Химический состав, прочность древесины и коры

Микроскопическое строение древесины

Только микроскопическое строение древесины отвечает в полной мере на вопрос: что же такое древесина? Множество разнообразных клеток, скрепленных между собой — это есть древесная масса. Каждая клетка наполнена протопластом, а межклеточное пространство — сложными полимерными соединениями. Однозначные по строению и функциям клетки создают соответствующие ткани: механические (опорные), проводящие и запасающие.

Оболочка клетки создана из природных высокомолекулярных полимеров: углеводов (70 — 80%) и лигнина (20 — 30%). Углеводная часть представлена холоцеллюлозой, гемицеллюлозой и целлюлозой. Лигнин — аморфное вещество, связывающее целлюлозные волокна между собой, благодаря чему целлюлоза приобретает прочность и эластичность. Лигнин и целлюлоза пропитывают стенки клеток, вызывая их одревеснение. В результате оболочка становится жесткой, твердой, по своей прочности не уступающая железобетону.

Древесина как стройматериал

Положительные свойства древесины как стройматериала:

1. Прочность при относительно небольшой плотности.
2. Хорошие теплоизолирующие свойства (низкая теплопроводность).
3. Удельная прочность приближается к показателю стали и выше, чем у кирпича и бетона.
4. Жесткость близка к незакаленной стали.
5. Слабо подвержена линейному расширению.
6. Долговечность.
7. Слабо подвержена механическим вибрациям.
8. Прекрасно проводит радиоволны.

В настоящее время методы защиты древесины гарантируют долговечность. Технология изготовления клееного бруса практически полностью избавляет от этого недостатка.

В словаре Синонимов

древо, деревце, деревцо, древесина, древо, балка, бревно, брус, валёжник, буревал, бурелом, дрова, дреколье, дубьё, дром, дрюк, дручина, дручок, дубина, дылка, дыль, колода, кол, мачта, обрубок, оглобля, орясина, древко, палка, пень, плаха, полено, столб, тёс, тычина, хворост, древесина, чурбан, чурка, деревяшка, головня, головёшка, лесина; каркас; фригидная, холодный, бесчувственный; деревянная башка, (авраамово, адамово, мудино, райское, дивное, ебеновое) дерево, балбес, балда, пустоголов, бестолочь, болван, глупец, тупой, дебил, дуболом, дуботол, дуботряс, дундук, дура, дурак, дуралей, дурачина, дурачок, дурень, дуриан, дуролом, дурошлеп, истукан, лопух, лох (петрович), мудак, мудило, мудозвон, недоумок, некумека, олух(-олухом), отморозок, пентюх, полудурок, полудурье, обалдуй, оболтус, межеумок, остолоп, телепень, тупец, тупица, туполом, фофан, хлыст, чмо, чурка (неговорящая, с ушами)

