Для чего используют дерево
Древесные материалы
Древесина и ее применение в народном хозяйстве. Строение дерева
В народном хозяйстве древесина применяется очень широко: в промышленном и гражданском строительстве ее используют для изготовления отдельных конструктивных элементов зданий и сооружений, а также окон, дверей, паркета и т. п. Древесина — сырье для изготовления целлюлозы, бумаги, картона, этилового спирта. При химической переработке древесины получают канифоль и скипидар; из коры дуба, ивы и лиственницы добывают дубильные вещества, употребляемые в кожевенной промышленности.
В судостроении древесину применяют при закладке судов на стапеле и спуске их на воду (кильблоки, спусковые дорожки стапеля, полозья, подбрюшины), для покрытия металлических палуб, для изоляции и оборудования провизионных кладовых, трюмов, кают и других помещений, для изготовления деревянной мебели, возведения строительных лесов, временных трапов.
Широкое применение древесины объясняется ее техническими свойствами. При относительно небольшой массе она обладает достаточной прочностью, легко обрабатывается, хорошо склеивается, а изделия из нее отличаются хорошими декоративными качествами.
Вместе с тем древесина имеет и ряд отрицательных свойств. При изменении влажности она разбухает, усыхает, растрескивается и коробится. Естественные древесные материалы подвержены загниванию и легко воспламеняются. В меньшей степени эти недостатки свойственны прессованной древесине, древесностружечным и древесноволокнистым плитам.
Растущее дерево состоит из корней, ствола и кроны. Корни всасывают из почвы влагу, питательные минеральные вещества и удерживают дерево в почве. Ветви и листья дерева образуют крону. В листьях происходит так называемый процесс фотосинтеза. Они поглощают из воздушной среды углекислый газ, который разлагается на углерод и кислород. Кислород из листьев выделяется в воздух, а углерод под влиянием солнечного света, взаимодействия с влагой и растворенными в ней минеральными веществами образует различные органические соединения, необходимые для питания дерева, которые распространяются по внутреннему слою его коры.
Ствол поддерживает крону дерева, хранит влагу, а также запасы питательных веществ, вырабатываемых листьями. Он состоит из сердцевины, древесины, камбия и коры (рис. 1.1).
Сердцевина, расположенная в центре ствола, представляет собой рыхлую мягкую ткань и занимает незначительную часть ствола. Далее располагается древесина, занимающая большую часть ствола.
Камбий охватывает древесину сплошным кольцом. Он состоит из клеток, способных к делению и росту.
Кора защищает дерево от механических повреждений и от неблагоприятных влияний окружающей среды. Внутренний слой коры (лубяной) служит для отложения запасов питательных
веществ, выработанных в листьях. По строению коры можно определить породу дерева.
Древесина — основной технический материал, свойства которого неразрывно связаны с ее строением. Макроструктура (элементы строения) древесины хорошо видна на разрезах ствола невооруженным глазом. Так, на разрезах четко выделяются годичные слои, сердцевинные лучи, ядро и заболонь.
Годичные слои — концентрические круги вокруг сердцевины — хорошо видны на торцовом срезе. На радиальном срезе они просматриваются в виде продольных линий, на тангенциальном — в виде дугообразных кривых. У живого дерева каждый год вырастает один годичный слой. Рост происходит от камбиального слоя, поэтому чем ближе расположен слой к сердцевине, тем он старее. По числу годичных слоев на торцовом срезе комлевой части ствола можно определить возраст дерева. Годичный слой состоит из ранней древесины, образованной в весенний период роста, и поздней, развивавшейся в летний период. Окраска ранней древесины светлая. Поздняя древесина имеет более темную окраску и отличается большой плотностью и высокими механическими качествами.
Сердцевинные лучи сохраняют, а также проводят влагу и питательные вещества в горизонтальном направлении между годичными слоями. На торцовом срезе ствола (особенно у дуба, бука и клена) сердцевинные лучи имеют вид радиально расположенных узких полосок, на радиальном срезе — светлых или темных блестящих полосок, а на тангенциальном — темных штрихов с заостренными концами, расположенных по длине ствола.
У деревьев некоторых пород окраска периферийной и центральной частей ствола на торцовом и радиальном срезах различна. Такие породы деревьев называют ядровыми. Породы деревьев, стволы которых на срезе не имеют этого различия окраски, называют заболонными.
Центральная, темноокрашенная часть древесины, прилегающая к сердцевине, является ядром. Оно состоит из омертвевшей древесины, которая отличается повышенной стойкостью к загниванию, так как содержит значительное количество смол и дубильных веществ.
