В состав древесины сосны входят сосуды пробка. Строение древесины хвойных пород

Работа добавлена на сайт сайт: 2016-03-13

">№10 ">.Строение древесины хвойных пород

">Древесина хвойных пород имеет довольно простое и однообразное строение. В этом легко убедиться по схеме строения древесины сосны, приведенной на рис. 12. В состав древесины хвойных пород входят трахеиды и паренхимные клетки. Проводящую функцию выполняют ранние трахеиды, механическую — поздние трахеиды и запасающую функцию — паренхимные клетки. Трахеиды представляют co6oй вытянутые в длину клетки с закругленными или кососрезанными концами; они занимают почти весь объем древесины. В ранней зоне годичного слоя видны крупнополостные тонкостенные клетки, чаще всего с квадратным поперечным сечением — это ранние трахеиды,образовавшиеся начале вегетационного периода; ранние трахеиды на своих радиальных стенках, главным образом у закругленных концов, имеют окаймленные поры. На радиальном разрезе окаймленная пора имеет вид двух концентрических кружков, между которыми иногда просвечивает третий. В конце вегетационного периода образуются толстостенные узкополостные поздние трахеиды. На поперечном разрезе они имеют вид прямоугольников, сплюснутых в радиальном направлении. Поздние трахеиды имеют редко расположенные щелевидные окаймленные поры, встречающиеся на радиальных и тангенциальных стенках. Зона ранних трахеид в пределах одного годичного слоя постепенно переходит в зону поздних трахеид. Четкая граница наблюдается между поздней древесиной одного годичного слоя и ранней древесиной другого слоя (граница годичных слоев).

">Паренхимные клетки в древесине всех хвойных пород входят в состав сердцевинных лучей и у некоторых пород окружают смоляные ходы. Сердцевинные лини у хвойных пород с помощью микроскопа обнаруживаются на всех трех разрезах. Сердцевинные лучи видны на поперечном срезе как полоски, состоящие из клеток, расположенных перпендикулярно границе годичного слоя. На радиальном срезе лучи замены и виде довольно высоких полосок, пересекающих под прямым углом трахеиды. На тангенциальном срезе сердцевинные лучи представлены цепочками клеток, располагающимися вдоль трахеид. Смоляные ходы. В древесине некоторых хвойных пород (сосна, кедр, лиственница, ель) чаще всего в поздней зоне годичного слоя встречаются более или менее крупные вертикальные заполненные смолой каналы - смоляные ходы. Смоляные ходы состоят из трех слоев клеток: внутреннего слоя выстилающих клеток эпителия, мертвых клеток, заполненных воздухом, и клеток (живых) сопровождающей паренхимы. Вертикальные смоляные ходы на продольных срезах имеют вид длинного параллельного трахеидам канала с примыкающими к нему паренхимными клетками. Кроме вертикальных, имеются горизонтальные смоляные ходы, которые состоят только из эпителия и слоя мертвых клеток и располагаются в многорядных (по ширине) сердцевинных лучах. Горизонтальные смоляные ходы чаще всего можно наблюдать на тангенциальных разрезах.

">№11 ">. ">Строение древесины лиственных пород

">В древесине лиственных пород, отличающихся от хвойных более сложным строением, на каждую функцию приходится по два, а иногда и более анатомических элемента.

">Проводящую функцию в древесине лиственных пород выполняют сосуды. В зависимости от характера расположения сосудов по ширине годичного слоя различают породы с коль-цесосудистой и рассеяннососудистой древесиной.

">Крупные сосуды у кольцесосудистых пород располагаются в ранней зоне в один-два ряда. Мелкие сосуды располагаются в поздней зоне, они собраны в группы, создающие тот или иной характерный рисунок.

">У рассеяннососуднстых пород сосуды чаще всего мелкие и распределены равномерно по всему годичному слою, иногда они собраны в группы по два или более сосуда.

">Сосуды представляют собой вертикальные трубки, составленные члеников тонкостенных широкополостных клеток. Нижние и верхние стенки этих клеток частично или полностью растворяются. При этом образуются простые (с одним или двумя отверстиями) или лестничные перфорации (ряд щелевидных отверстий). Членик с простой перфорацией характерен для крупных сосудов древесины дуба. Перфорационная пластинка в этом случае расположена почти перпендикулярно стенкам сосуда. Лестничная перфорация обычно встречается у сосудов в древесине берёзы и ольхи.

">Сосуды между собой сообщаются через округлые или многогранные окаймленные поры в стенках. Полости сосуда иногда бывают закупорены тиллами — выростами паренхимных клеток. Кроме сосудов у некоторых пород (например, у дуба), проводящую функцию выполняют также сосудистые трахеиды, представляющие собой переходный элемент между типичными трахеидами и члениками сосудов.

">Волокна либриформа составляют основную массу древесины лиственных пород и выполняют механическую функцию. Волокна либриформа представляют собой сильно вытянутые по длине узкополосные клетки с толстыми стенками, в которых имеются редко расположенные простые щелевидные поры. Иногда встречаются волокнистые трахеиды (например, у груши).

">Волокна либриформа, волокнистые и сосудистые трахеиды по внешнему виду очень схожи. Паранхимные клетки выполняют запасающую функцию и образуют две системы – горизонтальную (сердцевинные лучи) и вертикальную (древесная паренхима). Сердцевинные лучи по ширине могут состоять из одного или нескольких рядов паренхимных клеток. Широкие сердцевинные лучи дуба включают до 30 рядов. У некоторых пород (ольха, граб) встречаются ложноширокие сердцевинные лучи представляющие собой пучок узких лучей, близко расположенных друг от друга и отделенных только волокнами либриформа или трахеидами (сосудов между узкими лучами нет). По высоте сердцевинные лучи включают также несколько (иногда десятки) рядов клеток. На тангенциальных срезах узкие однорядные сердцевинные лучи заметны в виде вертикальных, расположенных вдоль волокон цепочек клеток. Многорядные лучи имеют вид веретена или чечевицы.

">Древесная паренхима у лиственных пород развита значительно лучше, чем у хвойных. На продольных разрезах часто можно видеть отдельные вертикальные ряды паренхимных клеток; крайние клетки заострены, и вся совокупность клеток воспринимается как волокно, разделенное перегородками. Такое образование носит название тяжа древесной паренхимы. Кроме того, встречается веретенообразная паренхима, отличающаяся от паренхимных тяжей отсутствием поперечных перегородок.