§ 4. Химический состав и свойства древесины

Древесина состоит из органических веществ: примерно 49,5 % углерода, 6,3 % водорода, 44,2 % кислорода и 0,12 % азота. Химические элементы (С, Н и О) образуют сложные органические вещества. Главные из них — целлюлоза, лигнин и гемицел- люлозы — образуют клеточную стенку и составляют 95…99 % массы абсолютно сухой древесины. К остальным относятся дубильные вещества и смолы. Целлюлоза имеет широкое применение в народном хозяйстве. Она идет на изготовление бумаги, картона, ваты, искусственного шелка, мела и кожи, взрывчатых веществ, целлулоида, целлофана, вискозных* кордных нитей, фото- и кинопленок, лаков, пластмасс и др. Лигнин используют в производстве пластмасс, ванилина, активированного угля и др. Гемицеллюлозы близки по химическому составу к целлюлозе, легче гидролизуются и растворяются в щелочах, образуя простые сахара. При химической переработке древесины из гемицеллюлоз получают много ценных продуктов, одним из которых является фурфурол. Фурфурол применяют в производстве пластмасс, синтетических волокон, смол, для приготовления медицинских препаратов. Гидролизом, т. е. путем разложения древесины, в присутствии воды, серной или соляной кислоты под давлением и при температуре 180…190°С можно получить этиловый спирт, глюкозу, кормовые дрожжи, фурфурол, метанол, углекислоту и др. Путем сухой перегонки древесины, т.е. нагреванием до высокой температуры (450…550°С) без доступа воздуха (пиролиз), поручают древесный уголь, уксус, метиловый спирт, креозот и др. / При перегонке живицы (смолистого вещества хвойных под) получают канифоль и скипидар. Канифоль и скипидар применяют в 80 различных производствах: для получения мыла, лаков, красок, олиф, линолеума, смазок, в кожевенной и резиновой промышленности, медицине и др.  / Дубильные вещества, или танниды, используют в кожевенной промышленности для дубления сырой кожи, что придает ей стойкость против гниения, эластичность, способность не разбухать. Танниды содержатся в ядре дуба (6…11 %) и каштана (6…13%), а также в коре ивы, лиственницы, дуба, ели, пихты (от 5 до 16 %). Дубильные вещества растворимы в воде и спирте, легко окисляются, при соединении с солями железа дают темно-синюю окраску. Получают их путем экстрагирования горячей водой измельченной коры и древесины. В живых клетках древесной зелени (тонких ветвях, листьях или хвое) содержится много биологически активных элементов: витаминов, хлорофилла, каротина, ферментов, микроэлементов, фитонцидов и др. В хвое содержится аскорбиновой кислоты — витамина С — в 6 раз больше, чем в лимонах и апельсинах. Биологически активные вещества могут иметь большое значение для медицины, животноводства и пищевой промышленности. В хвойно-витаминной муке содержится каротина и витаминов значительно больше, чем в сене и других кормах, поэтому она ценная добавка к кормам для животных и птиц. Широкое применение в медицине находит хлорофилло-каротино- вая паста для лечения кожных заболеваний, ожогов, язв и др. Хвойную пасту добавляют в мыло, зубные пасты, шампуни и др. В древесной зелени содержатся эфирные масла, которые обладают антимикробной и антибактериальной активностью. Входящие в состав древесины органические вещества способны гореть и выделять тепло. Абсолютно сухая древесина бука при сжигании в топке дает температуру 1720 °С. Действительная температура горения древесины из-за потерь составляет примерно 1000 °С.

Столярные работы
отличаются от плотничных более тщательной отделкой и высокой точностью
соединений элементов. Плотник и столяр не только изготовляют и
собирают деревянные…

Столярами в
строительстве сейчас работает много бывших плотников, не прошедших
профессиональной подготовки.

Фуганками снимается сплошная, непрерывающаяся стружка
путем передвижения плотника—столяра с фуганком вдоль
обрабатываемой детали.

…специализацию по данному виду работ, например плотник-опалубщик,
столяр-краснодеревщик.
из 25—30 человек одной и той же или смежных специальностей (бригада паркетчиков…

Подготовительные работы на объекте требуют от плотников
и столяров возведения складов, бытовок для рабочих (с гардеробом, душем,
помещениями для отдыха…

Столярно-плотничьи
работы Столярные работы в сельском доме Обшивка деревом…Плотник и столяр не только изготовляют и собирают деревянные
конструкции и…

Последние добавления:

Плотничьи работы Паркет    Деревянная мебель  Защитное лесоразведение  СВАРКА И РЕЗКА МЕТАЛЛОВ 

  Сушка
и защита древесины     Сушка древесины   Древесноволокнистые плиты
  Твердые сплавы  
Бетон и железобетон

АРМАТУРНЫЕ И
БЕТОННЫЕ РАБОТЫ    Гражданское судопроизводство
  Теория литературы. Поэтика

Особенности

Степень твёрдости лесоматериалов подразумевает под собой их способность оказывать эффективное сопротивление в моменты внедрения тел, являющихся более жёсткими и крепкими. Под такими телами подразумеваются гвозди и прочие крепежи.

Твёрдость разных пород может различаться в зависимости от направлений древесных срезов. В настоящее время принято выделять несколько типов твёрдости.

• Торцовая. Это такой подтип твёрдости, который может быть определён посредством утапливания в материал штока из металла. Последний характеризуется полусферическим концом с диаметром 11,28 мм. Шток вдавливают на глубину, которая соответствует радиусу в 5,64 мм. Делается это постепенно, в течение 2-х минут. Размеры отпечатка ровняются 1 квадратному сантиметру. Именно поэтому и сам показатель твёрдости измеряют в кг/м³.
• Радиальная.
• Тангенциальная.