Заболонь — часть древесины раннего образования, состоящая из молодых клеток. В растущем дереве по заболони движется влага с растворенными в ней минеральными веществами. Ширина заболони зависит от возраста и места произрастания дерева. Широкую заболонь имеют сосна и дуб. По механическим свойствам заболонная древесина не отличается от древесины ядра, но менее устойчива к загниванию, так как легко впитывает влагу.
Микроструктура древесины различима только под микроскопом. Основными элементами древесины являются клетки, древесные волокна, сосуды и трахеиды.
Клетки представляют собой тонкие замкнутые оболочки, внутри которых находятся протоплазма и ядро. Клетки размножаются путем деления: ядро делится на две части и из одной клетки образуются две малые. По мере роста каждая из них делится также на две и т. д. Живые клетки служат для передачи питательных веществ друг другу и хранения запасов этих веществ на зимний период.
Древесные волокна — длинные одеревеневшие толстостенные клетки, составляющие основную часть древесины лиственных пород.
Сосуды — вытянутые тонкостенные клетки, через которые влага от корней проходит к листьям. Сосуды встречаются только в древесине лиственных пород.
Трахеиды — длинные замкнутые клетки, расположенные радиальными рядами. Они составляют основную часть древесины хвойных пород. Тонкостенные трахеиды заменяют собой сосуды, а толстостенные — волокна клетки. В древесине многих хвойных пород расположены смоляные ходы, в которых вырабатывается смола. Они соединены в горизонтальном и вертикальном направлениях и представляют собой единую систему.
Древесина: характеристики вещества
Отправим материал на почту
Древесина – популярный природный материал, который давно присутствует в быту человека. Вещество представляет собой сложное соединение органических компонентов, позволяющее создавать мебель, возводить сооружения или обогревать дома. Чтобы правильно использовать ресурс, надо разобраться в характеристиках сырья.
Общие сведения
Древесиной называют природный материал, который состоит из плотно прилегающих растительных клеток. Из-за физических особенностей у вещества упругая, плотная структура. Благодаря входящей в состав целлюлозе дерево очень крепкое и прочное.
Древесина отлично удерживает тепло. Между клетками есть пустоты, которые накапливают энергию. Ресурс противодействует динамическим и статическим нагрузкам, при этом остается легким. При сжатии вдоль волокон по прочности вещество не уступает цементу.
Древесину легко обрабатывать. Сырье можно резать, пилить, склеивать и спрессовывать под давлением. В материале удерживаются твердые крепления (скобы, гвозди). Из дерева создают как долговечные сооружения, так и декоративные изделия.
Из-за клеточного строения древесина может «дышать». Постоянный воздухообмен позволяет поддерживать благоприятный микроклимат внутри помещений. Из-за присутствия в составе масел и смол у сырья есть специфический аромат. Вещества помогают дереву бороться с разрушением тканей.
Декоративность и ценность древесины часто зависят от породы растения. Все сорта делят на две большие группы – хвойных и лиственных. Дополнительно выделяют однодольные культуры, к которым относят бамбук и пальмы.
Из-за особенностей строения древесина легко горит, во влажных условиях – гниет. У материала есть много пороков, которые снижают сортность и ограничивают применение. Из-за высокой гигроскопичности вещество набухает, коробится или трескается. Последствия недостатков минимизируют изменением условий эксплуатации и специальной защитой при обработке.
Строение материала
Древесина – это внутренняя часть ствола, расположенная под корой и освобожденная от корней и веток. Пористые волокнисто-слоистый ресурс состоит из многочисленных клеток. За счет плотного прилегания мелкие частицы создают непрерывный слой ткани.
Внутренние стенки клеток содержат органические соединения. Среди основных компонентов выделяют:
В процессе роста через корни в древесину поступают минеральные вещества, которые после сгорания станут золой. Экстрактивные элементы входят в состав эфирных масел, придают материалу аромат, вкус и цвет, предупреждают гниение. Клетки дерева собираются в части, создавая структуру сырья.
В поперечных элементах у лиственных видов располагаются лучи сердцевинные, по которым перемещаются и накапливаются питательные вещества. Вещества окрашены светлее или темнее основного материала. У разных пород деревьев свой уникальный текстурный рисунок.
У хвойных видов в сырье есть горизонтальные и вертикальные ходы, по которым движется живица. Смоляные компоненты защищают дерево от гниения, снижают показатели поглощения влаги. Параметры ограждают древесину от разрушения, не влияя на внешний вид и прочность.
