Материал дерево

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Доклад

Материал дерево



Древесина - один из наиболее широко распространенных материалов, имеющих многовековую историю применения в производстве напольных покрытий, строительстве и изготовлении мебели. Вряд ли кого-либо удивят такие свойства древесины как экологичность, высокая прочность, небольшая плотность, низкая теплопроводность и небольшой коэффициент линейного расширения. Наконец, нельзя не отметить свойство регулировать в благоприятных для человека пределах влажность среды и, конечно, прекрасный внешний вид.

Древесина имеет специфическое строение и характеризуется физическими и механическими свойствами. К физическим свойствам относятся: внешний вид, запах, показатели макроструктуры, влажность, плотность, электро-, звуко- и теплопроводность; к механическим - прочность, твердость, жесткость, ударная вязкость и другие. Рассмотрим все по порядку:

Дерево - многолетнее растение с четко выраженным стволом, несущим боковые ветви, и верхушечным побегом. Система ветвей и соответствующие участки ствола образуют крону. Ствол - это часть дерева от корней до вершины, несущая на себе ветви. Ствол растущего дерева проводит воду с растворенными минеральными веществами вверх (восходящий ток), а с органическими веществами - вниз по лубу к корням (нисходящий ток); хранит запасные питательные вещества; служит для размещения и поддержания кроны. Он дает основную массу древесины (от 50 до 90% объема всего дерева) и имеет промышленное значение. Верхняя тонкая часть ствола называется вершиной, нижняя толстая часть - комелем.

Древесная порода - род и вид многолетнего древесного растения. Каждое растение имеет ботаническое название, которое приводится на двух языках (русском и латинском) с указанием рода и вида. Например, в названии сосна обыкновенная существительное указывает род, а прилагательное вид. Различают породы древесины хвойные (сосна, ель, пихта, кедр, кедровая сосна, лиственница и др.) и лиственные (дуб, бук, береза, липа, тополь, клен, вяз и др.)

По цветовым признакам породы деревьев, из которых изготавливается паркетная доска из массива делятся на светлые (ясень, бук, граб, клен, лиственница), средние (дуб, вишня, ольха) и темные (красное и черное дерево, орех).

древесина мебель строительство

Главные разрезы ствола:

Поперечным (1) называется разрез, проходящий перпендикулярно оси ствола и направлению волокон и образующий торцовую плоскость.

Радиальный(2) разрез - это продольный разрез, проходящий через сердцевину ствола по радиальному направлению вдоль волокон древесины и перпендикулярно касательной к годичному слою древесины в точке касания.

Тангенциальный (3) разрез - это продольный разрез, проходящий на некотором расстоянии от сердцевины и по радиальному направлению вдоль волокон древесины по касательной к годичному слою.



Строение древесины.

Структура

Поперечный разрез ствола:

a - кора,

b - заболонь,

c - ядро,

d - сердцевина.

Рис. 2. Доска тангенциального распила - направление древесных волокон параллельно пласти

Рис. 3. Доска радиального распила - направление древесных волокон перпендикулярно пластине

Древесина лесных пород окрашена обычно в светлый цвет. При этом у одних пород вся масса древесины окрашена в один цвет (ольха, береза, граб), а у других центральная часть имеет более темную окраску (дуб, лиственница, сосна). Темная часть ствола называется ядром, а светлая, периферическая - заболонью. У некоторых безъядровых пород наблюдается потемнение центральной части ствола. В этом случае темная центральная зона называется ложным ядром.

Годичные слои, ранняя и поздняя древесина:

На поперечном разрезе видны концентрические слои, расположенные вокруг древесины. Эти образования представляют собой ежегодный прирост древесины, т.е. за один вегетационный период. Называются они годичными слоями. На радиальном разрезе годичные слои имеют вид продольных и прямых полос, на тангенциальном - извилистых, конусообразных линий.

Годичные слои нарастают ежегодно от центра к периферии и самым молодым слоем является наружный. По числу годичных слоев на торцовом разрезе на комле можно определить возраст дерева. Ширина годичных слоев зависит от породы, условий роста, положения в стволе. У одних пород (быстрорастущих) годичные слои широкие (Тополь, ива), у других узкие (самшит, тис).

В нижней части ствола расположены наиболее узкие годичные слои, вверх по стволу ширина слоев увеличивается, так как рост деревьев происходит в толщину и в высоту, что приближает форму ствола к цилиндру. Некоторым породам свойственна неправильная форма годичных слоев. Так, на поперечном срезе у граба, тиса, можжевельника наблюдается волнистость годичных слоев.

Вид годичных слоёв на:

а - поперечном,

б - радиальном,

в-тангенциальном

разрезах древесины (сосна).