">№13 ">. Как и любое органическое вещество древесина имеет свой химический состав. Древесина (полностью сухая) имеет следующий химический состав: кислород — 44,2%, углерод - 49,5% и водород - 6,3%. Соответственно из этих химических элементов состоят сложные органические вещества, которые входят в состав клеточной ткани древесины, — лигнин, гемицеллюлоза, целлюлоза, которые составляют 90-96% массы абсолютно сухой древесины. Остальные 4-10% остаются на экстрактивные вещества, которые извлекаюися из древесины различными растворителями. Главные из них — дубильные вещества и смолы. Кроме этого, в древесине содержится 0,3-1,8% массы неорганических веществ, которые вырабатываются из золы после сжигания древесины. Это соли калия, кальция, магния, натрия. Стволовая древесина дает меньше золы чем листья и кора.

">Целлюлозу из древесины получают путем отделения ее от лигнина и гемицеллюлозы. Процесс отделения целлюлозы от этих веществ основан на ее высокой стойкости к химическим соединениям и в частности к растворам кислот и щелочей, в которых менее стойкие лигнин и гемицеллюлоза переходят в раствор. Древесную же щепу варят в котлах в щелочной (сульфатный способ) или кислотной (сульфитный способ) среде при высокой (130-180°С) температуре и высоком (0,6-1,1МПа) давлении. После нескольких часов варки целлюлозу промывают, очищают, отбеливают. Целлюлоза является исходным материалом для производства ваты, бумаги, искусственных мехов, искусственных волокон (вискозный шелк, штапель) и кожи, фото- и кинопленок, целлофана, лаков, пластмасс, пороха и других материалов.

">Лигнин и гемицеллюлозу, перешедшие в раствор при варке, после дальнейшей гидролизной и химической переработки используют для получения кормовых дрожжей, этилового спирта, углекислоты, ванилина, сухого льда, фурфурола. Этиловый спирт является первичным сырьем для получения уксуса, искусственного каучука, эфира.

">Смола, находящаяся в стволе хвойных пород, имеет слабую связь с тканью древесины, благодаря этому свойству она сравнительно легко извлекается. Извлечение смолы выполняют либо экстракцией сильно осмоленной древесины, либо подсочкой растущего дерева. При экстракционной переработке древесины смолистые вещества сначала растворяют в бензине, а затем полученный экстракт разгоняют на канифоль и скипидар. При подсочке делают поверхностные раны на стволе живого дерева, из которых вытекает смола — живица. В результате переработки живицы получают канифоль и скипидар.

">Канифоль используется для изготовления лаков, получения мыла, красок, эфиров, линолеума, а также применяют во многих отраслях (кожевенной, кабельной, резиновой, нефтяной) промышленности. Скипидар используют в медицине, применяют как растворитель для лаков и красок, а также как сырье для производства других продуктов.

">Дубильные вещества (танниды) - получают из измельченной коры и древесины экстрагированием горячей водой. Дубильные вещества используют в кожевенной промышленности для дубления кож, придавая ей гибкость, мягкость, стойкость к гниению и набуханию. Танниды можно растворить в спирте и воде при соединении с солями различных металлов в результате чего получить красители различных оттенков от светло-желтых до иссиня-черных, применяемых для глубокого крашения древесины.

">№5+6. "> Основные признаки при определении породы — наличие ядра, ширина заболони и степень резкости перехода от ядра к заболони; степень видимости годичных слоев, разница между ранней и поздней древесиной; наличие и размеры сердцевинных лучей; размеры сосудов; наличие смоляных ходов, размеры и количество их. Дополнительные признаки — цвет, блеск, текстура (рисунок), плотность и твердость.

">Вначале необходимо установить, к какой группе древесных пород относится данный образец: хвойным, лиственным кольце-сосудистым или рассеянно-сосудистым.

">К хвойным породам относятся такие, у которых хорошо заметны годичные слои из-за того, что поздняя древесина темнее ранней. У хвойных пород нет сосудов, сердцевинные лучи очень узкие и невооруженным глазом не видны. Некоторые хвойные породы содержат смоляные ходы.

">К лиственным кольце-сосудистым относятся породы с хорошо заметными годичными слоями. В ранней древесине годичных слоев этих пород крупные сосуды образуют сплошное кольцо отверстий, хорошо видимое простым глазом, в плотной поздней древесине видны рисунки, образованные скоплениями мелких сосудов. Сердцевинные лучи видны у большинства пород. Эти породы ядровые.

">К лиственным рассеянно-сосудистым относятся породы, у которых годичные слои видны плохо; сосуды на поперечном разрезе не образуют сплошного кольца, а расположены равномерно по всей ширине годичного слоя. У некоторых пород видны сердцевинные лучи.

">Основными макроскопическими признаками при определении породы древесины являются:

"> ■ ;font-family:"Cambria""> наличие ядра;

"> ■ ;font-family:"Cambria""> ширина заболони и степень резкости перехода от заболони к ядру;

"> ■ ;font-family:"Cambria""> степень видимости годовых слоев;

"> ■ ;font-family:"Cambria""> различие в окраске ранней и поздней древесины;

"> ■ ;font-family:"Cambria""> наличи ">е и размеры сердцевинных лучей;

"> ■ ;font-family:"Cambria""> наличие сердцевинных повторений;

"> ■ ;font-family:"Cambria""> размеры сосудов и характер их группировки;

"> ■ ;font-family:"Cambria""> наличие смоляных ходов, их размеры и количество

;font-family:"Cambria"">№8. ;font-family:"Cambria""> Виды клеток древесины.

;font-family:"Cambria"">Клетки, составляющие древесину, разнообразны по форме и величине. Различают два основных вида клеток: клетки, имеющие длину волокон 0,5-3 мм, диаметр 0,01-0,05 мм, с заостренными концами - прозенхимные и клетки меньших размеров, имеющие вид многогранной призмы с примерно одинаковыми размерами сторон (0,01-0,1 мм),- паренхимные.

;font-family:"Cambria"">Паренхимные клетки служат для отложения запасных питательных веществ. Органические питательные вещества в виде крахмала, жиров и других веществ накапливаются и хранятся в этих клетках до весны, а весной они направляются в крону дерева для образования листьев. Ряды запасающих клеток расположены у дерева по радиусу и входят в состав сердцевинных лучей. Количество их в общем объеме древесины незначительно: у хвойных пород 1-2%, у лиственных - 2-15%.

