускаемых размеров, называют обрезными.
По степени обработки пиломатериалы разделяют на строганные и нестроганные. В зависимости от назначения строганные пиломатериалы имеют различную форму поперечных сечений.
По месторасположению пиломатериалов в бревне (по отношению их к продольной оси) различают сердцевинные, центральные и боковые доски.
Шпон
Шпон — древесный материал, представляющий собой тонкие (менее 3 мм)
листы древесины. Шпон — переводится с немецкого языка как щепа.
Шпон применяют в производстве мебели, для декорирования строительных
материалов (панелей), производства фанеры.
Шпон бывает лущеный, строганный и пиленый. Лущёный шпон делают как
из твердых, так и из мягких пород дерева с помощью специального лущильного станка, на котором обрабатывают древесину. Листы лущёного шпона
получаются тонкими, широкими, длинными, имеет особую текстуру («водный рисунок»). Его, как правило, используют для изготовления фанеры.
Качество строганного шпона выше, он более толстый, прекрасно сохраняет
текстуру дерева, поэтому его используют для облицовки и декорирования
строительных материалов.
Пиленый шпон – один из самых ценных видов шпона. Его делают в основном из хвойных пород дерева и применяют в мебельном производстве.
В зависимости от способа среза и текстуры древесины шпон подразделяют на
виды:
радиальный
(Р),
полурадиальный
(ПР),
тангенциальный(Т),тангенциально-торцевой (ТТ).
Для изготовления шпона используют древесину следующих пород: дуба,
ясеня, вяза, ильма, каштана, лиственницы, сосны, берёзы, тополя, липы, осины, ольхи, бука, клёна, красного дерева, ивы, груши и других .
Каждый вид шпона имеет свои особенности, которые учитывают при изготовлении из него необходимых материалов и предметов.
Дубовый шпон бывает разного цвета: от светло-коричневого до темнобурого. Он прочный и долговечный, им облицовывают двери, мебель, паркет,
некоторые предметы дизайна.
Ореховый шпон по своей цветовой гамме также разнообразен: белый, светлосерый, серый с темными прожилками. Его используют при различных столярных работах, для производства дверей и мебели.
Вишневый шпон может иметь очень красивый цвет от красно- оранжевого до
красно-коричневого. Используется для облицовки эксклюзивной, дорогой
мебели.
Шпон из клена – почти белый. Чтобы он не пожелтел, его сушат сразу после
нарезки. Применяется в отделке и строительстве, изготовлении любых деревянных
изделий,
где
требуются
белые
элементы.
Фанера
Фанера (древесно-слоистая плита) — многослойный строительный материал, полученный путём склеивания специально подготовленных листов лущёного шпона. Количество слоёв шпона обычно нечётное, от 3 и более. Для повышения прочности слои шпона накладываются и склеиваются так, чтобы
волокна древесины были строго перпендикулярны волокнам предыдущего
листа.
В основном листы фанеры имеют нечётное количество слоёв шпона: в этом
случае шпон расположен симметрично относительно среднего слоя. Если
слоёв шпона в фанере четыре, то центральные слои располагают и склеивают
перпендикулярно наружным, что увеличивает общую прочность и стойкость
к деформации.
Фанера называется продольной, если волокна в лицевых слоях направлены
вдоль длинной стороны, в противном случае — поперечной. Фанера из древесины как твёрдых, так и мягких пород выпускается нескольких типов и
сортов, которые различаются назначением, сроком службы, внешним видом
и стоимостью.
По назначению фанера делится на строительную, промышленную, упаковочную, мебельную и конструкционную.
Фанеру применяют в производстве мебели, вагоностроении, судостроении,
автостроении, сельскохозяйственном машиностроении, строительстве.
Фанера по сравнению с пиломатериалами обладает преимуществами:
1)имеет равную прочность во всех направлениях;
2)сквозных трещин в ней не бывает;
3)мало коробится и растрескивается;
4)листы фанеры имеют большие размеры;
5)легко гнётся и удобна для перевозки;
Фанеру выпускают нескольких марок: ФБА, ФСФ, ФК,ФБ,ФБС, ФБВ.
Фанера марки ФБА получена из листов шпона, склеенных альбуминоказеиновым клеем. Это экологически чистый строительный материал, имеющий
небольшую влагостойкость, которая ограничивает применение этой марки.
Фанера ФСФ склеена фенолоформальдегидными клеями. Она характеризуется высокой износостойкостью, прочностью, высокой водостойкостью. ФСФодна из самых распространённых марок , используется в строительстве, производстве, кровельных работах.
Фанера ФК склеена карбамидным клеем. По сравнению с ФСФ, ФК обладает
меньшей влагостойкостью, поэтому используется для внутренней отделки
помещений, мебельном производстве, изготовлении тары.
Фанера ФБ- фанера, пропитанная бакелитовым лаком, впоследствии склеивается. Она обладает максимальной сопротивляемостью воздействию агрессивной среды и может использоваться в условиях повышенной влажности и
даже под водой.