Каждый годичный слой состоит из двух частей - ранней и поздней древесины: ранняя древесина (внутренняя) обращена к сердцевине, светлая и мягкая; поздняя (наружная) обращена к коре, темная и твердая. Различие между ранней и поздней древесиной ясно выражено у хвойных и некоторых лиственных пород.

Ранняя древесина образуется в начале лета и служит для проведения воды вверх по стволу. Она отличается наличием крупных, достаточно хорошо заметных сосудов. Поздняя древесина откладывается к концу лета и выполняет в основном механическую функцию. От количества поздней древесины зависят ее плотность и механические свойства.

Сердцевинные лучи:

На поперечном разрезе некоторых пород хорошо видны невооруженным глазом светлые, часто блестящие, направленные от сердцевины к коре линии - сердцевинные лучи. 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. В срубленном дереве сердцевинные лучи создают красивый рисунок (на радиальном разрезе), что имеет значение при выборе древесины в качестве декоративного материала.

По ширине сердцевинные лучи могут быть очень узкие, трудно различимые (у клена, вяза, ильма, липы); широкие, хорошо видимые невооруженным взглядом на поперечном разрезе.

Широкие лучи бывают настоящие широкие (у бука, дуба) и ложно широкие - пучки сближенных узких лучей (у граба, ольхи, орешника).

На радиальном разрезе сердцевинные лучи заметны в виде светлых блестящих полосок или лент, расположенных поперек волокон. Они могут иметь окраску светлее или темнее окружающей древесины.

На тангенциальном разрезе они видны в виде темных штрихов с заостренными концами или в виде чечевицеобразных полосок, размещенных вдоль волокон. Ширина волокон колеблется от 0,015 до 0,6 мм.

Виды сердцевинных лучей на:

а - поперечном,

б - тангенциальном,

в - радиальном разрезах древесины.

Пороки

Пороками древесины называют дефекты формы ствола (наросты, сбежистость, закомелистость и т.д.), естественные неоднородности строения древесины (сучки, сердцевина, крень, свилеватость и т.д.), нарушения целостности ее тканей по различным причинам (трещины, смоляные кармашки, червоточины, гнили и т.д.), окраски биологического химического происхождения (синева, продубина и т.д.), инородные включения, механические повреждения и дефекты обработки, снижающие качество древесины и ограничивающие ее использование. Они возникают в процессе роста дерева или в древесине при нарушении технологии ее хранения и переработки, могут появляться при неправильной эксплуатации деревянных изделий и сооружений.

В некоторых случаях применения древесины неоднородность ее строения, названная пороком, расценивается как достоинство древесины. Например, наросты с красивой текстурой служат ценным сырьем для художественных поделок. Синева и подобные ей пороки начинают восприниматься как признак натуральной древесины в условиях дефицита древесины и широкого использования пластмасс. Сучки считаются основным сортообразующим пороком, их наличие ограничивает стандарты и технические условия на отдельные виды продукции, однако, здоровые сросшиеся сучки незаменимы в стилях кантри и ренессанс.

Сучок - основание ветви, заключенное к древесине ствола. По степени зарастания в круглых лесоматериалах различают открытые сучки (выходят на боковую поверхность сортимента) и заросшие (обнаруживаются по вздутиям и другим следам зарастания на боковой поверхности сортимента).

Открытые сучки делятся:

По форме разреза на поверхности сортимента - на круглые, овальные, продолговатые

По положению в сортименте - на пластевые, ребровые, кромочные, торцовые.

По взаимному расположению - на разбросанные, групповые, разветвленные

По степени срастания с окружающей древесиной - на сросшиеся, частично сросшиеся, несросшиеся, выпадающие

По состоянию древесины - на здоровые (древесина без гнили), светлые, темные, здоровые с трещинами, загнившие, гнилые, табачные.

По выходу на поверхность - на односторонние, сквозные.

Основные разновидности сучков:

1 - круглый,

2 - овальный,

3 - продолговатый,

4 - пластевой,

5 - кромочный,

6 - ребровый,

7 - сшивные,

8 - групповые,

9 - разветвлённые.

Трещины - нарушение целостности древесины, вызванное внутренним напряжением. Их можно разделить:

по типу - на метиковые, отлупные, морозные, трещины усушки

по положению в сортименте - на боковые, пластевые, кромочные, торцовые

по глубине - на неглубокие, глубокие, сквозные

по ширине - на сомкнутые и разошедшиеся



Основные разновидности трещин:

1 - метиковые,

2 - морозные,

3 - трещины усушки,

4 - отлупные,

а - пластевые,

б - кромочные,

в-торцевые.