Свойства вещества
Характеристики материала зависят от физических и химических особенностей. В пределах одной породы параметры изменяются из-за условий роста, уровня влажности и методов обработки. Среди основных показателей выделяют 6 свойств древесины.
Текстура
Естественный рисунок состоит из анатомических компонентов дерева, которые можно увидеть при распиливании. Чем сложнее структура растения, тем роскошней текстура. Узоры определяют декоративные свойства материала, что важно при создании строительной отделки и фасадов мебели.
Параметр помогает определить породу дерева, варьируется в пределах от почти белого до черного. За многообразие оттенков отвечают дубильные и красящие компоненты, расположенные в межклеточном пространстве сырья. Интенсивность цвета зависит от возраста и периода рубки. Изменение тона может быть связана с болезнью и условиями развития.
Влажность
В живом растении содержится до 115% влаги. Жидкость расположена в полостях клеток, сосудах, входит в состав химических элементов в древесине. При долгом нахождении на воздухе срезанный материал постепенно сохнет, достигая 18%. Уменьшение или увеличение влажности влияет на параметры прочности и формы, изменяет плотность и теплопроводность.
Твердость
От свойства зависит износоустойчивость древесины и предрасположенность к обработке. При вдавливании компонент противостоит более твердому телу (железу). Чем выше характеристика, тем тверже материал. Крепкое сырье трудно пилить и резать, что усложняет производство. На параметр влияют порода дерева, условия произрастания и период заготовки.
Прочность
Свойство отвечает за способность древесины сопротивляться к механическим повреждениям. Характеристика зависит от вертикальных статических нагрузок, которые могут разрушать структуру. На параметры влияют технические особенности породы, связанная в тканях жидкость и пороки.
Предрасположенность к деформации
Древесина при потере влаги может усыхать, уменьшаясь в размерах или разбухать, увеличиваясь. Свойства зависят от природных характеристик растения и окружающей среды (влажность, жара, морозы). При неравномерной деформации в разных частях сырья возникает внутреннее напряжение, которое завершается короблением и растрескиванием.
Механические свойства определяют эксплуатационные характеристики древесины. Благодаря упругости вещество после нагрузок возвращается в первоначальное состояние. Структура материала может под сильным давлением деформироваться, поэтому определяют предел выносливости для разных пород.
Пороки сырья
Физические особенности или недостатки сырья ухудшают эксплуатационные характеристики. Специфические природные изъяны возникают на стадии развития растения или из-за действий вредителей, болезней. Пороки снижают качество древесины и ограничивают возможность эксплуатации.
Сучки – остатки ветвей, заключенные в ткани. У дефектов собственная система цикличных кругов, которая более твердая и темная, чем остальной материал. Недостатки нарушают естественную целостность и однородность древесины, искривляя волокна и ухудшая внешний вид текстуры. За счет разрушения структуры уменьшается прочность и усложняется обработка.
Разрывы между тканью называют трещинами. Пороки возникают как в растущем дереве, так и в подготовленном материале. У живых экземпляров дефекты появляются при активной вегетации или во время сильных морозов. Недостатки нарушают целостность ресурса, ухудшают внешний вид и уменьшают прочность. В появившуюся щель попадает жидкость, которая способствует развитию болезней и гнили. Во время обработки изъяны удаляют, что увеличивает объем отходов.
К недостаткам строения дерева относят неравномерное изменение ствола. Сужение, расширение и кривизна негативно влияют на декоративность и прочность готового материала. Дефекты часто обнаруживают на стадии роста, отбраковывают сырье или переносят в более низкий сорт.
Пороки могут появиться во время переработки. Остатки коры на кромке древесины ограничивают сферу эксплуатации и уменьшают выход сырья. Торчащие волокна, волнистость на поверхности вещества возникают при ошибках в обработке. Причинами недостатков становится:
При нарушении технологии в срубленной древесине изменяется цвет. Химическая окраска возникает при окислении дубильных элементов внутри материала, проникая на глубину до 5 мм. Порок не опасен для прочности и устойчивости к износу, но негативно влияет на блеск и природную текстуру.
Коробление происходит при нарушениях условий хранения. Во время перевозки, сортировки или заготовки часто появляются инородные элементы и механические повреждения. Все пороки снижают внешний вид и характеристики сырья.
Заключение
Древесина – практичный материал, который используют при возведении зданий, отделке внутренних помещений и создании предметов интерьера. Возобновляемый ценный ресурс стал незаменимым компонентом жизни человека в качестве бумаги, дров и поделок. Характеристики вещества влияют на прочность, устойчивость к износу и внешний вид будущего изделия.