Фанера ФБС, ФБВ пропитанная бакелитовым клеем (С- спирторастворимым,
В – водорастворимым). Она обладает высокой прочностью, стойкостью к
агрессивным средам, гибкостью, упругостью, водонепроницаемостью, не
гниёт, не растрескивается. Эту фанеру называют авиационной.
ДВС, ДВП, МДФ и другие древесные материалы
Кроме натуральной древесины для наборных панелей используют различные
древесные материалы , изготовленные специальным образом из древесных
отходов (стружек, опилок). К таким материалам относятся ДВС, ДВП, МДФ.
При производстве этих материалов используют технологию соединения различных синтетических смол (клеев) и измельчённых древесных отходов.
Такой материал находит широкое применение в промышленном производстве, т.к. представляет собой строительный, конструкционный и поделочный
материал, имеющий большие размеры, при незначительном весе и высокую
прочность. Он легко поддаётся механической обработке и различным видам
отделки.
ДСП- это древесно-стружечная плита. ДСП - листовой материал, полученный путём горячего прессования крупной древесной стружки с добавлением
в качестве связующего вещества термореактивной синтетической смолы,
например, карбамидоформальдегидной.
Из ДСП изготавливают корпусную мебель, используют для отделки помещений.
ДСП может быть изготовлена с заранее заданной плотностью, прочностью и
внешним видом, которые требуются в конструкциях, изделиях и деталях.
По плотности ДСП выпускают малой плотности (менее 550 кг/м3), средней
(550-750 кг/м3) и высокой (более 750 кг/м3).
По виду используемых частиц плиты могут быть из специально изготовленных древесных частиц, из стружек, из опилок.
ДСП хорошо склеиваются по пластям и по кромке, могут быть окрашены или
отделаны лакокрасочными материалами, облицованы шпоном, бумагой или
пластмассами. Они сравнительно легко обрабатываются деревообрабатывающими инструментами и обладают удовлетворительными показателями сопротивления выдёргиванию гвоздей и шурупов.
ДВП- древесно - волокнистая плита. ДВП- листовой материал изготовленный
в процессе горячего прессования массы из древесных волокон, сформированных в виде ковра.
ДВП получают из древесных или иных растительных волокон. Основное сырьё для ДВП – древесная щепа и дроблёнка, которые получают на рубильных
машинах из древесных отходов.
После гидротермической и химической обработки, щепа расслаивается на
специальных машинах на отдельные волокна, которые в смеси с водой и другими добавками составляют древесную массу для плит.
ДВП имеют цвет от тёмно- коричневого до сера- белого , он зависит от применяемого сырья. ДВП, имеющие специальное назначение могут быть в
процессе изготовления окрашены в необходимый цвет за счёт введения различных красителей.
Для улучшения эксплуатационных свойств в массу добавляют упрочняющие
вещества (синтетические смолы), парафин, церезин, антисептики.
Формирование ковра может осуществляться в водной среде с получением
плит односторонней гладкости (мокрый способ производства) или в воздушной среде с получением плит двухсторонней гладкости (сухой способ).
Из ДВП изготавливают конструкционные элементы мебели, задние стенки и
полки шкафов и тумб, нижние полки у диванов, выдвижные ящики, спинки
кроватей, перегородки.
МДФ - мелкодисперсная фракция. МДФ - листовой материал, полученный в
результате усовершенствования технологии изготовления ДВП.
МДФ делается из очень мелких опилок, которые скрепляются лигнином и
парафином в результате горячего прессования , при этом высушенные древесные волокна формируются в виде плиты в воздушной среде с получением
плит двухсторонней гладкости (сухой способ).
При производстве МДФ не используются эпоксидные смолы, фенол и другие
вредные для человека вещества. МДФ считается экологически чистым материалом. Он хорошо обрабатывается, фрезеруется, шлифуется, красится. В
нём не бывает перекосов, усыхания, трещин. По своим характеристикам
МДФ приближается к характеристикам натуральной древесины, однако, лишён его недостатков, таких как неоднородность, низкая плотность, гнилость,
сучки и т.д.
Сфера применение панелей из МДФ очень широкая: мебель для дома и офиса, межкомнатные двери, подоконники, столешницы, барные стойки, школьные парты, детские игрушки, тара и упаковка. Фасады из МДФ используют
для изготовления кухонной мебели. Материал позволяет делать красивую
филёнку (выпил), закруглённые углы. Он влагостойкий, не коробится от кухонного пара.
Относительно новый на строительном рынке продукт называется ОСБ. ОСБ
– это ориентировано – стружечный блок (плита). Он получается в результате
прессования прямоугольных плоских стружек при высокой температуре и
давлении. Во внешних слоях стружка расположена продольно, а во внутренних – крестообразно. Такое расположение делает плиту особенно прочной.
ОСБ применяют для обшивки стен как в сухих, так и во влажных помещени-
ях, т.к. ОСБ делится на четыре класса по уровню влагостойкости и прочности. ОСБ используют при возведении малоэтажных каркасных домов (так
называемая «канадская технология»).