Пороки строения древесины - наклон волокон, крень, тяговая древесина, свилеватость, завиток, глазки, кармашек, сердцевина, двойная сердцевина, смещенная сердцевина, пасынок, сухобокость, прорость, рак, засмолок, ложное ядро, пятнистость, внутренняя заболонь, водослой.

Наклон волокон - отклонение направления волокон от продольной оси материала (раньше назывался косослоем). Встречается у всех пород. Различают тангенциальный и радиальный наклон волокон.

Тяговая древесина - древесина некоторых лиственных пород (бука, тополя) с изменением строения в растянутой зоне стволов и сучьев, проявляющимся в резком увеличении ширины годичных слоев. Обнаруживается по ворсистости. Под действием цвета окрашивается в коричневый цвет.

Свилеватость - извилистое или беспорядочное расположение волокон древесины. Встречается в материалах из комлевой части ствола у всех древесных пород, чаще у лиственных. Бывает волнистая и путаная.

Завиток - местное искривление годичных слоев около сучков или проростей. Бывает односторонний и сквозной. Он снижает прочность древесины.

Глазки - следы неразвившихся в побег спящих почек. Диаметр не превышает 5 мм. Бывают разбросанные и групповые. По цвету: светлые и темные. Снижают прочность древесины.

Кармашек - полость внутри или между годичными слоями, заполненная смолой или камедями.

Сердцевина - узкая центральная часть ствола, состоящая из рыхлой ткани бурого или более светлого, чем у окружающей древесины, цвета. На торцах сортимента наблюдаются пятна около 5 мм различной формы, на радиальной поверхности - в виде узкой полосы.

Смещенная сердцевина - эксцентричное расположение сердцевины, сопровождающееся свилеватостью.

Двойная сердцевина - наличие в сортименте 2х и более сердцевин с самостоятельными системами годичных слоев, окруженных с периферией одной общей системой.

Пасынок - оставшаяся в росте или отмершая вторая вершина, проходящая через сортимент под острым углом к его продольной оси на значительном протяжении.

Сухобокость - участок поверхности ствола, омертвевший в процессе роста дерева как результат повреждения.

Прорость - зарастающая или заросшая рана.

Рак - углубление или вздутие на поверхности растущего дерева в результате деятельности грибов или бактерий.

Ложное ядро - темная, неравномерно окрашенная зона, граница которой не совпадает с годичными слоями, отделенная от заболони темной каймой.

Пятнистость древесины - окраска заболони лиственных пород в виде пятен и полос, близкая по цвету к окраске ядра.

Внутренняя заболонь - смежные годичные слои, расположенные в зоне ядра, окраска и свойства их близки к окраске и свойствам заболони.

Пороки строения древесины:

а - тангенциальный наклон волокон,

б - корень,

в-свилеватость,

г - завиток,

д - глазки,

е - ложное ядро.

Водослой - участки ядра или спелой древесины с повышенным содержанием воды.

Химическая окраска - ненормально окрашенные равномерные по цвету участки в срубленной древесине, возникающие в результате химических и биохимических процессов, в большинстве случаев связанные с окислением дубильных веществ.

Биологические повреждения - червоточины - ходы и отверстия, проделанные в древесине насекомыми, в основном их личинками. Поверхностноая червоточина не влияет на механические свойства древесины. Неглубокая и глубокая червоточины нарушают целостность древесины.

Физические свойства.

Внешний вид древесины определяется цветом, блеском, текстурой и микроструктурой.

Цвет древесине придают находящиеся в ней дубильные вещества, смолистые и красящие вещества, содержащиеся в полостях клеток. В природе преобладают древесные породы с теплыми оттенками (желтые, охристые, красные, красно-коричневые, коричневые), но встречаются зеленые, синие, фиолетовые и черные породы древесины, которые в нашей стране считаются экзотическими.

В пределах климатического пояса каждой древесной породе присущ свой особый цвет, который может служить дополнительным признаком для ее распознавания. Так, древесина граба имеет светло-серый цвет, дуба и ясеня - бурый, ореха - коричневый. Древесина пород, произрастающих в жарких и южных районах имеет более яркую окраску по сравнению с древесиной пород умеренного пояса.

Цветовые оттенки древесины имеют широкий диапазон. Нужно помнить, что цвет древесины может изменяться не только в зависимости от породы, но в пределах одного вида может быть несколько десятков вариантов тональных соотношений. На этот фактор оказывают влияние климатические условия, в которых росло дерево и другие природные факторы. Выявление и использование естественной цветовой палитры древесины является серьезной дизайнерской работой.

Блеск древесины - это способность отражать световой поток в определенном направлении. Блеск древесины зависит от ее плотности, количества, размеров и расположения сердцевидных лучей. Чем крупнее сердцевинные лучи (например, у дуба) и чем плотнее древесина, чем кучнее расположены сердцевинные лучи (например, у клена), тем значительнее будет блеск древесины. Распределение блеска по поверхности неодинаково и зависит от вида разреза: в радиальной плоскости он сильнее, в поперечной - слабее.