Боковой уровень твёрдости у хвойных пород в большинстве случаев на 40% меньше, нежели торцевой. Что же касается лиственных сортов, то у них этот показатель достигает только 30%. Тангенциальный параметр твёрдости, к примеру, дубовых, пальмовых или ильмовых материалов оказывается более высоким, чем торцевой практически на 5-10%. Львиная доля существующих древесных пород характеризуется примерно равной тангенциальной и радиальной твёрдостью.

Чтобы из натурального и экологичного материала сделать высококачественное и привлекательное изделие, очень важно заблаговременно определить степень его твёрдости. В основном, чтобы узнать такую информацию о древесине, используют особый метод Бриннеля. Смысл данного способа состоит в том, что нужно вдавить металлический шарик с диаметром 10 мм в основание определённой деревянной заготовки с силой, составляющей не менее 100 кг

По выявленному типу деформирования и диаметру оставшегося заглубления удаётся легко определить величину твёрдости материала

Смысл данного способа состоит в том, что нужно вдавить металлический шарик с диаметром 10 мм в основание определённой деревянной заготовки с силой, составляющей не менее 100 кг. По выявленному типу деформирования и диаметру оставшегося заглубления удаётся легко определить величину твёрдости материала.

Твёрдые породы дерева очень востребованы на сегодняшний день. Ни для кого не секрет, что более плотные и прочные доски оказываются наиболее предпочтительными в строительных работах или изготовлении мебельных конструкций. У таких материалов имеются свои слабые и сильные стороны.

Рассмотрим, в чём заключаются основные преимущества твёрдых пород древесины:

• такие природные материалы не нуждаются в дополнительных защитных пропитках;
• из них получаются более прочные и износостойкие доски высокого качества;
• мебель из твёрдых пород имеет очень красивую, неповторимую текстуру.

К недостаткам относят следующие характеристики.

• С досками из твёрдых пород не так просто работать. Они довольно капризны в обработке, поэтому простым напильником с ними не всегда удаётся справиться.
• Такие материалы стоят гораздо дороже.
• Подходят далеко не для всех разновидностей мебели или полов.

Исследования структурных компонентов

Структурные компоненты клеток дерева не являются обычной смесью, а объединяются в высокомолекулярные соединения, полимеры, выделить которые сложно. Почти 99%: состава древесины отводится органическим веществам: углеводам, представляющими, чаще всего, полисахаридами, занимающими четверть процентного содержания.

Это нерастворимая в воде целлюлоза (95% общего веса), крахмал, пектиновые соединения. Около 30% ткани древесной ткани содержат ароматические соединения с фенольными гидроксильными группами, называемыми лигнин. Они не растворимы во многих растворителях и имеют высокие значения молекулярного веса. Для исследований свойств такого соединения требуются специальные методики.

Интересный результат получен в результате анализа структурных компонент отдельных частей дерева. Так, доказано, что зола от сжигания коры содержит больше лигнина, но меньше целлюлозы, а процент её содержания  у хвойных пород зависит от почвенных условий.

Изучение содержания минеральных веществ (неорганических в виде растворимых и нет солей) чаще всего проводится после сгорания древесины. Их общая величина не превышает 1% массы. Главный структурный компонент древесины целлюлоза составляет до 50 % сухой массы. Природный материал служит каркасом, матрицей для клеточных стенок, изменяющихся в процессе роста дерева.

Свойства древесины хвойных пород

Для каждой породы древесины, в том числе и хвойной, предусмотрены отдельные стандарты и характеристики. Именно от них и зависит область применения пиломатериалов

Важно выделить несколько характеристик, на которые обращают пристальное внимание при покупке леса для различных нужд

Смолянистые стволы деревьев, относящихся к хвойным породамИсточник drevologia.ru

Прочность

Известно, что любое дерево испытывает различные виды нагрузок, включая дождевую, ветровую и прочие. Соответственно, это учитывается при подготовке пиломатериалов. В таблице ниже укажем все возможные прочностные особенности леса хвойных сортов, которая поможет определить, подходит ли выбранный вариант дерева для той или иной задачи.