Столярная плита- это склеены из узких реек щит значительных размеров,
оклеенный с обеих сторон шпоном в один или два слоя. Щит из реек называется серединкой, наклеенный шпон рубашкой.
Рейки для щита подбирают с таким расчетом, чтобы обеспечить наименьшее
его коробление. Серединки столярных плит делают из древесины хвойных и
мягких лиственных пород. В плите серединка должна состоять из реек одной
породы древесины. Для рубашек применяют березовый, буковый, ольховый
или сосновый шпон сортом не ниже ВВ. Рубашки плит должны быть одинаковой толщины.
Для изготовления столярных плит блочно-реечным способом берут чисто обрезные строганные доски сечением 22-25x180-220 мм, и высушенные до 5—
6% влажности. Доски склеивают в прессах пластями в блоки до 30 досок в
каждом, высотой до 550 мм. Блок распиливают на ленточной пиле или лесопильной раме перпендикулярно плоскостям склеивания на широкие (до 550
мм) пластины заданной толщины. Полученные пластины подсушивают, прифуговывают по кромкам и склеивают в щиты-серединки. Блочно-реечный
способ изготовления столярных плит имеет наибольшее распространение.
Серединки блочно-шпоновых плит изготовляют из блоков, склеенных из полос шпона. Такие плиты отличаются высокой прочностью. При изготовлении
их требуется толстомерный высокосортный кругляк и повышенный расход
клея, поэтому этот способ имеет меньшее распространение, чем блочнореечный.
Для серединок реечных плит используют отходы производства — рейки,
горбыли, планки, которые перерабатывают на станках и склеивают в щит.
Практикуется также производство плит с серединками, набранными без
склеивания. Такие плиты называются наборными.
Столярные плиты изготовляют размерами 2500X1525, 2500Х1220,
2120X1270, 1800X1220 мм; толщиной 16, 19, 22, 25, 30, 35, 40, 45 и 50 мм.
Столярные плиты по виду рубашек подразделяются на облицованные строганной фанерой и необлицованные. Облицованные плиты могут быть односторонние (когда строганная фанера наклеена на одну сторону) и двухсторонние. В зависимости от качества древесины лицевых рубашек необлицованные плиты разделяются на три сорта: А, АВ и В по действующему стан-
дарту на клееную фанеру.
Облицованные плиты изготовляют 1 и 2-го сортов. Сортность определяется
по сорту облицовочной фанеры. Направление волокон древесины в обеих рубашках облицованных плит должно быть одинаковое. В необлицованных и
облицованных плитах рубашки могут быть склеены из полос шпона шириной
не менее 100 мм с подбором по качеству древесины и по цвету, а для облицованных плит—и по текстуре. На поверхности плит не должно быть пятен и
пробоин клея.
Влажность столярных плит должна быть 8±2%. Хранят столярные плиты, как
и фанеру, в сухих закрытых складах.
Плиты применяют в производстве щитовой мебели, при изготовлении дверей, перегородок, полов, а иногда и стен в жилых зданиях купейных перегородок, внутренних дверей, диванов и подъемных полок в вагоностроении.
Контрольные вопросы
1.На какие группы по назначению делятся круглые лесоматериалы?
2.Чем отличается бревно от кряжа?
3Дайте определения следующих пиломатериалов: брус, брусок, доска, обапол
4.Что называют рейками, планками, дощечками?
5.Что такое шпон? На какие виды делится шпон?
6.Как и из чего изготавливают фанеру?
7.Перечислите преимущества и недостатки фанеры по сравнению с пиломатериалами.
8.Что обозначает марка фанеры ФБА, ФСФ, ФК
9.Каким способом и из каких материалов изготавливают ДСП, ДВП, МДФ?
10. Для каких целей изготавливают столярную плиту?
Тест к разделу «Древесные материалы»
1. Хлыст - это
а) ствол растущего дерева
б) ствол поваленного дерева
в) ствол поваленного дерева без корней и веток
г) ствол поваленного дерева без коры
2. Кряж, подвязник, жердь отличаются друг от друга
а) диаметром ствола
б) длиной
в) породой древесины
г) качеством обработки
3. Пластину и четвертину получают путём распиливания
а) бревна
б) кряжа
в) доски
г) бруса
4. Брус и брусок отличаются друг от друга
а) формой поперечного сечения
б) размером поперечного сечения
в) назначением
г) различия нет
5. Какой пиломатериал можно назвать доской, если считать, что а-толщина,
в- ширина
а) а=20мм, в=39мм
б) а=30мм, в=79мм
в) а=40мм, в=65мм
г) а=100мм, в=300мм
6. Какой пиломатериал можно назвать бруском, если считать, что а-толщина,
в- ширина
а) а=20мм, в=39мм
б) а=30мм, в=79мм
в) а=40мм, в=85мм
г) а=100мм, в=300мм
7. Какой пиломатериал можно назвать брусом, если считать, что а-толщина,
в- ширина
а) а=20мм, в=39мм
б) а=30мм, в=79мм
в) а=40мм, в=85мм
г) а=200мм, в=300мм
8. Фанера-материал, который изготавливают путём склеивания листов
а) лущёного шпона
б) строганного шпона
в) пилёного шпона
г) любого древесного материала
9. Материал, полученный путём горячего прессования древесной стружки со
связующими (термореактивными синтетическими смолами) называется
а) ДВП
б) ДСП
в) МДФ
г) ОСБ
10. Материал, полученный путём горячего прессования древесных опилок,
где в качестве связующих используют лигнин и парафин, называется
а) ДВП
б) ДСП
в) МДФ
г) ОСБ
Практические задания по теме «Древесные материалы»
Цель работы: научиться определять и распознавать виды пиломатериалов и плитно-листовых материалов.