Светотеневые переливы у одних пород хорошо заметны только на продольном разрезе ствола, у других - на всех разрезах. Они существенно влияют на декоративные качества древесины, усиливая или ослабляя ее выразительное звучание, поэтому блеск древесины учитывают при сочетании разных пород дерева и составлении мозаичных наборов.

Особым блеском отличается древесина дуба, бука, клена, платана и белой акации. Матовый (сатиновый) блеск имеют тополь, липа, осина, тик; шелковистый - ива, вяз, ясень, черемуха; золотистый - черешня; серебристый - сибирский кедр; муаровый - береза, серый клен, лавровишня.

Текстура древесины - это естественный рисунок древесных волокон на обработанной поверхности, обусловленный особенностями ее строения. Текстура зависит от особенностей анатомического строения отдельных пород древесины и направления разреза. Она определяется шириной годичных слоев, разницей в окраске ранней и поздней древесины, наличием сердцевинных лучей, крупных сосудов, неправильным расположением волокон (волнистым или путаным).

Выразительность текстуры древесины влияет на зрительное восприятие. При слабовыраженной контрастности восприятие поверхности пола будет спокойным, если текстура не очень контрастная, воздействие на человека будет умеренным, а очень контрастный рисунок пола обладает повышенной энергетикой и производит возбуждающий эффект.

Лиственные породы с ярко выраженными годичными слоями и развитыми сердцевинными лучами (дуб, бук, клен, карагач, ильм, платан) имеют очень красивую структуру радиального и тангенциального разрезов. Особенно красивый рисунок имеет древесина с неправильным расположением волокон. У древесины хвойных и мягких лиственных пород более простой и менее разнообразный рисунок, чем у древесины твердых лиственных пород.

Текстура определяет декоративную ценность древесины и имеет особо высокое значение при производстве паркетной доски. Ее специально усиливают и выявляют различными способами (структурирование, скобление, покрытие прозрачными лаками).

Название древесины	Текстура
Акация белая	Полосы, кольца, тонкие линии
Амарант	Темно-коричневые полосы, черточки
Береза обыкновенная	Муаровый рисунок, шелковистый блеск
Береза карельская	Рисунок в виде коричневых извилин или черточек, яркая
Бук	Блестящие крапинки, темные тонкие штрихи
Вишня	Порода ядровая, полосатая
Граб	Текстура слабо выражена
Груша	Текстура слабо выражена, однородная
Дуб	Крупная текстура с годичными слоями, крупными сосудами, сердцевинными лучами в виде язычков пламени, темных штрихов
Карагач	Муаровая текстура с шелковистым блеском
Клен русский	Нежная розовая текстура, шелковистый блеск
Клен: явор и «птичий глаз»	Шелковистый блеск
Лимонное дерево	Ленточная текстура
Махагони	Ленточная структура
Ольха	Текстура выражена
Орех грецкий	Красивая текстура с темными прожилками
Осина	Текстура слабо выражена
Палисандр	Текстура крупная, выразительная с темными короткими черточками
Рябина	С мелкими порами, слабо выражена
Самшит	Текстура с едва заметными прожилками, слабо выражена
Тик	Текстура крупная, выразительная. Напоминает текстуру ореха
Яблоня	Текстура слабо выражена, однородная
Ясень	Текстура резко выражена в виде полос

Микроструктура - включает

Влажность

Древесину характеризуют такие особенности, как анизотропность (разнородность свойств в направлении вдоль или поперек волокон) и гигроскопичность - т.е. способность изменять свою влажность с изменением состояния окружающей среды.

Абсолютной влажностью древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах. Относительная влажность древесины - это отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины во влажном состоянии, выраженное в процентах.

Общее количество влаги в древесине складывается из свободной и связанной влаги. Влага, находясь в полостях клеток и межклеточных пространствах, называется свободной, или капиллярной, а в клеточных стенках - связанной или гигроскопичной.

Если древесину длительное время выдерживать в воздухе неизменного состояния, то ее влажность будет стремиться к определенной величине, называемой устойчивой или равновесной влажностью.

Равновесная влажность - средне значение между устойчивыми влажностями древесины при сорбции и десорбции, соответствующее определенному сочетанию температуры и влажности окружающего воздуха. Устойчивой (равновесной) влажности древесина достигает, поглощая водяные пары из воздуха (сорбция), или выделяя их (десорбция). Водяные пары из воздуха могут поглощать только клеточные стенки. Процессы сорбции и десорбции не вполне обратимы при одинаковом состоянии воздуха: устойчивая влажность при сорбции меньше, чем при десорбции.