Различные породы древесины, их свойства и применение
Различные породы древесины, их свойства и применение
Древесина сосны
Кроме того она легкая, что в сочетании с прочностью дает ей высокое качество. Ранняя древесина сосны — желтовато-белая (шириной от 20 до 80 годичных слоев), значительно отличается от красновато-бурой древесины ядра. При изготовлении разных поделок прибегают к сосне. Но нужно учитывать некоторые ее особенности. Древесина сосны очень колкая, а также имеет довольно выраженную полосатую текстуру. Эти два качества дерева серьезно ограничивают его использование в поделках: древесину будет хорошо использовать при изготовлении больших элементов. Чаще всего, сосна хорошо режется и пилится, а когда мало смолы в древесине, то еще лучше. Не стоит забывать, что при высыхании колкость дерева увеличивается, а резать становится труднее. Так как древесина сосны неоднородна (годичные кольца сосны отделены друг от друга древесиной со смоляными ходами), она плохо подходит для изготовления мелких предметов и поделок. Лучше применять сосну в крупных резьбовых изделиях с большим изображением, например, в домовой резьбе.
Древесина кедра
В российских лесах встречаются 2 разновидности кедра: кедр сибирский и кедр корейский. По своим свойствам кедр немного уступает сосне. Правда, если рассматривать его с точки зрения стойкости, против гниения и растрескивания кедр является более выгодной породой. Кроме того, дерево легко обрабатывается. Древесина кедра обладает розоватым цветом. Поздняя древесина желтовато-розового цвета, переходит в раннюю постепенно, без резкого контраста. Годичные кольца различаются на всех разрезах. Дерево имеет очень красивый рисунок текстуры. Рекомендуется использовать его для изготовления резных и мелких предметов.
Древесина лиственницы
Древесина лиственницы обладает значительными физико-механическими качествами. Она почти на треть прочнее сосны. Поэтому она является ценным и незаменимым материалом в строительстве. Полы, сделанные из древесины лиственницы, прослужат очень долго, и здесь будет сложно найти дерево, превосходящее лиственницу. Также, лиственница мало подвержена гниению. Ее используют для изготовления мебели, так как она имеет довольно красивую текстуру. Цвет древесины буроватый. Заболонь узкая, шириной около 15-20 годичных слоев. Ядро обладает более темным цветом; переход к заболони резкий. А после лакирования текстура дерева смотрится очень симпатично. Часто из нее делают шпон для отделки мебели. Древесина лиственницы обрабатывается очень хорошо и она отлично подходит для изготовления длинных изделий.
Древесина можжевельника
Можжевельник является кустарником, который растет в северной и средней полосах европейской части России и в Сибири. Так как его стволы небольшие, применение растения ограничены. Чаще всего из можжевельника делают маленькие токарные изделия, поделки, игрушки и т.п. Древесина кустарника довольно тяжелая, плотная, гибкая. Ее плюсом является то, что при намокании она почти не разбухает и не теряет в объеме при высыхании. Цвет древесины с розовато-белой заболонью и серовато-коричневым ядром. Годичные слои имеют волнистую форму и хорошо видны на всех срезах. Лучше всего можжевельник использовать при изготовлении тростей и разных декоративных изделий.
Древесина дуба
Как известно, дуб имеет прочную и плотную древесину, которая мало подвержена загниванию, например, если сравнивать его с сосной. Также он обладает красивым рисунком текстуры и цветом. Ядро желтовато-коричневое или темновато-бурое. Заболонь узкая, по цвету значительно отличается от ядра. Годичные слои на поперечном разрезе просматриваются довольно хорошо. Древесину дерева легко расколоть.
Как правило, дуб используют в отделке помещений (окна, паркет, двери), а также в изготовлении мебели и фанерном производстве. Древесина, так называемого зимнего дуба, самая ценная порода, которая растет на юге и сбрасывает листья не осенью, а зимой. Отличительной чертой этого вида дуба служит то, что желуди висят непосредственно на ветвях. Эту породу хорошо применять при производстве паркета и мебельной продукции. Если желуди висят на черешках, то это так называемый весенний дуб, который по некоторым своим свойствам уступает дубу зимнему. Проверить качество древесины дуба можно так: возьмите несколько маленьких кусочков древесины от разных досок или бревен, взвесьте, а потом опустите их в воду. Спустя пару часов достаньте кусочки дерева и снова взвесьте. Лучшим окажется фрагмент дуба, который впитал в себя меньшее количество воды.