1.Зарисуйте в тетради указанные на рисунке 10 пиломатериалы.
2. Найдите и подпишите в правильной последовательности следующие материалы: доска, шпала, рейка, обапол, двухкантный, трёхкантный, четырёхкантный брус, брус с обзолом, пластина, четвертина.
3.Схематично зарисуйте строение трёх и пятислойной фанеры. Укажите на
рисунке рубашку, средние слои, клеевой шов.
4.Зарисуйте строение столярной плиты. Укажите на рисунке блочный щит,
рубашку, клеевые прослойки.
Рисунок 10 Виды пиломатериалов.
4.Пороки древесины
Пороки – это недостатки отдельных участков древесины, снижающих её качество и ограничивающие возможности её использования.
Учёт пороков является основой определения «качества древесины». Однако,
«нормальная» или «ненормальная» древесина часто носит условный характер. В отдельных случаях порок становится даже желательным, например,
свилеватость, являясь пороком в пиломатериалах, часто ценится в шпоне, т.к.
придаёт древесине необходимую в этом случая декоративность.
В настоящее время описано более 200 разных видов пороков древесины. Некоторые пороки хорошо различимы визуально и определить их несложно
(сучки, наросты, трещины и т.д.), скрытые пороки (ядровые гнили, ненормальные окраски и т.д.) не видны и поэтому существует трудность их определения.
Существует целый ряд классификаций пороков древесины: классификация
по ГОСТ, классификация пороков Паншина, Матвеева - Мотина, Лакатоша и
т.д.
Рассмотрим самые распространённые пороки древесины.
Сучки – это оставшиеся в древесине ствола основания ветвей – живых или
отмёрших при жизни дерева. Сучки являются обязательной принадлежностью всех круглых лесоматериалов, и в некоторых количествах они всегда
присутствуют в пиломатериалах, заготовках, деталях, шпоне.
Совокупность имеющихся в стволе сучков с учётом их количества, состояния, размеров, распределения, влияния на свойства называется сучковатостью.
Сучки классифицируются: 1) по происхождению; 2) физиологическому состоянию; 3)степени срастания; 4)степени загнивания; 5) по размерам; 6)
форме и расположению в сортименте.
По происхождению сучки подразделяются на первичные и вторичные. Первичные сучки – основания боковых ветвей, образованных в результате развития ростовых почек. Живые первичные сучки имеют тесную связь с древесиной ствола и имею общие годичные слои. Вторичные сучки образуются в результате развития превентивных (спящих) почек, которые располагаются в
нижней части побега и отходят от сердцевины ствола. От ростовых спящие
почки отличаются тем, что образуют побеги лишь в случае повреждения
ствола. Следы неразвившихся в побег спящих почек называются глазками.
По типу ветвления древесные породы делятся на породы с мутовчатым и немутовчатым расположением ветвей (рисунок 11)
Рисунок 11 Мутовчатое расположение ветвей
Породы с мутовчатым расположением ветвей: сосна, лиственница. Их боковые ветки располагаются группами, образуя мутовку. Ель, пихта, сибирский
кедр относятся к породам с нестрого мутовчатым расположением ветвей.
По физиологическому состоянию сучки подразделяются на живые и отмёршие. Живые сучки связаны с функционирующими ветвями, отмёршие сучки
возникают в результате отмирания ветвей дерева и как правило находятся в
нижней части.
Живые сучки бывают: заболонные – окрашенные в цвет заболони древесины; ядрово - заболонные - живой сучок имеет светлоокрашенную переферийную зону, а внутренние и годичные слои представляют собой тёмноокрашенное ядро или светлоокрашенную спелую древесину.
Отмёрший сучок не имеет заболони и представляет собой ядро или ядровый
сучок (тёмноокрашенный). Ядровый или отмёрший сучок может быть пропитан смолой (у хвойных) или дубильными и красящими веществами (у лиственных).
По степени зарастания сучки делятся на открытые и заросшие. Пенёк открытого (торчащего) сучка не полностью закрыт наплывами годичных слоёв
ствола. Открытые сучки хорошо видны на стволе дерева.
Заросшие сучки делятся на поверхностно и глубоко заросшие.
Поверхностно-заросший сучок закрыт одним или несколькими наружними
годичными слоями ствола (рисунок 12). Часто такой сучок прикрыт желвакообразным вздутием на стволе и называется заплывным (рисунок 13).