Таблица показывает изменение влажности древесины в зависимости от изменения относительной влажности воздуха и температуры. Из нее видно, что изменения относительной влажности воздуха обуславливают гораздо большие колебания влажности древесины, чем изменения температуры.

Равновесная влажность дерева

Относительная влажность воздуха, %	Температура воздуха,°С
		0	5	10	15	20	25	30	35	40	45	50
	90	21	20,8	20,6	20,4	20,2	20	19,7	19,4	18,9	18,7	18,7
	85	19,2	18,8	18,5	18,3	18,1	17,8	17,5	17,2	16,8	16,5	16,2
	80	17,5	17,2	17	16,7	16,3	16	15,7	15,3	15	14,7	14,4
	75	15,3	15,2	15	14,9	14,7	14,4	14,1	13,8	13,6	13,3	13
	70	13,6	13,4	13,2	13,1	13	12,8	12,6	12,4	12,1	11,8	11,5
	65	12,3	12,2	12	11,8	11,6	11,4	11,2	11	10,8	10,6	10,4
	60	11,3	11	10,8	10,6	10,5	10,4	10,3	10,1	10	9,7	9,5
	55	10,2	10,1	10	9,9	9,8	9,7	9,5	9,3	9,1	8,9	8,7
	50	9,6	9,4	9,2	9,1	9	8,8	8,6	8,4	8,2	8	7,8
	45	8,8	8,7	8,6	8,5	8,3	8,1	7,9	7,7	7,5	7,3	7,1
	40	8,2	8,1	8	7,8	7,6	7,4	7,2	7	6,8	6,6	6,4
	35	7,2	7	6,9	6,8	6,7	6,6	6,4	6,4	6,2	6	5,8
	30	6,3	6,2	6,1	6	5,9	5,8	5,7	5,5	5,4	5,2	5
	25	5,4	5,3	5,2	5,1	5	4,9	4,8	4,7	4,6	4,5	4,3
	20	4,7	4,6	4,5	4,4	4,3	4,2	4,1	4	3,9	3,8	3,6
	15	3,9	3,8	3,7	3,6	3,5	3,4	3,3	3,2	3,1	3	2,9

По европейским стандартам пол из деревянного массива должен просушиваться до 7-11% влажности. Влажность паркета согласно ГОСТ должна составлять (9 +/ - 3%). Для соблюдения указанных параметров относительная влажность воздуха должна составлять около 40-60%. При таких условиях изменение параметров деревянного пола будет минимальным. Относительная влажность воздуха 40-60% является оптимальной и для здоровья человека. При такой влажности воздуха улучшается иммунитет и устойчивость к стрессам, улучшается самочувствие, поддерживается баланс влажности кожи и волос, уменьшается риск возникновения хронических заболеваний дыхательных путей и облегчается процесс их протекания.

Стабильность

Стабильность древесины - свойство, обуславливающее степень и скорость изменения размеров древесины при изменении влажности в ней. Следует отметить, что влажность древесины может меняться из-за изменения в помещении климатических условий (относительной влажности воздуха и температуры), а также вследствие прямого контакта с водой (при мытье пола влажной тряпкой) или влажными поверхностями (при настиле на влажную основу).

Усушкой называется уменьшение линейных размеров и объема древесины при удалении из нее связанной влаги. Усушка древесины обуславливается ее нахождением в сухом воздухе, во время чего происходит отдача в окружающую среду адсорбированной воды, находящейся в стенках клеток древесины. Из-за устранения адсорбированной воды уменьшаются толщина и размеры стенок клеток. Усушка по разным направлениям не одинакова. В среднем полная линейная усушка в тангенциальном направлении составляет 6-10%, в радиальном 3-5% и вдоль волокон 0,1-0,3%. Последствие усушки деревянного пола - возникновение щелей между отдельными досками.

Разбухание - увеличение размеров и объема древесины из-за увеличения количества воды в древесине, обусловленного ее содержанием во влажном воздухе или в воде. Таким образом, это свойство противоположно усушке, однако происходит по тем же принципам. Последствие разбухания - возникновение волнистости деревянного пола или его поднятие.

В большинстве случаев, усушка и разбухание древесины косвенно зависят от плотности древесины: чем больше количество стенок клеток в единице объема древесины, тем больше адсорбированной воды может быть поглощено или отдано.

Степени усушки и разбухания древесины зависят и от способа распила древесины: для пола радиального распила эти показатели будут ниже, чем для пола тангенциального распила из той же древесины. Следует подчеркнуть, что изменение размеров древесины в основном происходит в поперечном направлении досок, тогда как в продольном направлении почти не ощущается.