Название древесины	Устойчивость к гниению	Степень твердости	Пл min	Пл max
Ель	4 (невысокая)	660	400	500
Лиственница	3-4 (от умеренной до невысокой)	1200	950	1020
Дугласия	3-4 (умеренной или невысокой)	510-710	350	770
Тис	2 (высокая)	1200	640	800
Сосна	3-4 (умеренной или невысокой)	380-1240	400	500
Пихта	4 (невысокая)	350-500	350	450

Что касается твердости и износостойкости материала, то особенность структуры хвойного дерева напрямую влияет на сопротивление при выполнении механической обработки, а также при проникновении крепежных элементов.

Стволы хвойных деревьев, подготовленные к обработке на пиломатериалыИсточник par-torg.com

Показатели влажности

Влажность классифицируется на два типа:

• относительная — это та, которая выражается в виде соотношения влаги к весу древесины в еще в не высушенном состоянии;
• абсолютная — такая влажность показывает количество воды в общей массе конкретного древесного массива.

Такие свойства, как декоративность и износостойкость, определяются по-разному. Первое — визуально, второе — экспериментально соответственно.

Срез влажной древесины хвойных пород с видимой сыростью в волокнахИсточник kelohouse.ru

Основные разрезы ствола.

Р — торцовый сечение ствола плоскостью, проходящей поперек его оси;

R— радиальный сечение ствола плоскостью, проходяще через ось ствола по радиусу или диаметру поперечт го сечения;

Т — тангентальный сечение по хорде поперечного сечения параллельно оси ствола.

На рис. 2. показаны: 1 — доска радиальной и 2 — доска тангенталыюй распиловки.

Ствол

Ствол в основном состоит из клеток, вытянутых по его длине клетки группируются наслоениями, которые на торце имеют вид концентрических колец, а на продольных разрезах (радиальном и тангенгальном) наклонных и параболических линий. На торцовом разрезе, начиная от периферии к центру, различают следующие основные части ствола: кору, камбий, древесину и сердцевину.

Кора изолирует

Кора изолирует дерево от вредных воздействий внешней среды резких колебаний температуры, от насекомых вредителей леса и т. п. Она состоит из наружных покровных наслоений, резко отличающихся от внутренних наслоений древесины. В коре различают наружный слой корку или кожицу, средний слой пробковую ткань и внутренний луб.

Луб

Луб в растущем дереве служит проводником питательных веществ от кроны в ствол и корни; и нем откладываются запасы питательных веществ, необходимых дереву ранней весной для развертывания молодых листьев

Кора

Кора занимает от 5 до 20% объема дерева. Некоторые породы, например, пробковый дуб, выращиваемый в Крыму и на Кавказе, бархатное дерево, растущее в районе Амура и на Сахалине, имеют очень толстую и мало теплопроводную кору. Кора этих деревьев используется для изготовления пробковых теплоизоляционных плит и укупорочной пробки, а древесина в столярных и отделочных работах.

Камбий

Камбий расположен между лубом и древесиной в виде очень тонкого слоя тонкостенных клеток, способных к делению и росту. Клетки камбия, делясь, ежегодно откладывают в сторону коры клетки луба, а в противоположную сторону клетки древесины.
Весной камбий дает более рыхлую древесину, летом и осенью более плотную.
Древесина состоит из ряда концентрических слоев, идущих от сердцевины до коры, от которой она отделяется незаметным на глаз камбиальным слоем.
На поперечном разрезе ствола некоторых пород дерева можно легко различить наружную, более светлую часть заболонь и внутреннюю, более темную ядро.

Заболонь

Заболонь часть древесины более позднего образования, состоящая из молодых клеток, среди которых имеются живые и омертвевшие.
В растущем дереве по заболони (снизу вверх) движется влага с растворенными в ней минеральными веществами, отчего влажность заболони в свежесрубленном дереве гораздо больше, чем в ядре.Древесина заболони по своим механическим свойствам равноценна древесине ядра (при одинаковой их влажности), но стойкость ее против загнивания ниже.