Рисунок 12 Вид поверхностно заросшего сучка
Рисунок 13 Вид поверхностно заросшего (заплывного) сучка
Глубоко заросший сучок имеет вершину, расположенную глубже, чем на 1
см от поверхности ствола (рисунок 14) и узнаётся по бровке или шраму (раневому пятну).
Рисунок 14 Вид глубоко заросшего сучка
По степени срастания с древесиной ствола сучки подразделяются на : сросшиеся, частично сросшиеся, несросшиеся.
Сросшимся называется сучок, годичные слои которого срослись с окружающей древесиной на протяжении не менее 3/4 периметра разреза сучка (рисунок 15).
У частично сросшегося сучка годичные слои срослись с окружающей древесиной на протяжении менее 3/4, но более 1/4 периметра или разреза сучка .
У несросшегося сучка годичные слои не имеют срастания с окружающей
древесиной или срослись с ней на протяжении менее 1/4 периметра своего
разреза. Сучок полностью не связанный с окружающей древесиной называется выпадающим (рисунок 16)
Рисунок 15 Вид сросшегося сучка
Рисунок 16 Вид выпадающего сучка
По степени загнивания сучки делятся на здоровые и гнилые. Здоровые сучки
– это сучки без признаков мягкой гнили, сохраняющие нормальную структуру, твёрдость, окраску. Здоровые сучки бывают светлые, т.е. по цвету не отличаются от окружающей древесины (рисунок 17) и тёмные или роговые, т.е.
пропитаны смолой, дубильными веществами и значительно темнее окружающей древесины, имеют повышенную твёрдость (рисунок 18).
Гнилые сучки имеют изменённый цвет и структуру и делятся на окрашенные,
загнившие , гнилые и табачные. Окрашенный сучок окружён здоровой древесиной, но сам находится в начальной стадии гниения, при этом сохраняется
структура и твёрдость, но окраска ненормальная: чёрная, пёстрая.
Рисунок 17 Вид светлого здорового сучка
Рисунок 18 Вид тёмного (рогового) сучка
Загнивший (рыхлый) сучок окружён здоровой древесиной, он сохраняет
форму, но утрачивает своё первоначальное строение и размягчается. Цвет его
становится серым, серо – бурым, бурым с вкраплениями чёрного или белого.
Гнилой сучок полностью или частично разложившийся с изменением структуры и твёрдостью, легко разрушается руками. Цвет сучка может быть бурым, грязно серым, пёстрым (рисунок 19).
Табачный сучок – сучок совершенно разложившийся и превратившийся в бурую или белую массу, рассыпающийся в порошок при растирании пальцами.
Рисунок 19 Вид гнилого сучка
По форме разреза сучки бывают круглые и овальные.
К продольным относятся сучки, наблюдаемые на радиальной поверхности
сортиментов в виде полос, образуемых самостоятельными годичными слоя-
ми. К ним относятся продолговатые, сшивные и разветвлённые сучки (рисунок 20)
Рисунок 20 Вид разветвлённого сучка
По положению в сортименте сучки классифицируются на пластевые (выходящие на пласть пиломатериала), кромочные (выходящие на кромку), ребровые (выходящие на ребро), сквозные (выходяшие на обе пласти), несквозные
(выходящие на одну сторону пласти или кромки).
Сучки оказывают отрицательное влияние на качество древесины, так как они
вызывают искривление годичных слоёв и нарушают её однородность. Наличие сучков, особенно в больших количествах, затрудняют механическую обработку, способствуют неравномерному её изнашиванию, приводит к увеличению расхода древесины в связи с созданием необходимого запаса прочности, уменьшает выход заготовок из пиломатериалов.
Наименьшее отрицательное влияние на механические свойства оказывают
мелкие, здоровые и сросшиеся сучки, а наибольшее – крупные, гнилые, сучки, выходящие на кромку, сшивные и разветвлённые.
Трещины – это пороки, образование которых связано с наличием внутренних
напряжений, присущих каждому растущему дереву, а также напряжений,
возникающих в срубленной древесине и под влиянием факторов внешней
среды.
В зависимости от направления и времени появления, трещины разделяются
на продольные и поперечные, а также на трещины растущего дерева и трещины срубленной древесины. К трещинам растущего дерева относятся: метиковые, отлупные, морозные, громобойные, трещины сжатия.
Метиковые трещины – это одна или несколько широких внутренних трещин,
проходящих через сердцевину ствола и направленных радиально (рисунок
21). Метиковые трещины ограничены зоной ядра или спелой древесины и
бывают простыми и сложными. Простые метиковые - одна или две трещины
на торце, расположенные по одному диаметру и идущие по длине сортимента
в одной плоскости. Сложные метиковые - одна или две трещины на торце,
расположенные под углом друг к другу и идущие по длине сортимента не в
одной плоскости (рисунок 22).
Рисунок 21 Вид простой метиковой трещины
Рисунок 22 Вид сложной метиковой трещины
Метиковые трещины нарушают целостность древесины, что вызывает снижение её прочности, а также сортность пиловочных брёвен.