Для каждого сорта дерева процесс усушки и разбухания занимает различный промежуток времени в зависимости от скорости впитывания влаги (например, дуб - 30 дней, ясень - 20 дней, бук - 14 дней, клен - 12 дней). Условно все сорта древесины по уровню стабильности можно разделить на три группы: низкой стабильности, средней стабильности и высокой стабильности. Зная стабильность конкретной древесины, можно судить, насколько сильно настеленный деревянный пол может расшириться или сжаться, какова вероятность возникновения волн или щелей.

Внутреннее напряжение

Напряжения, которые возникают без участия внешних сил, называют внутренними. Причина образования напряжения при сушке древесины - неравномерность распределения влаги.

Внутренние напряжения иногда сохраняются в высушенном материале и служат причиной изменения размеров и формы деталей при механической обработке древесины. Для уменьшения напряжения применяют высокотехнологичные автоматические сушильные камеры. Сохранившееся после обработки остаточное напряжение можно снять путем дополнительной обработки (механической или увлажнение паром).

При высыхании или увлажнении древесины изменяется форма поперечного сечения доски. Такое изменение называется короболением.



Виды коробления:

а, в-изменение формы поперечного сечения брусков с различным расположением слоев на торце,

б-то же, досок (серцевинной и боковой),

г - продольная покоробленность,

д - крыловатость.

Плотность древесины - это отношение массы древесины к ее объему. Выражается плотность в кг/ м3. Плотность древесины зависит от влажности и для сравнения значения плотности всегда приводят к единой влажности - 12%.

Величина плотности колеблется в очень широких пределах. По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на три группы:

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

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

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

Между плотностью и прочностью древесины существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. Следует отметить, что древесина, произрастающая в нашей стране, обладает мелкослойной структурой благодаря короткому вегетативному периоду, а потому ее плотность и прочность выше, чем у тех же пород, произрастающих в Европе.

Механические свойства.

Под воздействием внешних сил в древесине нарушается связь между отдельными ее частицами и изменяется форма. Механические свойства характеризуют способность древесины сопротивляться воздействию внешних сил (нагрузок).

Твердость - это способность древесины сопротивляться вдавливаниям более твердых тел (например, каблуков или ножек мебели). От твердости древесины зависит долговечность деревянного пола, сопротивляемость ударам падающих предметов, истиранию и царапанью. Чем больше твердость и плотность древесины, тем меньше ее изнашиваемость, т.е. выше способность противостоять разрушению. Твердость торцовой поверхности выше твердости боковой поверхности (тангенциальной и радиальной) на 30% у лиственных пород и на 40% у хвойных.

Твердость паркетного пола варьируется в зависимости от сорта древесины и измеряется по методу Бриннеля: стальной шарик диаметром 10 мм вдавливают в поверхность с определенной силой, затем измеряют образовавшуюся вмятину и рассчитывают величину коэффициента твердости по Бриннелю. Чем тверже древесина, тем этот коэффициент выше. Структура древесины предопределяет относительно большие градации твердости.

По степени твердости все древесные породы можно разделить на три группы:

1) мягкие - торцовая твердость 40 МПа и менее (сосна, ель, кедр, пихта, можжевельник, тополь, липа, осина, ольха, каштан);

2) твердые - торцовая твердость 40,1 - 80 МПа (лиственница, сибирская береза, бук, дуб, вяз, ильм, карагач, платан, рябина, клен, лещина, орех грецкий, хурма, яблоня, ясень);

3) очень твердые - торцовая твердость более 80 МПа (акация белая, береза железная, граб, кизил, самшит, фисташки, тис).

Приведенные данные являются средними значениями большого количества измерений отделанной поверхности. Единица измерения твердости - HB (Hardness Brinell). 1 HB равен 10 МПа или 10 Н/ммІ. В таблицах этот коэффициент чаще всего приводится без единиц измерения

Эбеновое дерево	Свыше 8,0	Бук	3,8
Акация белая	7,1	Дуб	3,8
Олива	6	Падук	3,8
Ярра	6	Афромозия	3,7
Кумару	5,9	Граб	3,7
Лапачо	5,7	Вяз гладкий	3,67
Амарант	5	Береза	3,6
Орех грецкий	5	Тиковое дерев	3,5
Кемпас	4,9	Ирокко (камбала)	3,5
Бамбук	4,7	Вишня	3,2
Панга-панга	4,4	Ольха	2,7
Венге	4,2	Лиственница	2,6
Гуатамбу	4,2	Клен полевой	2,5
Клен остролистый	4,1	Сосна	2,49
Ясень	4,1	Сосна корейская	1,9
Мербау	4,1	Осина	1,86
Сукупира	4,1	Кумьер	твердая
Ятоба (мерил)	4,1	Груша	средняя
Свитения (махагони)	4	Сапелли	средняя
Дуссие	4	Липа	низкая
Мутения	4	Каштан	низкая



Твердость имеет существенное значение при устройстве полов, лестниц, перил, когда древесина подвергается истиранию. В производстве паркета и паркетной доски из массива применяют породы с твердостью не ниже средней.