;font-family:"Cambria"">Основная масса древесины всех пород состоит из клеток прозенхимных, которые в зависимости от выполняемых ими жизненных функций разделяются на проводящие и опорные, или механические. Проводящие клетки v растущего дерева служат для проведения из почвы в крону воды с растворами минеральных веществ; опорные создают механическую прочность древесины.

;font-family:"Cambria"">Ткани древесины.

;font-family:"Cambria"">Клетки одинакового строения, выполняющие одни и те же функции, образуют ткани древесины. В соответствии с назначением и видом клеток, из которых состоят ткани, различают: запасающие, проводящие, механические (опорные) и покровные ткани.

;font-family:"Cambria"">Запасающие ткани состоят из коротких запасающих клеток и служат для накопления и хранения питательных веществ. Запасающая ткань состоит из паренхимных клеток, которые часто называют древесной паренхимой.

;font-family:"Cambria"">Проводящие, или сосудистые, ткани состоят из вытянутых тонкостенных клеток с широкими внутренними просветами; клетки, расположенные одна над другой, соединяются друг с другом, создавая сосуды-трубки, через которые влага, впитанная корнями, проходит к листьям. Длина сосудов в среднем около 100 мм; у некоторых пород, например у дуба, сосуды достигают 2-3 м длины. Диаметр сосудов колеблется от сотых долей миллиметра (у мелкососудистых пород) до 0,5 мм (у крупнососудистых).

;font-family:"Cambria"">Механические (опорные) ткани состоят из длинных толстостенных клеток с малыми внутренними просветами, с длинными заостренными концами. Эти ткани способны сопротивляться механическим воздействиям. Механическая ткань самая прочная и наиболее устойчивая против загнивания. Чем больше этой ткани, тем древесина плотнее, тверже, прочнее. Механические ткани называют либриформом.

;font-family:"Cambria"">Покровные ткани находятся в коре и выполняют защитную роль.

;font-family:"Cambria"">№12. ;font-family:"Cambria""> Одревеснение, или лигнификация – процесс одревеснения стенок некоторых растительных клеток. Стенки клеток пропитываются лигнином (полимер фенольной природы). Одревеснение характерно для клеток вторичной ксилемы (проводящая ткань), но может встречаться и в других клетках и тканях. Благодаря лигнину клетка теряет пластичность, становится очень прочной. Стволы деревьев благодаря лигнификации могут удерживать массу деревьев и т.д. У древесных растений, у многих кактусов основная масса лигнифицированных клеток находится в центре стебля и корня.

;font-family:"Cambria""> Лигнификация характерна для склерофитов (растения засушливых мест обитания), происходит минимализация испарения воды.

;font-family:"Cambria"">Опробковение, или суберинизация – процесс отложения суберина в клеточных оболочках. Суберин – это глицерид феллоновой и других насыщенных жирных кислот.

;font-family:"Cambria""> Когда оболочки клеток пропитываются суберином, то клетки и ткани становятся непроницаемыми для воды, газов, грибной инфекции и т.д. То есть, суберинизация имеет большое биологическое значение. Обычно опробковевшие клетки приурочены к периферическим тканям стебля и корня, защищают их от потери воды, от грибов, вирусов, бактерий и т.д. Кроме того, опробковевшие клетки более пластичны, что необходимо некоторым стеблям кактусов во время остановки роста, клетки пробки проще слущиваются и т.д.

">№14 ">. Гидролизное производство основано на свойстве полисахаридов, составляющих около 70 % массы растений на суше, подвергаться гидролитическому расщеплению до моносахаридов под действием воды в присутствии минеральных кислот.

">Товарными продуктами гидролизного производства являются: кормовые белковые дрожжи, фурфурол, этиловый спирт, углекислота, ксилит.

">Гидролиз древесины проводится разбавленной серной кислотой концентрацией 0,2-1 %, при температуре 180-190° С и давлении 1-1,5 МПа без регенерации кислоты.

">Гидролиз древесины проводят в стационарных гидролиз аппаратах, работающих под давлением. В промышленности применяют гидролиз аппараты вместимостью от 18 до 160 м3, изготавливаемые в последнее время из кислотоупорной стали. Гидролиз аппарат представляет собой вертикальный цилиндрический стальной сосуд сварной конструкции со сферической верхней и конической нижней частями.

">Процесс гидролиза древесины состоит из операций загрузки в аппарат измельченного сырья, закачки кислоты, подогрева содержимого аппарата, собственно перколяции, промывки лигнина водой, отжима остатка гидролизата и удаления лигнина из гидролиз аппарата.

">№15. "> Термическое разложение (пиролиз) древесины — это разложение древесины без доступа воздуха под действием высокой температуры. В результате этого процесса получаются твердые, жидкие и газообразные продукты. Твердые продукты остаются в виде древесного угля в аппарате, в котором ведется пиролиз, а жидкие и газообразные продукты выделяются совместно в виде парогазовой смеси. Парогазовую смесь разделяют путем охлаждения на конденсат (жижку) и неконденсирующиеся газы. Жижку перерабатывают на уксусную кислоту, метиловый спирт, смолу и другие продукты (см. главы 4—6), а неконденсирующиеся газы сжигают как топливо.

">Древесина обладает небольшой теплопроводностью, которая зависит от характера пористости, направления волокон, от породы и объемного веса дерева, влажности и температуры. Теплопроводность дерева вдоль волокон в 1,8 раза выше, чем поперек волокон. Теплопроводностью древесины называется ее способность проводить тепло через всю толщу от одной поверхности к другой. Полости, межклеточные и внутриклеточные пространства в сухой древесине заполнены воздухом, который является плохим проводником теплоты. Благодаря низкой теплопроводности древесина получила широкое распространение в строительстве.

">Она повышается с увеличением его влажности и объемного веса, так как при этом уменьшается количество воздуха, содержащегося в порах древесины. В среднем теплопроводность ее равна 0,15—0,25 ккал/м*ч*град.

">Плотная древесина проводит теплоту несколько лучше рыхлой. Влажность древесины повышает ее теплопроводность, так как вода по сравнению с воздухом является лучшим проводником теплоты. Кроме того, теплопроводность древесины зависит от направления ее волокон и породы. Например, теплопроводность древесины вдоль волокон примерно вдвое больше, чем поперек.

">К = S (1,39 + 0.028 MC) + 0.165

">где К коэффициент теплопроводности, S плотность, а МС уровень влажности в %. Т.е. увеличение плотности и уровня влажности ведёт к повышению теплопроводности, или к потере теплоизоляционных качеств.