Отлупные трещины - внутренние трещины, проходящие в зоне ядра или спелой древесины, и распространяются на некотором протяжении вдоль сортимента. Отлупные трещины видны в виде дугообразных трещин (неполные
отлупные) или в виде кольцеобразных трещин (полные отлупные)(рисунок
23)
Рисунок 23 Вид отлупных трещин
Отлупные трещины нарушают целостность древесины в пиломатериалах,
портят пласть доски и понижают сортность лесоматериалов.
Морозные трещины возникают зимой при резком охлаждении ствола. Морозные трещины по длине могут распространяться на значительную часть
ствола, по глубине – до середины (рисунок 24).
Рисунок 24 Вид морозной трещины
В наибольшей степени морозными трещинами поражаются толстые стволы
твёрдых лиственных пород: клёна, бука, дуба, ясеня, ореха. Хвойные породы
поражаются значительно реже.
Морозные трещины, нарушая цельность древесины и изменяя форму ствола,
могут понижать сортность и выход пиломатериалов, а также способствуют
появлению гнили. Морозные трещины, расположенные винтообразно вследствие косослойности ствола, оказывают наиболее отрицательное влияние.
Громобойные трещины относятся к радиальным трещинам. Они бывают разной глубины, как правило, сопровождаются отколами и расщепами поверхностных слоёв ствола и проходят по всей длине дерева – от вершины до корней (рисунок 25). Такие трещины встречаются во всех породах и они очень
похожи на морозные трещины.
Громобойные трещины в зависимости от их глубины снижают сортность
круглых лесоматериалов и выход пиломатериалов. Повреждения коры и
наружних слоёв древесины способствуют проникновению грибной инфекции
и возникновению гнили.
Трещины сжатия – это поперечные трещины , идущие от периферии ствола и
доходящие до центральной части или даже сердцевины и часто сопровождаются наростами ранней древесины в виде валиков. Трещины сжатия встречаются у хвойных пород (сосны, ели, пихты) и возникают пол действием силы ветра или одностороннего снежного навала, т.е. в тех случаях, когда изгибающая сила (ветер, тяжесть снега) может вызвать деформацию в зоне сжатия.
Рисунок 25 Вид громобойной трещины
Трещины сжатия часто возникают у деревьев с тонкими стволами при густом
их расположении. Такие трещины резко снижают механические свойства
древесины, поэтому древесина непригодна для строительства и не может
быть использована в качестве сырья для пиломатериалов.
Трещинами срубленной древесины являются трещины усушки, трещины, образовавшиеся при распиловке и валке древесины.
Трещины усушки – это наружние трещины, возникающие при высыхании
древесины и распространяющиеся от поверхности вглубь (рисунок 26).
Рисунок 26 Вид трещин усушки
На торцах они имеют вид метиковых или отлупных трещин, но отличаются
от последних небольшим протяжением вдоль волокон древесины. Трещины
усушки встречаются во всех породах, но особенно подвержены растрескиванию лиственные породы: берёза, бук, липа и хвойные: лиственница, сосна,
ель.
Трещины усушки появляются, когда влажность древесины становится ниже
30% (предела гигроскопичности) и древесина начинает сжиматься (усыхать).
Трещины также могут возникать при распиловке и валке деревьев (рисунок
27)
Рисунок 27 Вид трещины, образовавшейся при валке дерева.
Пороки формы ствола. К этой группе пороков относится сбежистость, закомелистость, кривизна, желобки, продольная ребристость, двойная вершина, и
другие.
Сбежистость выражается в постепенном уменьшении диаметра дерева от
комля к вершине. В пиломатериалах сбежистость влечёт за собой неизбежное
перерезание годичных слоёв и возникновение наклона волокон, что оказывает отрицательное влияние на механические свойства материалов, особенно на
прочность при статическом поперечном изгибе. Сбежистость приводит к
значительному увеличению расходов сырья и снижению его качества, особенно при распиловке и лущении.
Закомелистость – это резкое увеличение диаметра комлевой части дерева,
когда диаметр комлевого торца в 1,2 раза и более превышает диаметр дерева,
измеренного на расстоянии 1 метр от этого торца (рисунок 28).
Закомелмстость уменьшает выход пиломатериалов и шпона и является одной
из причин искусственного наклона волокон в пиломатериалах. В зависимости
от глубины и протяженности может понизить сортность брёвен.
Рисунок 28 Закомелистость
Искривление ствола по длине называется кривизна. Различают простую кривизну, характеризующуюся только одним изгибом, и сложную, характеризующуюся несколькими изгибами (в одной или нескольких плоскостях)(рисунок 29)
Рисунок 29 Кривизна
Кривизна встречается у всех пород, но у ели, пихты, тополя, ольхи и дуба она
не является характерным пороком.
Продольная ребристость ствола – это глубокие продольные бороздки на
поверхности ствола, имеющие протяжения до нескольких метров (рисунок
30). Встречается у лиственных пород, является наиболее характерным пороком древесины граба, у которого часто поперечное сечение отлично от круга.
Наличие на поверхности ствола глубоких бороздок обесценивает древесину,
снижает полезный выход пиломатериалов.