Средние показатели твердости по Бриннелю и стабильности древесины:

Прочность

Прочностью называется способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Она зависит от направления действующей нагрузки (растяжение, сжатие, изгиб, скалывание), породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков и характеризуется пределом прочности - напряжением, при котором разрушается образец.

Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон всех пород составляет 130 МПа. На прочность при растяжении вдоль волокон оказывает большое влияние строение древесины. Даже небольшое отклонение от правильного расположения волокон вызывает снижение прочности.

Прочность древесины при растяжении поперек волокон очень мала и в среднем составляет 1/20 часть от предела прочности при растяжении вдоль волокон, т.е. 6,5 Мпа.

При сжатии вдоль волокон деформация выражается в небольшом укорочении образца. Прочность древесины при сжатии поперек волокон ниже, чем вдоль волокон, примерно в 8 раз.

Порода	Предел прочности, Мпа, при:	Торцовая твёрдость, Мпа	Ударная вязкость, Дж/м2
	сжатии вдоль волокон	статическом изгибе	скалывании вдоль волокон
			радиальном	тангенциальном
Граб	60/27	137/74	15,6/8,8	19,4/10,4	91/54	99081/ 84366
Ясень	59/33	123/75	13,9/9,4	13,4/8,7	80/48	88290/ 74556
Бук	56/26	109/65	11,6/7,0	14,5/8,9	61/37	80442/ 68670
Дуб	58/31	108/68	10,2/7,6	12,2/9,0	68/40	76518/ 64746

В рамках одной породы и даже одного дерева физические и механические свойства древесины могут значительно различаться, поэтому все приводимые данные являются усредненными. Однако они являются достаточными для проведения сравнительной оценки различных пород.

Все вышеописанные показатели древесины учитываются при производстве деревянных напольных покрытий. Допуски по различным характеристикам и их соответствие российским (ГОСТ) и международным (например, DIN) стандартам, обычно, подробно изложены в технических условиях крупных производителей. Потребителям же достаточно убедиться в наличии подробных ТУ и в серьезности предоставляемых гарантий.

Описание пород

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 изготовления оконных, дверных блоков, мебели, лестничных маршей.

Ель занимает 1/8 часть покрытой лесом площади.

Древесина ели из-за большей сучковатости обрабатывается несколько хуже. 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, гонта, стружки для упаковок яиц. Из коры ели получают дубильные материалы для кожевенной промышленности.

Лиственница занимает около 2/3 площади всех лесов нашей страны.

Древесина лиственницы имеет высокие физико-механических 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.

Пихта. Древесина пихты обладает наиболее высокими физико-механическими свойствами пи не уступает древесине ели.

Древесину пихты используют наравне с древесиной ели.

Кедр. 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.

Тис. 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 породы

Кольцесосудистые лиственные породы.

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 столярно-мебельном, паркетном и фанерном производствах. Высокая прочность и способность к гнутью обусловливают применение дуба в вагоно-, судо-, обозостроении, для изготовления клепки для бочек. Отходы дуба и дрова используют для дубильно-экстрактного производства.

Ясень обыкновенный произрастает в средней и южной полосе европейской части России, на Кавказе, в Крыму. Древесина ясеня отличается высокой прочностью и вязкостью, 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 обозо-, судо-, вагоно-, авиа- и автостроении, для изготовления лестничных перил и рукояток инструментов и др.

Вяз произрастает на европейской территории России. Древесина его довольно тяжелая, прочная, вязкая, хорошо обладает гнутостью. Применяют ее в основном в обозостроении для изготовления обода, полоза, дуг; в вагоно- 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.



Рассеянно-сосудистые лиственные породы с мягкой древесиной

Береза растет повсеместно.

Древесина березы применяется для производства лущеного шпона, фанеры, лож охотничьих ружей, лыж и древеснослоистых 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. Древесина у тополя мягкая, мало стойкая против гниения. Применяется в производстве целлюлозы, для изготовления долбленых лодок, корыт, деревянных лопат, деревянной посуды.

Кора осокоря (балабера) применяется для изготовления поплавков к рыболовным сетям.

Осина. 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.

Липа. Древесина липы мягкая, легкая, однородного строения, хорошо режется, мало трескается и коробится. Малая формоизменяемость древесины липы обусловливает применение ее 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.

Рассеянно-сосудистые лиственные породы с твердой древесиной

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, строганый шпон, чертежные принадлежности (линейки, треугольники), сапожные колодки, корпуса для столярного инструмента, применяют ее в обозо- и машиностроении.