">№16. "> Экстрактивные вещества определяют цвет, запах, вкус, стойкость древесины к загниванию, огнестойкость и проницаемость влаги (гигроскопичность). Они служат сырьем для многих очень нужных веществ – красок, эфирных масел, жиров и пр. В зависимости от породы, условий произрастания и заготовки в древесине содержится 5-30% экстрактивных веществ. Золообразующих веществ в древесине немного – 0,1 - 3%.

">Основными экстрактивными веществами древесины являются смолистые вещества, дубильные вещества и камеди.

">Вытекающая при ранениях соснового дерева живица представляет прозрачную смолистую жидкость с приятным сосновым запахом. В ее состав входят смоляные кислоты, нейтральные вещества, терпеновые углеводороды. Очистка живицы и ее переработка на канифоль и скипидар осуществляется в канифольнотерпентинном производстве.

">В древесине срубленных деревьев, особенно в пневом осмоле (в пнях, простоявших в земле несколько лет после рубки деревьев), состав смолистых веществ существенно отличается от состава живицы. Кроме смоляных кислот и терпеновых углеводородов, они содержат продукты их окисления (окисленные смоляные кислоты и терпеновые спирты), а также жирные кислоты. Извлечение смолистых веществ из осмола органическими растворителями (обычно бензином) и их переработка на канифоль и скипидар проходят в экстракционном производстве. Извлечение смолистых веществ из осмола может быть произведено также разбавленным раствором едкого натра.

">Дубильные вещества. Многие древесные растения содержат дубильные вещества в древесине или в коре; из них на дубильноэкстрактовых заводах получают водные вытяжки — дубильные экстракты. Древесина дуба содержит 4—6 % дубильных веществ (таннидов), кора дуба и ивы 8—14, ели 7—12, лиственницы 8— 16%. Кроме таннидов, в воде растворяются и недубильные вещества (нетанниды). Содержание таннидов в экстракте, выраженное в процентах от массы сухого экстракта, называют его доброкачественностью. Доброкачественность дубового и лиственничного экстракта равна 60—70%, ивового и елового 50—60%.

">Для получения дубильных экстрактов сырье измельчают и экстрагируют горячей водой в батарее диффузоров (экстракторов) по принципу противотока. Дубильные экстракты могут выпускаться трех видов — жидкие, тестообразные и твердые. Их используют в кожевенном производстве для превращения необработанной шкуры животного в кожу, т. е. для придания ей гибкости, мягкости, стойкости против загнивания и против набухания в воде.

">Еще более высокую влажность имеет проэкстрагированная кора. На ряде заводов ее отжимают на прессах и используют в качестве топлива. Камеди. Камедями называют полисахариды древесины, растворимые в воде. Лиственничная камедь имеет клеящие свойства и применима в текстильной, спичечной и полиграфической промышленности. Она может быть извлечена из древесины лиственницы, измельченной в мелкую щепу, горячей водой при 80 °С или же 0,2%ным раствором уксусной кислоты при 30 °С в батарее экстракторов. Выход камеди в зависимости от возраста деревьев и других условий, составляет 8—20%, в среднем 12 % от абсолютно сухой древесины.

">№17. "> Плотность древесины-отношение массы древесины к обьему Рw=Mw/Vw

">Плотность зависит от породы и влажности, обычно определяется по таблице.

">Между плотностью и прочностью древесины существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной.

"> 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.

">а) Плотность древесинного вещества pд.в., г/см, т.е. плотность материала клеточных стенок, равна: pд.в. = mд.в. / vд.в., где mд.в. и vд.в. - соответственно масса, г, и объем, см3, древесинного вещества.

">б) Плотность абсолютно сухой древесины p0 равна: p0 = m0 / v0, где m0, v0 - соответственно масса и объём древесины при W=0%.

">в) Плотность влажной древесины: pw = mw / vw, где mw и vw - соответственно масса и объём древесины при влажности W.

">г) Парциальная влажность древесины p`w характеризует содержание (массу) сухой древесины в единице объёма влажной древесины: p`w = m0 / vw, где m0 - масса абсолютно сухой древесины, г или кг; vw - объем, см3 или м3, древесины при данной влажности W.

">д) Базисная плотность древесины выражается отношением массы абсолютно сухого образца m0 к его объёму при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок Vmax: pБ = m0 / vmax.

">№18 ">. Влажность - одна из основных характеристик древесины. При неравномерном распределении влаги при сушке древесины в ней могут образовываться внутренние напряжения, то есть напряжения, возникающие без участия внешних сил. Внутренние напряжения могут являться причиной изменения размеров и формы деталей при механической обработке древесины.

">Под влажностью древесины понимают выраженное в процентах отношение массы воды к сухой массе древесины.

">Абсолютной влажностью древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины.

">Относительная влажность древесины - это отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины во влажном состоянии.

">Различают две формы воды, находящейся в древесине: связанную и свободную. Из них складывается общее количество влаги в древесине. Связанная (или гигроскопичная) влага содержится в клеточных стенках древесины, а свободная занимает полости клеток и межклеточное пространство. Свободная вода удаляется легче, чем связанная, и в меньшей степени влияет на деформацию и растрескивание древесины.

">По степени влажности древесину различают на следующие виды:

"> - Мокрая древесина. Ее влажность составляет более 100%. Это возможно только при условии, что древесина долгое время находилась в воде.

"> - Свежесрубленная. Ее влажность составляет от 50 до 100%.

"> - Воздушно-сухая. Такая древесина обычно долгое время хранится на воздухе. Ее влажность может составлять 15-20%, в зависимости от климатических условий и времени года.

"> - Комнатно-сухая древесина. Ее влажность обычно равна 8-10%.

"> - Абсолютно сухая. Ее влажность равна 0%.

">Способы определения древесины: Весовой способ, ">электрический способ, ">определение влажности древесины по опилкам, определение влажности древесины по стружкам, определение влажности древесины используя химический карандаш, определение влажности древесины по ощущению веса.

">№19 ">. Усушка-процесс уменьшения линейных размеров и объема древесины при уменьшении влажности.Виды усушки:

">1)Абсолютная- изменение линейных размеров пиломатериалов в величинах длины или объема.

">2)Относительная- отношение абс. усушки к размерам пиломатериала в сыром виде.

">3) Полная усушка- изменение размера пиломатериала при уменьшении влажности в древесине от предела насыщения до 0.