Ядро

Ядро состоит из мертвых клеток и образуется не сразу, а постепенно, по мере отмирания клеток заболони. Ядро не принимает участия в продвижении необходимых для дерева питательных веществ вследствие закупорки проводящих путей. Потемнение древесины в ядре объясняется образованием в клетках древесины различных веществ (смол, дубильных и красящих веществ). Эти вещества делают древесину ядровой части более стойкой против загнивания.
В зависимости от наличия или отсутствия ядра древесные породы делятся на:

• а) ядровые, имеющие ядро и заболонь (дуб, сосна, лиственница, кедр и др.);
• б)заболонные (безъядровые), имеющие одну лишь заболонную древесину (береза, ольха, осина и др.)

Из группы заболонных пород выделяются спело-древесные породы (ель, пихта, бук), у которых центральная часть древесины, соответствующая положению ядра, не отличается по цвету от заболони, но содержит в растущем или в свежесрубленном дереве значительно меньше влаги.

Химический состав древесины и коры

Ткань древесной массы создана из клеток. Поэтому все химические компоненты располагаются в клеточных оболочках. Древесина состоит из минеральных и органических компонентов. К минеральным (неорганическим) веществам относятся элементы, которые остаются после сгорания древесной ткани (зола). Их величина составляет 1% от общей массы. По химическому составу эти элементы представляют собой смесь разных солей, растворимых (натрия, калия) и нерастворимых (магния, кальция, железа) в воде.

Остальную часть занимают органические составляющие, занимающие 99% общей массы. Их элементный состав содержит 49 — 50% углерода, 43 — 44 % кислорода, 6 % водорода и 0,1 — 0,3 % азота.

Органические вещества представлены в виде двух групп:

1. Структурные компоненты, образующие структуру клетки (целлюлоза, холоцеллюлоза, гемицеллюлоза, лигнин).
2. Экстрактивные вещества — компоненты, которые можно извлечь из древесины растворителями (экстрагировать). Они не входят в состав клеточной стенки. К ним относятся эфирные масла, красители, дубильные вещества, жиры, пектины. Древесина обязана им запахом, цветом, вкусом, сопротивлению гниению и болезням. Экстрактивные элементы составляют 3 — 5% от общей массы органических компонентов.

Химический состав лиственных пород отличается от хвойных большим содержанием структурных компонентов (гемицеллюлозы), но меньшим содержанием лигнина. В зависимости от географического места произрастания, возраста растения химический состав может меняться в пределах одной породы.

Химический состав коры отличается повышенным содержанием экстрактивных веществ, лигнина и пониженным содержанием целлюлозы. Доля неорганических веществ в общем количестве составляет 10-15 %, это в 10 раз больше, чем в древесине. Преобладающими элементами золы являются кальций (82-95 %), калий, магний.

Кора — ценное растительное сырье:

1. Дубильные вещества незаменимы при выделке кож.
2. Экстрактивные компоненты находят применение в медицине.
3. Кору используют в качестве топлива.
4. Измельченная кора служит основой корокомпостов в сельском хозяйстве.

Разные химические составы коры и древесины приводят к необходимости перерабатывать их раздельно.

Микроскопическое строение древесины

Микроскопическое строение ствола дерева рассматривает клеточную структура растения. Клетки ткани дерева похожи по строению на остальные (ядро,протопласт, оболочка), но благодаря тому, что оболочка состоит из плотных углеводов(целлюлозы) и лигнина, она становится прочной и жесткой. По прочности древесину сравнивают с железобетоном.

Клетки дерева различаются по строению и функциям. Выделяют:

• механические клетки, выполняющие опорную функцию;
• проводящие (передающие питательные вещества и микроэлементы);
• запасающие (ответственные за хранение веществ и рост древесной массы).

Строение

Рис. 1. Главные разрезы ствола дерева: П – поперечный; Р – радиальный; Т – тангенциальный.

Рис. 2. Схема микроскопического строения древесины сосны (по В. Е. Вихрову): 1 – годичный слой; 2 – многорядный луч с горизонтальным смоляным ходом; 3 – окаймлённая пора; 4 – л…