Двойная вершина – это вильчатое раздвоение ствола, происшедшее вследствие гибели верхушечного побега и замены его двумя (тремя) боковыми побегами. Двойная вершина понижает выход деловой древесины в зависимости
от высоты, на которой ствол раздвоен.Участок древесины, где ствол раздвоен
идёт в отходы.
Рисунок 30 Продольная ребристость.
Рак известен как многолетняя инфекционная болезнь, вызывающая отмирание (некроз) относительно небольшой площади живых тканей коры, камбия,
и древесины на ветвях и стволах деревьев. Как порок древесины, рак имеет
вид незаживающей раны (язвы) на стволе растущих деревьев, плоской или
углублённой, с обнажённой древесиной на дне, или покрытой мёртвой корой,
и обычно окруженной наплывами и сопровождающейся местным утолщением ствола (рисунок 31)
.
Рисунок 31 Рак ствола.
В зависимости от характера и происхождения язв различают следующие типы рака: ступенчатый, опухолевый, гнилевый и раневый.
Рак уродует форму ствола, затрудняет механическую обработку древесины,
понижает выход деловой древесины. У хвойных пород рак может сопровождаться сильным смолотечением и образованием засмолка.
Наросты – это местное утолщение округлой формы – шарообразные, односторонние или в виде кольцевого вздутия по всей окружности ствола, образуемые в результате разрастания клеток, увеличенных по количеству или величине (рисунок 32)
Рисунок 32 Наросты.
Причиной образования наростов могут быть вирусы, бактерии, паразитные
грибы, механические повреждения, а также некоторые растения. Древесина
наростов резко отличается от нормальной по физико-механическим свойствам. При получении пиломатериалов, наросты удаляют, выход деловой
древесины уменьшается.
Пороки строения древесины. К порокам строения древесины относятся:
наклон волокна, крень, тяговая древесина, завиток, сердцевинные повторения, смоляные кармашки, но наибольший интерес представляет свилеватость.
Свилеватость неправильность в строении древесины, выражающаяся в
волнистом или беспорядочном расположении древесных волокон. В стволе
может носить местный характер или распространяться на значительную его
часть, преимущественно вблизи корневой шейки. Свилеватость встречается
у всех пород, но чаще у лиственных. Она бывает волнистая или струйчатая,
когда волокна расположены волнообразно, и путаная, когда волокна переплетены беспорядочно (рисунок 33).
Рисунок 33 Свилеватость (волнистая).
Свилеватость может быть вызвана разными причинами: вследствие сильного давления всего растущего дерева, реакции на повреждения насекомыми,
часто связана с сучками, спящими почками, проростями.
Свилеватость снижает прочность древесины при изгибе, растяжении и сжатии, но увеличивает прочность при раскалывании, затрудняет обработку
древесины резанием.
Свилеватую древесину некоторых пород (клёна, ореха, ясеня, осины, берёзы
и т.д.), как дающую красивую текстуру на разрезах, целесообразно применять в качестве отделочного материала или шпона, тогда свилеватость рассматривается как условный порок.
Ненормальные окраски и гнили. Нормальный цвет древесины изменяется в
результате биохимических реакций окисления дубильных и красящих веществ, а также под влиянием поселившихся в ней грибов.
К ненормальным окраскам растущего дерева относятся раневая и патологическая окраски, а также гнили, вызванные грибами. Раневая окраска является результатом раневой реакции древесины, сущность которой заключается
в отмирании живых клеток и образовании в них окрашенных веществ. Эти о
краски возникают в заболонной древесине лиственных пород и наблюдаются в виде участков красноватого, буроватого или коричневого цветов. По
размерам и расположению в стволе можно выделить раневые окраски в виде
пятнистости и ложного ядра. Пятнистость бывает тангентальная, которая
наблюдается на торце в виде пятен шириной не превышающей годичный
слой и радиальная, располагающаяся на поперечном разрезе по окружности.
Ложное ядро отличается тем, что внутренняя часть ствола аналогична
настоящему ядру, но имеет разнообразную форму и размеры, может образовываться в любом месте ствола в разное время. На поперечном разрезе
ствола наблюдается в виде центрального, а иногда смещённого в сторону
пятна (рисунок 34)
Рисунок 34 Ложное ядро.
Патологические окраски появляются в центральных слоях ствола: ядре,
ложном ядре, спелой древесине хвойных и лиственных пород. В отличие от
раневой окраски имеют иной цвет и природу. Они предшествуют гнили, сопровождают ее или являются начальной её стадией. К патологическим
окраскам относится: водослой и грибные ядровые пятна и полосы.
Водослой – это участок древесины сильно пропитанный водой. Наблюдается на торце непросушенного сортимента в виде мокрых, зимой в виде мёрзлых стекловидных пятен различной формы и величины, а на продольных
разрезах – в виде тёмно-серых, серовато-бурых полос или пятен (рисунок
35).
Рисунок 35 Водослой вокруг гнили.
Грибные ядровые пятна и полосы наблюдаются на торцах в виде пятен разных размеров и очертаний – лунок, колец, полос розового, красноватого,
красного, бурого, коричневого, серого, фиолетового цветов. Изменение
окраски вызвано грибами в растущем дереве, при этом сохраняется структура и твердость древесины.