"> 4) Частичная усушка - изменение размеров пиломатериалов при уменьшении влажности в древесине от предела насыщения до заданной конечной влажности. Усушка древесины не одинакова в разных направлениях: в тангенциальном направлении в 1,5 - 2 раза больше, чем в радиальном.

"> Под полной усушкой, или максимальной усушкой Bmax понимают уменьшение линейных размеров и объёма древесины при удалении всего количества связанной воды.

">Формула для вычисления полной усушки, %, имеет вид:

">Bmax = (amax - amin) / amax * 100,

">где amax и amin - размер (объём) образца соответственно при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок и в абсолютно-сухом состоянии, мм (мм3).

">Разбухание- процесс увеличения линейных размеров и объема древесины при увеличении влажности в древесине. Процессы усушки и разбухания взаимообратны и связаны с удалением и поглащением только связанной влаги.

">Разбухание - отрицательное свойство древесины, но в некоторых случаях оно приносит пользу, обеспечивая плотность соединений (в бочках, чанах, судах и т.д.)

">Разбухание происходит при выдерживании древесины во влажном воздухе или воде. Это - свойство, обратное усушке, и подчиняется, в основном, тем же закономерностям. Полное разбухание, %, вычисляют по формуле: amax = (amax - amin) / amin * 100, где amax и amin - размер (объём) образца соответственно при влажности, равной или выше предела насыщения клеточных стенок, и в абсолютно сухом состоянии, мм (мм3). Так же, как и усушка, наибольшее разбухание древесины наблюдается в тангенциальном направлении поперёк волокон, а наименьшее - вдоль волокон.

">№20. "> Электропроводность древесины характеризуется ее сопротивлением прохождению электрического тока. Она зависит от породы, температуры, направления волокон и влажности древесины. Электропроводность сухой древесины незначительна, что позволяет применять ее в качестве изоляционного материала (розетки под штепсели и выключатели).

">Электрическая прочность древесины имеет значение в технике при оценке ее как электроизолирующего материала и характеризуется пробивным напряжением в вольтах на 1 см толщины материала. Электрическая прочность древесины невысока и зависит от породы, влажности, температуры и направления. С увеличением влажности и температуры электрическая прочность снижается; вдоль волокон она значительно ниже, чем поперек.

">№21 ">. ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ, совокупность свойств древесины, к к-рым относят теплоёмкость, теплопроводность, температуропроводность и тепловое расширение. Показателями этих свойств являются соответственно удельная теплоёмкость с, теплопроводность λ, температуропроводность а и температурный коэфф. линейного расширения α.

">Удельная теплоёмкость с определяет кол-во теплоты, поглощаемой единицей массы древесины при нагревании её на 1° С, и выражается в кДж/(кг Х °С). С повышением влажности и темп-ры удельная теплоёмкость возрастает, составляя при темп-ре 20° С 1,8—2,0 и 2,6—3,0 кДж/(кг Х °С) соответственно для сухой и свежесрубленной древесины. От породы древесины удельная теплоёмкость не зависит.

">Теплопроводность λ характеризует стационарный перенос теплоты в древесине, т. е. её теплоизоляц. способность, и выражается в Вт/(м Х °С). Она возрастает с повышением влажности, темп-ры (если она выше 0° С) и плотности древесины, а также зависит от её строения (породы) и направления теплового потока. Вдоль волокон теплопроводность примерно в два раза выше, чем поперёк. Значение К древесины поперёк волокон, напр. сосны с условной плотностью 400 кг/м3 при темп-ре 20° С, составляет 0,15—0,19 и 0,28—0,33 Вт/(м Х °С) соответственно для сухой и свежесрубленной древесины.

">Температуропроводность а характеризует нестационарный перенос теплоты в древесине, т. е. её тепловую инерцию при изменении темп-ры, и выражается в м2/с. Она связана с др. показателями Т. с. д. соотношением: а=λ/(сQ), где Q — плотность древесины в кг/м3. Значение температуропроводности древесины поперёк волокон, напр. сосны с условной плотностью 400 кг/м3 при темп-ре 20 °С, составляет (1,8—1,9) Х 10-7 и (1,5—1,8) Х 10-7 м2/с соответственно для сухой и свежесрубленной древесины.

">Температурный коэфф. линейного расширения а характеризует тепловое расширение древесины и выражается в 1/°С. Диапазон изменения а вдоль волокон равен (2,5—5,4) Х 10-6 1/°С, а поперёк волокон — на порядок выше, причём в тангенциальном направлении в 1,5—1,8 раза больше, чем в радиальном.

">Мн. показатели Т. с. д. при её оттаивании (или замораживании) изменяются скачкообразно: напр., удельная теплоёмкость уменьшается, теплопроводность и температуропроводность увеличиваются. Этот скачок тем больше, чем выше влажность древесины.

">№22. "> Звукопроводность древесины, характеризуемая скоростью распространения зв> ка, значительно больше, чем воздуха; она зависит от породы и направления; лучше всего звук распространяется вдоль волокон, значительно медленнее в радиальном и еще медленнее - в тангентальном направлении.

">Звукопроводность древесины в продольном направлении в 16 раз, а в поперечном в 3…4 раза больше звукопроводности воздуха. Это отрицательное свойство древесины требует при устройстве древесных перегородок, полов и потолков применения звукоизолирующих материалов. Звукопроводность древесины и ее способность резонировать (усиливать звуки без искажения тока) широко используется при изготовлении музыкальных инструментов. Повышенная влажность древесины понижает ее звукопроводность.

">Способность древесины резонировать (усиливать звук без искажения тона) имеет чрезвычайно важное значение в музыкальной промышленности и используется при изготовлении из нее дек музыкальных инструментов. Способность древесины резонировать, согласно исследованиям Н. Н. Андреева, зависит от сопротивления звуковому излучению и внутреннего трения: чем выше первая величина и чем меньше вторая, тем выше способность резонировать.

">№23 ">. Твердость древесины, то есть способность сопротивляться обработке режущим инструментом и вообще проникновению в нее другого тела, зависит от породы древесины, ее объемного веса и влажности. От твердости древесины зависит ее способность сопротивляться истиранию. По степени твердости древесину делят на шесть классов:

">1 класс - очень твердые породы (самшит, кизил);

">2 класс - твердые (граб, груша, ясень);

">3 класс - умеренно твердые (дуб, бук, клен);

">4 класс - умеренно мягкие (береза, вяз, лиственница);

">5 класс - мягкие (сосна, ель, ольха, каштан);

">6 класс - очень мягкие (липа, осина).