Д. изу­ча­ют на трёх раз­ре­зах ство­ла: по­пе­реч­ном и двух про­доль­ных – ра­ди­аль­ном и тан­ген­ци­аль­ном (рис. 1). В Д. раз­ли­ча­ют за­бо­лонь (пе­ри­фе­рич. свет­лую зо­ну) и яд­ро (центр. зо­ну), имею­щее бо­лее тём­ную ок­ра­ску у т. н. яд­ро­вой Д. или ма­ло от­ли­чаю­щее­ся по цве­ту от за­бо­ло­ни у безъ­яд­ро­вой Д. Сре­ди безъ­яд­ро­вых по­род (ель, пих­та, бук и др.) вы­де­ля­ют спе­лод­ре­вес­ные, у ко­то­рых центр. зо­на Д. в све­же­сруб­лен­ном со­стоя­нии ме­нее влаж­ная, чем пе­ри­фе­ри­че­ская, и за­бо­лон­ные (бе­рё­за, клён) – с рав­но­мер­ной влаж­но­стью по се­че­нию ство­ла. Го­дич­ные слои (еже­год­ные при­рос­ты Д.) на по­пе­реч­ном раз­ре­зе име­ют вид кон­цен­трич. ок­руж­но­стей, на ра­ди­аль­ном и тан­ген­ци­аль­ном – со­от­вет­ст­вен­но пря­мых и изо­гну­тых по­лос; у мн. по­род в ка­ж­дом слое за­мет­ны ме­нее плот­ная свет­лая (т. н. ран­няя) и бо­лее плот­ная тём­ная (позд­няя) Д. У коль­це­со­су­ди­стых ли­ст­вен­ных по­род (напр., дуб, ясень) круп­ные со­су­ды рас­по­ло­же­ны толь­ко в ран­ней Д., а у рас­се­ян­но-со­су­ди­стых (бе­рё­за, оси­на) круп­ные и мел­кие со­су­ды рав­но­мер­но рас­пре­де­ле­ны по го­дич­но­му слою. У не­ко­то­рых ли­ст­вен­ных по­род на по­пе­реч­ном раз­ре­зе вид­ны свет­лые ра­ди­аль­ные по­лос­ки (лу­чи), на ра­ди­аль­ном – бле­стя­щие тём­ные или свет­лые по­пе­реч­ные по­лос­ки, а на тан­ген­ци­аль­ном – ве­ре­те­но­вид­ные уз­кие по­лос­ки. У не­ко­то­рых хвой­ных по­род (со­сна, кедр и др.) в позд­ней зо­не го­дич­ных сло­ёв на по­пе­реч­ном раз­ре­зе за­мет­ны свет­лые пят­ныш­ки – смо­ля­ные хо­ды.

Рис. 3. Схема микроскопического строения древесины берёзы (по В. Е. Вихрову): 1 – волокнистые трахеиды; 2 – годичный слой; 3 – лучи; 4 – сосуды.

На­блю­дае­мая с по­мо­щью оп­тич. и элек­трон­ных мик­ро­ско­пов струк­ту­ра Д. сруб­лен­но­го де­ре­ва вклю­ча­ет рас­ти­тель­ные клет­ки с от­мер­шим про­то­пла­стом (т. н. ме­зо­струк­ту­ра). Кле­точ­ные стен­ки (мик­ро­струк­ту­ра) со­сто­ят в осн. из цел­лю­лоз­ных мик­ро­фиб­рилл (на­но­струк­ту­ра). В тон­кой пер­вич­ной и тол­стой трёх­слой­ной вто­рич­ной обо­лоч­ке кле­точ­ной стен­ки мик­ро­фиб­рил­лы име­ют разл. ори­ен­та­цию; в наи­бо­лее мощ­ном внутр. слое вто­рич­ной обо­лоч­ки мик­ро­фиб­рил­лы рас­по­ло­же­ны под не­боль­шим уг­лом на­кло­на (5–15°) к длин­ной оси клет­ки. Та­кая пре­иму­ще­ст­вен­ная ори­ен­та­ция мик­ро­фиб­рилл – од­на из осн. при­чин ани­зо­тро­пии Д. Со сто­ро­ны по­лос­ти клет­ки стен­ку по­кры­ва­ет тон­кий бо­ро­дав­ча­тый слой. В стен­ках кле­ток име­ют­ся про­стые или окайм­лён­ные по­ры. В про­ме­жут­ках ме­ж­ду мик­ро­фиб­рил­ла­ми на­хо­дит­ся лиг­нин, вы­зы­ваю­щий од­ре­вес­не­ние кле­точ­ных сте­нок, а так­же ге­ми­цел­лю­ло­зы и во­да.