Гниль вызвана более длительным действием грибов. Гниение древесины заключается в разрушении клеточных оболочек. Гифы гриба, проникшего в
древесину, выделяют ферменты, которые превращают целлюлозу, гемицеллюлозу и лигнин в вещества, растворимые в воде и усвояемые грибом.
Плотность и масса древесины уменьшаются, изменяются её механические,
физические и химические свойства.
Гниль характеризуется стадией и типом гниения. Существует четыре стадии
гниения (последняя стадия – дупло). На рисунке 36 представлено плодовое
тело гриба трутовика и вызванная им гниль ели.
Рисунок 36 Гниль, вызванная грибами.
Червоточины – это повреждения древесины в виде поверхностных бороздок, внутренних ходов (каналов) и отверстий, проделанных насекомыми
или их личинками. Червоточины возникают в свежесрубленной и хранящейся древесине в результате воздействия подкоровых лесных и штабельных вредителей (короедов, усачей или дровосеков, долгоносиков или слоников, златок, плоскоходов, сверлил, рогохвостов, древоточцев) , а также в
процессе эксплуатации древесины в результате воздействия домовых вредителей (точильщиков, долгоносиков, древогрызов, домовых усачей – чёрных
и рыжих, термитов)(рисунок 37, 38)
Если червоточина поверхностная, то она не влияет на механические свойства древесины. Однако через поверхностную червоточину может распространяться синева и другие грибные поражения заболонной древесины. При
распиловке и лущении пораженные слои уходят в горбыль, рейки и другие
отходы и поэтому поверхностные червоточины в пиломатериалах могут
быть допущены в производство.
Развитая червоточина, особенно глубокая, резко снижает сортность лесоматериалов и делает их непригодными для многих целей.
Рисунок 37 Червоточины (ходы малого соснового дубоеда)
Рисунок 38 Червоточины (древесина, повреждённая термитами)
Контрольные вопросы к разделу « Пороки древесины»
1. Что такое пороки древесины? Как классифицируются пороки древесины?
2. Как классифицируются сучки по физиологическому состоянию, по
степени зарастания, срастания, загнивания?
3. Как влияют сучки на качество древесины?
4. Как классифицируются сучки по положению в сортименте?
5. Перечислите виды трещин растущего дерева.
6. Какие пороки относятся к порокам формы ствола?
7. Какие пороки относятся к порокам строения древесины?
8. Назовите виды свилеватости.
9. Почему грибы на дереве вызывают его гниль?
10.Какие насекомые портят древесину, вызывая червоточины?
Тест к разделу «Пороки древесины»
1.Следы в древесине, неразвившихся в побег спящих почек называются:
а) глазками
б) мутовками
в) розетками
г) волчками
2.Какие сучки относятся к отмершим:
а) заболонные
б) ядровые
в) ядрово - заболонные
г) спелодревесные
3.Сучки, расположенные в виде двух симметричных овалов на радиальной
поверхности называются:
а) сшивными
б) разветвленными
в) поперечными
г) кромочными
4.Радиальная трещина, проходящая через сердцевину ствола, называется:
а) простой метиковой
б) сложной метиковой
в) отлупной
г) морозной
5.Внутренняя трещина, проходящая в зоне ядра или спелой древесине, между годичными слоями называется:
а) простой метиковой
б) сложной метиковой
в) отлупной
г) морозной
6.Наружная радиальная трещина, возникающая при резком изменение температуры называется:
а) простой метиковой
б) сложной метиковой
в) отлупной
г) морозной
7.Резкое увеличение диаметра ствола нижней части дерева называется:
а) сбежистость
б) ребристость
в) эксцентричность
г) закомелистость
8.К порокам строения древесины относится:
а) трещина
б) нарост
в) наклон волокна
г) рак
Практические задания по теме «Пороки древесины»
Цель работы: научиться определять и распознавать виды пороков древесины
и уметь их классифицировать.
1.Схематично зарисуйте в тетради и подпишите: а) сучок, сросшийся с
окружающей древесиной, б) сучок частично-сросшийся, в) несросшийся сучок, г) выпадающий сучок. Объясните в чем отличие несросшегося и выпадающего сучка.
2.Схематично зарисуйте и подпишите все виды трещин растущего и срубленного дерева. Чем отличаются морозная и громобойная трещина?
3. Используя литературные данные и данные интернет - ресурса, найдите и
составьте таблицу- каталог грибов, вызывающих гниение древесины.
4.Используя литературные данные и данные интернет – ресурса выпишите
название пороков, которые не упоминались в данном пособии.
ЛИТЕРАТУРА
1.Вакин А.Т., Полубояринов О.Н., Соловьев В.А. Пороки древесины М.: Лесная промышленность, 1980.-с.112
2.http://www.images.yandex.ru 10.01.2014
3. http://www.slowari.yandex.ru 01.02.2014
4. http://www.wikipedia.org.yandex.ru 15.01.2014