">Прочность древесины - способность ее сопротивляться воздействующим усилиям зависит от ряда причин. Плотная, тяжелая древесина обычно обладает большой прочностью. С увеличением влажности прочность значительно снижается, особенно при наличии в древесине пороков.

" xml:lang="en-US" lang="en-US">Упругость - способность древесины изменять свою форму под воздействием внешних сил и принимать первоначальную форму после прекращения действия этих сил.

" xml:lang="en-US" lang="en-US">Пластичность - способность древесины изменять (без разрушения) под давлением (нагрузкой) свою форму и сохранять затем эту форму после снятия нагрузки.

">Методы испытания:

">Сжатие вдоль волокон.

">Сжатие поперек волокон.

">Растяжение вдоль волокон.

">Растяжение поперек волокон.

">Прочность древесины при статическом изгибе.

">Прочность древесины при сдвиге.

">№24. "> Недостатки отдельных участков древесины, снижающие ее качество и ограничивающие возможность ее использования, называют пороками древесины. Они могут быть следствием неправильного роста древесины, разрушения ее тканей грибками, насекомыми, механическим воздействием, а также вызваны неправильным хранением.

">Естественные пороки (в отличие от дефектов обработки) образуются в процессе роста дерева из-за неблагоприятных климатических условий и места произрастания, случайных механических повреждений, естественного старения, деятельности микроорганизмов, насекомых-вредителей и птиц. Влияние порока на качество древесины определяется его видом, размерами, расположением и назначением пиломатериала. Многие пороки древесины используются в декоративных целях, в изготовлении мебели и других изделий.

">Классификация пороков согласно ГОСТу:

1. ">Сучки
2. ">Трещины
3. ">Пороки формы ствола
4. ">Пороки строения древесины
5. ">Химические окраски
6. ">Грибные поражения
7. ">Биологические повреждения
8. ">Инородные включения, механические повреждения и пороки обработки
9. ">Покоробленности

">№25. ">Сучок — это часть ветви, заключённая в древесине ствола.

">Основные характеристики сучков: расположение, форма, степень срастания с древесиной, состояние древесины сучка, цвет.

">Основные группы сучков:

">1. Открытый сучок. Сучок, выходящий на боковую поверхность круглого лесоматериала

">2. Круглый сучок.

">3. Овальный сучок.

">4. Продолговатый сучок.

">5. Пластевой сучок.

">6. Кромочный сучок.

">7. Ребровый сучок.

">8, Торцовый сучок.

">9. Сшивной сучок. Сучок,

">10. Разбросанные сучки.

">11. Групповые сучки.

">12. Разветвленные сучки.

">13. Сросшийся сучок.

">14. Частично сросшийся сучок.

">15. Несросшийся сучок

">16. Выпадающий сучок.

">17. Здоровый сучок.

">18. Светлый здоровый сучок.

">19. Темный здоровый сучок.

">20. Здоровый сучок с трещинами

">21. Загнивший сучок

">22. Гнилой сучок

">23. Табачный сучок

">24. Односторонний сучок

">25. Сквозной сучок

">26. Заросший сучок

">№26. ">Трещины — это продольные разрывы древесины, возникающие, как правило, под действием внутренних напряжений, превосходящих предел ее прочности при растяжении поперек волокон.

">Метиковая трещина или метик — радиально направленная трещина в ядре, отходящая от сердцевины и имеющая значительную протяжённость вдоль ствола, но не доходящая до его периферии. Идёт от комля до зоны живых сучков. Возникает в растущем дереве и увеличивается при сушке. Если метик идёт внутри ствола в одной плоскости, то он называется согласным, если он идёт по спирали и выходит на другой торец направленным по-другому, то он называется несогласным.Бывает крестообразный метик, метиковатое дерево, метиковатый лес.

">Отлупная трещина или отлуп — трещина, проходящая между годичными слоями, возникающая в ядре растущего дерева вследствие высыхания сердцевинной части и нагревания наружных слоёв. Встречается в древесине всех пород, но особенно часто у дуба, осины, тополя, пихты, ели. В пиломатериалах на торце выглядит как трещина-луночка, а на боковых поверхностях — в виде продольных трещин или продольных желобчатых углублений.

">Морозная трещина или морозобоина — возникает в растущем дереве во время мороза в результате неравномерного охлаждения почвы и разных слоёв древесины — содержащих влагу и не содержащих её. Также причиной её образования может быть удар молнии. Молодая трещина выглядит снаружи как простая продольная трещина, бесследно смыкающаяся при тёплых температурах; старая — как валик вдоль дерева с открывающейся или заросшей внутренней трещиной.

">Трещина усушки — радиальная трещина, возникающая в срубленной древесине при сушке, длина короче, чем у метиковых и морозобойных, обычно не более 1 м; глубина также меньше.

">Также трещины классифицируются по длине, глубине и положению на пиломатериале.

">№27. ">В группу пороков формы ствола входят сбежистость, закомелистость, овальность, наросты и кривизна. Диаметр ствола деревьев постепенно от комля к вершине уменьшается. Такое уменьшение называется сбегом. Если диаметр резко уменьшается, это считается пороком.

">Сбежистость — порок древесины, при котором диаметр ствола дерева уменьшается более, чем на 1 см на каждый метр высоты ствола.

">Закомелистость — это резкое увеличение диаметра нижней части ствола. Она затрудняет использование материала, увеличивает количество отходов, вызывает появление наклона волокон в пиломатериалах.

">Овальность — форма поперечного сечения торца круглого ствола дерева, у которого больший диаметр не менее чем в полтора раза превышает меньший.

">Овальность увеличивает количество отходов при лущении.

">Нарост — местное утолщение ствола дерева, которое может быть гладким или с неровной поверхностью и свилеватым строением древесины, которое называют капами. Наросты считают условным пороком. В древесине, применяемой как конструкционный материал, — это порок. Для художественной отделки мебели свилеватые капы — ценная часть древесины.

">Кривизна — это искривление ствола дерева по длине. Она уменьшает полезный выход пиломатериалов и шпона.

">№28 ">. "> ">К группе пороков строения древесины относятся следующие пороки.