Этот древний метод, используемый уже очень давно, и он является очень надежным. Древесина дуба хоть и с трудом полируется, но хорошо поддается прокраске и лакировке. Для обработки древесины ненужно больших усилий. Есть порода, которая называется мореный дуб, она очень ценна из-за того, что после долгого нахождения в воде приобретает темный цвет. Ценность мореного дуба определяется еще и тем, что его можно найти только случайно, а сам процесс потемнения дерева происходит очень медленно, что делает просто бессмысленной его целенаправленную выдержку в воде. Окраска мореного дуба может колебаться от зелено-коричневой до черной. Мореный дуб менее прочен, чем обычный дуб, и хуже обрабатывается.
Древесина березы
Береза имеет белую древесину с желтоватым или красноватым цветом. Одна из самых светлых пород дерева. Очень легко поддается обработке. Так как крупные части березы подвержены к короблению, лучше всего использовать ее при изготовлении маленьких изделий. Высыхает береза довольно плохо, правда при сушке бревно часто может потрескаться только с торца. Не надо забывать, что древесина березы легко загнивает. Дерево используют, как правило, при изготовлении имитаций под орех, красного дерева, клена. После морения и полировки ее поверхность становится очень красивой. Особой популярностью пользуется карельская береза, так как она имеет извилистое расположение древесных волокон, благодаря этому ее текстура является очень красивой и необычной. Правда ученые еще не пришли к единому мнению, является ли карельская береза отдельным видом, или это болезнь дерева. Березу используют для украшения мебели. Так как она находится под защитой государства, является недоступной для массового использования.
Древесина осины
Осина после хранения в срубленном виде имеет белую древесину, со слабо выраженным зеленоватым оттенком. Годичные слои просматриваются с трудом, сердцевинные лучи почти не видны. Осину используют для производства игрушек, посуды, в спичечной промышленности и т.п. Хорошо подвержена обработке, легко колется и отделывается. После высыхания не коробится и почти не трескается. По устойчивости к истиранию практически не уступает дубу.
Древесина липы
Липа обладает легкой, мягкой древесиной однородного строения, которая легко резать. Она практически не трескается и не коробится. Принято считать, что древесина липы самая мягкая. Она имеет белый цвет, с легким розоватым оттенком; годичные кольца просматриваются плохо. Так как ее древесина по истечению времени мало деформируется, ее используют при производстве карандашей, чертежных досок, игрушек, деревянной посуды и т.п. Также она подойдет и для производства мебели: торговое оборудование, барные стойки, домашняя и офисная мебель украсят любой интерьер и придадут ему изюминку.
Здесь стоит обратить внимание, что лучше всего древесина липы выглядит под белой политурой. Служит важным материалом в резьбе по дереву, так как удобна для изготовления предметов разного вида. Особенно удобна для тех, кто только начинает осваивать декоративный промысел по дереву. Лучшую древесину дает южная липа.
Древесина груши
Груша имеет твердую, тяжелую, отлично поддающуюся обработке древесину; хорошо полируется. Часто используют для имитаций под черное и красное дерево, тонируя при помощи краплака или туши. Однако, использовать грушу лучше при имитациях под черное дерево, так как они очень похожи. И даже использовать грушу будет лучше, ведь по прочности она весьма опережает черное дерево. При изготовлении изделий из груши надо быть очень внимательным, так как ее древесина легко колется. Поскольку древесина груши не коробится, она является ценным материалом для производства приборов. Как правило, чаще всего используется древесина, которую получают из дикой груши, так как садовая груша редко бывает достаточно толстой для пиления на доски.
Древесина яблони
Древесина яблони используйте при изготовлении столярных и резьбовых изделий. Древесина имеет розовый цвет, с ярко-красными жилками. Из-за того, что дерево подвержено к короблению, его надо использовать в сухом виде.
Древесина грецкого ореха
У грецкого (кавказского) ореха древесина с красивым цветом и текстурой, достаточно тяжелая, прочная и твердая. Особенно ценится в фанерном и мебельном производстве, так как легко обрабатывается и хорошо полируется. Свежесрубленная древесина ореха светлая, но затем постепенно темнеет, приобретая коричневый цвет. Широко применяется при отделке помещений, мебели, резных изделий, деталей, охотничьих ружей. Чем старее дерево, тем красивее его древесина.
Древесина самшита
Редкая и ценная древесина самшита обладает большой прочностью и считается одной из самых прочных пород. По плотности может сравниться с костью. Применяется для изготовления музыкальных инструментов, пуговиц, резных изделий, ажурных и горельефных вставок, гравировальных досок и т.д. При гравировании по самшиту линия получается тонкая и ровная, что очень хорошо сказывается на качестве гравюр. Обладает приятным желтым цветом, иногда с сероватым оттенком.