Древесина бука - ценное сырье для сухой перегонки, так как дает высокие выходы уксусной кислоты и креозота.

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.

Клен 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. Строганого шпона. Она мало коробится и из нее изготавливают чертежные принадлежности (линейки, лекала), оправы для оптических приборов.

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.

Иноземные породы

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 производстве.

Красное дерево. 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.



Черное 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.



Палисандр. Древесина очень тяжелая, мало усыхает, хорошо полируется. Применяют ее для изготовления пианино, художественной мебели, наборного паркета.

Каждая порода дерева обладает механическими свойствами и характеризуется способностью древесины сопротивляться воздействию внешних сил, а также технологическими свойствами.

К механическим свойствам древесины относятся: прочность, твердость, ударная вязкость (табл. 1)

Таблица 1. Показатели физико-механических свойств древесины

Древесные породы	Плотность кг/м3 (при 12% влажности)	Предел прочности, МПа	Торцовая твердость, МПа	Ударная вязкость, Дж/м2 (при 12% влажности)
		Сжатие вдоль волокон	Статический изгиб	Скалывание вдоль волокон
				Радиальное	Торцовое
Хвойные
Лиственница	660	65	112	9,9	9,4	44	51 993
Сосна обыкновен-ная	500	49	86	7,5	7,3	29	41 202
Ель	445	45	80	6,9	6,8	26	39 240
Пихта сибирская	375	39	69	6,4	6,5	28	29 430
Лиственные
Граб	800	60	137	15,6	19,4	91	99 081
Ясень	680	59	127	13,9	13,4	80	88 290
Бук	670	56	109	11,6	14,5	61	80 442
Дуб	690	58	108	10,2	12,2	68	76 518
Береза	650	55	110	9,3	11,2	47	93 195

Что такое прочность древесины и от чего она зависит?

Прочность - это способность древесины сопротивляться разрушению (разделению на части) под действием механических усилий.

Прочность древесины зависит от направления и скорости действия нагрузки, породы древесины, ее плотности, влажности и наличия пороков: пороки, особенно сучки и трещины, сильно снижают прочность древесины; с увеличением плотности древесины увеличивается и ее прочность; влажность уменьшает прочность древесины. Прочность зависит от характера и направления действия нагрузок. Например, прочность древесины вдоль волокон под действием растягивающих нагрузок около 130 МПа, а под действием сжимающих нагрузок - около 50 МПа; прочность под действием изгибающих сил - около 100 МПа, прочность при скалывании - около 0,5 МПа.

Что такое твердость древесины и от чего она зависит?

Твердость характеризуется способностью древесины сопротивляться внедрению в нее более твердого тела. Твердость древесины в торцовом направлении выше твердости в тангенциальном и радиальном направлениях в среднем на 30-40%.

Твердость древесины, высушенной до 12% влажности, в 1,5 - 2,0 раза больше твердости древесины 30%-ной влажности. Чем выше твердость древесины, тем труднее ее обрабатывать.

Что такое ударная вязкость?

Ударная вязкость - это способность древесины поглощать работу при ударе без разрушения. Вязкость древесины деревьев лиственных пород примерно в 1,5-2,0 раза выше вязкости древесины хвойных пород (см. табл. 1).

Технологические свойства древесины.

При оценке свойств древесины как конструкционного материала учитывают ее способность удерживать металлические крепления (гвозди, шурупы и т.п.), износостойкость, способность древесины к изгибу и сопротивление раскалыванию.

Рассмотрим способность древесины удерживать металлические крепления (гвозди, шурупы, скрепы и др.). Для выдергивания гвоздей, забитых поперек волокон, требуется усилие в 1,5 раза выше, чем гвоздей, забитых в торец. Для выдергивания шурупов требуется приложить значительно большее усилие, чем для выдергивания гвоздей, так как приходится преодолевать трение и разрушать волокна, между которыми находится резьба шурупа. Однако забитый шуруп удерживает соединение слабее гвоздя. Поэтому необходимо правильно выполнять соединение шурупами, т.е. шурупы следует завинчивать. Способность древесины удерживать металлические крепления возрастает с увеличением ее плотности.

Износостойкость характеризуется способностью древесины противостоять разрушению в процессе трения. Наибольшей износостойкостью обладают торцовые поверхности. Износ уменьшается с повышением твердости и плотности древесины (см. табл. 1), а также с уменьшением влажности.

Раскалываемость - это способность древесины под действием клина разделяться на чисти вдоль волокон. Сопротивлениедревесины раскалываниюувеличивается с повышением ее вязкости. Наличие пороков, например сучков, ухудшает раскалываемость древесины.

<...