Д. хвой­ных по­род в осн. со­сто­ит из уд­ли­нён­ных про­зен­хим­ных кле­ток – тра­хе­ид (рис. 2). Рас­по­ло­жен­ные в ран­ней зо­не го­дич­но­го слоя круп­но­по­ло­ст­ные тра­хеи­ды вы­пол­ня­ют гл. обр. про­во­дя­щую функ­цию, позд­ние тол­сто­стен­ные тра­хеи­ды – ме­ха­ни­че­скую, а па­рен­хим­ные клет­ки, об­ра­зую­щие лу­чи и уча­ст­вую­щие в струк­ту­ре вер­ти­каль­ных смо­ля­ных хо­дов, – за­па­саю­щую. Го­ри­зон­таль­ные хо­ды в не­ко­то­рых лу­чах пере­се­ка­ют­ся с вер­ти­каль­ны­ми, со­став­ляя еди­ную смо­ло­нос­ную сис­те­му. В Д. ли­ст­вен­ных по­род (рис. 3) про­во­дя­щую функ­цию вы­пол­ня­ют со­су­ды, со­су­ди­стые и во­лок­ни­стые тра­хеи­ды; ме­ха­ни­че­скую – во­лок­на либ­ри­фор­ма и/или во­лок­ни­стые тра­хеи­ды; за­па­саю­щую – па­рен­хим­ные клет­ки в ви­де го­ри­зон­таль­ных од­но­ряд­ных и мно­го­ряд­ных лу­чей, а так­же вер­ти­каль­ной осе­вой па­рен­хи­мы.

Виды пиломатериала

При строительстве деревянных сооружений и выборе пиломатериала вы встретите названия видов пиломатериала, значение которых нужно знать:

• кряж — толстый ствол дерева, освобожденный от коры, или его отрезок достаточно большой длины (но не более 25 см);
• подвязник – тот же кряж, но с диаметром менее 25 см;
• жердь – тонкий ствол дерева (диаметром менее 9 см), очищенный от коры;
• пластина – ствол дерева, распиленный вдоль волокон;
• четвертина — ½ пластины, которая распилена вдоль волокон;
• лежень – это бревно в горизонтальном положении, которое отесанное с двух сторон;
• брус — бревно, которое отесанное со всех четырех сторон с сечением не менее 100х100 мм.
• брусок — то же, что и брус, но меньше размером.
• Облагороженная древесина

В строительной сфере в последнее время популярна так называемая облагороженная древесина — древесные пластики, полученные после продуктов переработки древесного материала.

Виды древесных пластиков:

— фанера;

— ДВП (древесно-волокнистые плиты);

— ДСП (древесно-стружечные плиты);

— ОСП (ориентированно-стружечная плита);

— древесно-слоистый пластик.

Химический состав древесины и коры

Химические элементы древесины находятся в клеточных оболочках. Делятся на:

Минеральные вещества занимают не более 1% состава и остаются после сжигания дерева. Это соли натрия, калия, железа и других минералов.

Органические вещества делятся на структурные компоненты, составляющие основу клеток: целлюлозы, лигнин.

Компоненты, которые не входят в состав клетки, их можно извлечь из древесины путем экстракции: эфирные масла, дубильные вещества, красители.

Химический состав может меняться даже в рамках одной породы в зависимости от места произрастания дерева, состава почвы, возраста растения.

Элементарный состав органических веществ:

Свойства древесины

Основные свойства делятся на:

Механические

1. Прочность – устойчивость к разрушающим механическим усилиям. При поперечном воздействии прочность снижается до 8 раз.
2. Упругость – способность сопротивляться изменению объема и формы при механических усилиях. Зависит от равномерности слоев и размеров радиальных лучей. На упругость влияет влажность.
3. Вязкость – способность гнуться не разрушаясь. Увеличивается при повышении влажности.
4. Степень устойчивости к деформации.

Физические

1. Внешние (например: окраска, текстура, запах).
2. Гигроскопичность – способность отдавать и поглощать влагу.
3. Плотность. Зависима от влажности. Уровень оптимальной влажности не более 15%. Высокая плотность обеспечивает хорошую прочность.
4. Твердость – способность древесины противостоять воздействию твердых тел (шурупов, гвоздей). Рассчитывается методом Бринелля или методом Янка. Плотность и направление волокон в зоне воздействия влияют на твердость. Существует 5 видов твердости: очень мягкая (пихта), мягкая (береза, липа), средней твердости (вяз, орех), твердая (ясень, яблоня, вишня), очень твердая (сукупира, мутения, тис). Твердость лиственницы сравнивают с камнем.
5. Теплопроводность.
6. Звукопроводность
7. Электропроводность.