">Наклон волокон — это отклонение направления от продольной оси бревна или пиломатериала. Наклон волокон может быть тангентальный, хорошо видимый на цилиндрической поверхности окоренного бревна (он связан со спиралеобразным расположением волокон в растущем дереве) и радиальный, вызванный сбегом ствола и хорошо заметный на радиальных распилах пиломатериалов. Радиальный наклон волокон зависит от строения древесины и от направления плоскостей пропилов относительно направления волокон при раскрое. Этот порок древесины снижает прочность пиломатериала, увеличивает усушку вдоль волокон и приводит к крыловатости при сушке. Качество механической обработки заготовок из древесины с наклоном волокон ухудшается.

">Свилеватость — это извилистое или беспорядочное расположение волокон. Свилеватость снижает прочность при растяжении, сжатии и изгибе и повышает прочность при скалывании и ударном изгибе. Она создает красивую текстуру и высоко ценится при декоративной отделке, поэтому ее считают условным пороком.

">Завиток — местное искривление волокон (чаще всего около сучков). Снижение прочности древесины зависит от размеров и формы завитка и площади материала, занятого им.

">Крень — ненормально усиленное развитие поздней зоны древесины. Образуется она в сжатой зоне изогнутых стволов хвойных пород древесины. У лиственных пород подобное строение, встречающееся в растянутой зоне искривленных или наклоненных стволов, называется тяговой древесиной.

">Глазки — следы неразвившихся в побег (заросших в древесину) спящих почек.

">Засмолок — участок древесины, обильно пропитанный смолой. Обычно засмолок образуется в результате ранения ствола хвойных пород древесины. Засмоленная древесина более стойка к загниванию, но хуже отделывается и склеивается.

">Кармашек — полость внутри ствола, заполненная смолой. Встречаются кармашки у хвойных пород древесины, чаще всего у ели. Из открытого кармашка на поверхности пиломатериалов смола вытекает, образуя полости. При малых размерах деталей и больших размерах кармашка прочность древесины снижается на 10-15% при растяжении и сжатии вдоль волокон.

">Прорость — это омертвевший участок древесины или коры, частично или полностью заросший в стволе дерева. Прорость нарушает целостность древесины и сопровождается искривлением годичных слоев.

">№29. ">Поражение грибами- биологические поражения, вызванное грибами.

">Грибы- растения без хлорофилла, питающиеся органическими веществами. Могут ухудшать механические свойства древесины или влиять на внешний вид.

">Микробы- грибы, принадлежащие к классу аскомицетов, обладающие мелкими спорами.

">Грибные ядровые пятна- ненормально окрашенные участки ядра без понижения твердости древесины, возникающие в растущем дереве под воздействием деревоокрашивающих и(или) дереворазрушающих грибов. Наблюдается на торцах в виде пятен разной величины и формы (лунок, колец и концентрированной зоны сплошного поражения центральной части ствола, иногда с выходом на периферию) бурого, красноватого, серого и серо- фиолетового цвета; на продольных разрезах - в виде вытянутых пятен и полос тех же цветов.

">Плесень- грибница и плодоношения плесневых грибов на поверхности древесины, в виде отдельных пятен или сплошного налета.

">Заболонные грибные окраски- ненормально окрашенные участки заболони без понижения твердости древесины, возникающие в срубленной древесине под воздействием деревоокрашивающих грибов, не вызывающих образования гнили. Распространяются вглубь древесины от торцов к боковым поверхностям.

">Синева- серая окраска заболони с синеватыми или зеленоватыми оттенками, вызванная грибами.

">Цветные заболонные пятна- оранжевая, желтая, розовая (до светло-фиолетовой) и коричневая окраска заболони.

">Побурение- ненормально окрашенные участки заболони лиственных пород бурого цвета различных оттенков, различной интенсивности и равномерности, возникающие в срубленной древесине в результате развития биохимических процессов с участием грибов или без них и вызывающие некоторое понижение твердости древесины. Предшествует заболонной гнили. В пропаренной древесине не развивается. Распространяется вглубь древесины от торцов и боковых поверхностей. Наблюдается только на разрезах древесины: на торцах в виде пятен различной величины, формы (часто выклинивающихся к центру лесопродукции) и сплошного поражения заболони.

">Гниль- ненормальные по цвету участки древесины без понижения или с понижением твердости, текстуры и цвета, возникающие под действием дереворазрушающих грибов.

">Дупло- полость, возникающая в растущем дереве в результате полного разрушения древесины дереворазрушающими грибами.

">№30. " xml:lang="en-US" lang="en-US">Классификация изделий из древесины ">:

">Деталь — это изделие из однородного материала, выполненное без применения сборочных операций (ножка стола, сиденье стула и т.п.).

">Сборочными единицами являются изделия, составные части которых подлежат соединению между собой на предприятии шипами, болтами, шурупами и т.д.

">Комплекс — это два и более изделия, не соединенные сборочными операциями, но выполняющие взаимосвязанные функции (мебель для спальни, рабочего кабинета и т.д.).

">Комплектом называются два и более изделия, не соединенные сборочными операциями, с общим эксплуатационно-вспомогательным характером (комплект возвратной тары для упаковки мебели, оборудование для кухни и т.д.).

">Круглый лес:

">Круглые лесоматериалы — это отрезки стволов древесины, очищенные от сучьев и спиленные под прямым углом к продольной оси. Круглые лесоматериалы подразделяются по породам (хвойные и лиственные), по назначению (используемые в круглом виде и для распиливания (пиловочник) и по толщине.

">Пиломатериалы:

">Пиломатериалы получают продольной распиловкой бревен. Их ассортимент характеризуется следующими видами изделий:

">Пластины — распиленные вдоль волокон на две равные части бревна;

">четвертины — распиленные по двум взаимно перпендикулярным направлениям бревна;

">Доски — пиломатериалы толщиной до 100 мм и шириной более двойной толщины, могут быть обрезными и нео­брезными;

">Бруски — толщина их до 100 мм, ширина не превосходит двойную толщину;

">Брусья — крупный пиломатериал, шириной и толщиной от 100 до 250 мм, они могут быть двухкантными (опилен­ными с двух сторон) или четырехкантными (опиленными с четырех сторон);

">Горбыль — срезанная при распиловке узкая часть бревна, обычно с корой.

">Полуфабрикаты и готовые изделия

">Полуфабрикаты и готовые изделия включают следующий ассортимент:

">Фанеру — слоистый древесный материал, склеенный из трех и более слоев листов лущеного шпона;

">Фанеру декоративную — облицована пленочными или другими декоративными покрытиями;

">Стоолярные плиты — щиты, склеенные из реек древесины хвойных пород и березы и оклеенные с обеих сторон двумя слоями лущеного шпона;

">Плиты древесностружечные — получают их методом горячего прессования древесных частиц со связующими ве­ществами;

">Древесноволокнистые плиты — изготавливают из древесины хвойных и лиственных пород, а также из тростника и льняной костры с добавлением других наполнителей и связующих веществ.