Технологические

1. Способность держать крепления из металла (гвоздей, шурупов).
2. Износостойкость (способность не разрушаться при трении). Чем суше, тверже и плотнее древесина, тем выше стойкость к износу.
3. Пластичность.
4. Сопротивление расколу (делению на волокна под ударами клина). Увеличивается вместе с вязкостью.

Методы изучения химических свойств древесины

С точки зрения химического состава древесина считается сложным комплексом из органических соединений, минеральных веществ. Основное содержание определяется структурными составляющими или веществами . из которых состоит древесная ткань. Ими являются лигнин, целлюлоза. гемицеллюлоза. Химический состав хвойных пород деревьев отличается от состава лиственных пород. Количественные доказательства получены современными методами исследования.

В настоящее время самым информативным методом считаются технологические методы ИК спектроскопии. Научными разработками предложены современные методики, в том числе, и особые способы приготовления образцов для измерений. Полный химический анализ объединяет совокупность классических и специальных методов. Они отличаются при научных исследованиях и в обычных производственных условиях (например, в деревообрабатывающей промышленности, где без знаний характеристик древесины не обойтись).

Широко используют прямые и косвенные методы: в первом случае  выделяются компоненты в чистом виде, получаемые за счет химического воздействия в ходе конкретных реакций (при этом могут появляться примеси). Косвенные методы (их разделили на три самостоятельных группы) основаны на расчетах разницы в содержания компонент после проведения требуемых реакций. В основе количественного определения химического состава лежит выбор измеряемого параметра.

В электрохимических способах – это электрические параметры (электропроводность, сила тока, электродный потенциал). В оптических методах изучается процесс взаимодействия света с древесиной и регистрируется поглощении, отражение, рассеяние. В хроматографии  следят за динамикой разделения изучаемых смесей. В состав древесины (практически одинаково для любой породы дерева) входят: 6.3% водорода, 50% углерода, 44,2% кислорода, 0,12% азота. Состав основного ствола и веток отличается мало.

Строение годичных колец и сердцевины древесины

Сердцевина

Сердцевина иногда расположена не в центре поперечного сечения ствола и проходит по всей его длине. Она состоит из клеток с тонкими стенками и представляет собой рыхлую ткань первичного образования; она очень слаба, непрочна и легко поддается загниванию. Часто загнивание ствола дерева начинается с сердцевины, затем распространяется на прилегающие к пей годичные слои и в стволе образуется дупло.

Сердцевина и образовавшаяся в первый год развития дерева древесная ткань образуют сердцевинную трубку, которая не у всех пород развита одинаково; например, клен и ясень имеют широкую трубку, а лиственница и кедр — узкую.
В пиломатериалах — досках и брусках толщиной до 50 мм, предназначенных для растянутых и изгибаемых элементов несущих конструкций, сердцевина не допускается.

Годичные слои.

Рост дерева происходит только в течение вегетационного периода (в умеренной полосе весной, летом и осенью).

Каждый годичный слой состоит из двух зон: ранней, образовавшейся весной (светлая часть), и поздней (темная часть), образовавшейся к концу лета.

Ранняя древесина — более пористая и слабая, поздняя — более плотная и прочная часть годичного слоя. Часто считают, что мелкослойная древесина прочнее и лучше крупнослойной. Однако это утверждение не всегда справедливо, так как прочность большинства древесных пород зависит не от ширины слоя, а от степени развитости поздней древесины. Чем сильнее развита в годичных слоях поздняя древесина, тем лучше материал.

Годичные слои могут быть отчетливо видны, слабо заметны или совсем не видны невооруженным глазом. Отчетливо видны годичные слои у хвойных пород (сосны, лиственницы и др.) благодаря разной плотности и окраске поздней и ранней древесины.
Особенно резко выделяется ранняя древесина у дуба и ясеня, так как она состоит из тонкостенных и широко-полостных элементов.