">№31. "> ТОВАРОВЕДЕНИЕ ЛЕСНОЕ, научная дисциплина, изучающая потребительские свойства лесных товаров (продукции лесной, деревообр. и целл.-бум., лесохимич. пром-сти и продукции побочного пользования лесом). Т. л. разрабатывает классификацию и стандартизацию лесных товаров, факторы, обусловливающие их качество, методы учёта, контроля и оценки товаров; закономерности формирования сортимента и структуры лесных товаров; условия повышения качества продукции лесного комплекса и его сохранения в процессе транспортировки, эксплуатации и потребления.

">В рамках стандартизации и квалиметрии (количеств. методов оценки качества продукции) лесной продукции Т. л. рассматривает вопросы маркировки, приёмки, транспортировки, укладки, хранения, обмера, учёта и проверки качества круглых лесоматериалов, продукции лесопиления, фанеры, древесных плит и т. д.

"> Осн. место среди лесных товаров занимает продукция из древесины, к-рая может быть разделена на след. группы: продукция лесозаготовит. пром-сти, лесопильной пром-сти, деревообрабатывающей (включая мебельную), фанерной пром-сти; продукция спец. произ-в (спичечного, лыжного, древесностружечных и древесноволокнистых плит и т. д.); продукция целл.-бум., лесохимич. и гидролизной пром-сти. В связи с выпуском в значит. кол-ве лесной продукции недревесного происхождения (пушнина, плоды и ягоды, грибы, сахаристые соки, мёд, живица, лекарств. и технич. сырьё, корма и т. д.) Т. л. уделяет внимание и этим видам лесных товаров.

">Т.-л. направлено на рациональное, комплексное использование лесных ресурсов, их всемерную экономию. Для определения показателей качества лесных товаров в Т. л. используются гл. обр. измерительный и расчётный методы, в нек-рых случаях — внеш. осмотр и экспертная оценка качества товаров. Напр., пороки древесины не всегда могут быть точно измерены инструментально, но могут быть установлены путём осмотра. Науч. изыскания в области Т. л. ведут такие ин-ты, как ВНИИЛМ, МЛТИ, ЛенНИИЛХ, ЛТА и др.

">№32. "> СТАНДАРТИЗАЦИЯ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ, разработка и применение стандартов, определяющих рациональные типоразмеры и качество лесоматериалов, выпускаемых пром-стью с учётом требований нар. х-ва и перспектив его развития.

">Лесоматериал определенного установленного назначения называют сортиментом. Под качеством того или иного сортимента подразумевается совокупность свойств, удовлетворяющих определенным требованиям в соответствии с его назначением. Чем полнее сортимент удовлетворяет предъявляемым к нему ГОСТом требованиям, тем выше его качество.

">В стандартах на различные виды круглых лесоматериалов отражаются следующие тех. требования к сортиментам: обязательно порода древесины, размеры, допуски и припуски к номинальным размерам, качество обработки, сорт, пороки древесины и их допускаемые размеры, технические свойства самой древесины (без пороков). Кроме того, ГОСТ 2292 (СТ СЭВ 813) регламентирует правила маркировки, сортировки, транспортирования, обмера, учета и приемки лесоматериалов. Хранение лесоматериалов производится согласно требованиям ГОСТ 9014.0.

">По качеству круглые лесоматериалы разбиты унифицированными стандартами на четыре сорта. В пределах каждого сорта даны общие для всех сортиментов нормы допуска пороков древесины, что облегчает работу разметчиков, раскряжевщиков и бракеров и способствует более рациональной раскряжевке хлыстов и повышению качества выпускаемой продукции. Однородность качественных признаков в пределах каждого сорта для многих сортиментов дает возможность лесозаготовительным предприятиям лучше маневрировать имеющимися на складе запасами древесины при ее отгрузке. В случае совпадения породного состава, размеров, сортов и цены одни сортименты могут быть заменены другими.

">№33. "> Стандарты должны обеспечить:

"> -правильное понимание и однозначное толкование специальных терминов,

"> относящихся к лесоматериалам;

"> -точное изложение покупателями требований к лесоматериалам;

"> -возможно более полную характеристику продавцами полезных свойств

"> продаваемых лесоматериалов;

"> -правильное распознавание и точное измерение признаков, используемых при

"> контроле качества лесоматериалов;

"> -применение методов измерения размеров и объема, обеспечивающих близкие к

"> истинным значения и экономное использование древесины при переработке.

">Класс качества А

">Первоклассные лесоматериалы, в основном соответствующие комлевым бревнам с чистой древесиной без пороков или с минимальными дефектами и с минимальными ограничениями по использованию.

">Класс качества В

">Лесоматериалы от среднего до первого качества без специальных требований к чистой древесине, сучки допускаются в такой степени, какая является средней для каждой породы.

">Класс качества С

">Лесоматериалы от среднего до низкого качества, допускаются значения всех характеристик качества несколько ниже, чем обычные значения.

">Класс качества D

">Лесоматериалы, которые могут быть распилены с полезным использованием древесины, которая не соответствует классам А, В, С.

">№34. Круглые лесоматериалы толщиной 14 см и более (стройлес, столбы для опор линий электропередач, пиловочник) должны маркироваться поштучно согласно ГОСТ 2292-88.

"> Маркировка наносится на верхний (тонкий) торец лесоматериалов водостойкими красками или мелками, стойкими к атмосферным воздействиям. Маркировка должна содержать обозначение сорта и толщины лесоматериалов.

"> Сорт проставляется арабскими (1, 2, 3) или римскими (I, II, III) цифрами.

"> Диаметр лесоматералов указывается арабскими цифрами

"> 0 — соответствует диаметру 20, 30, 40 см и т. д.

"> 2 — соответствует диаметру 22, 32, 42 см и т. д.

"> 4 — соответствует диаметру 14, 24, 34 см и т. д.

"> 6 — соответствует диаметру 16, 26, 36 см и т. д.

"> 8 — соответствует диаметру 18, 28, 38 и т. д.

">№35 ">. Количественная оценка лесоматералов заключается в определении объема принимаемой древесины и ее состава по размерам и количеству единиц.

">Большинство круглых лесоматериалов учитывается в объемных мерах. За единицу объема древесины принят кубический метр.

">Различают плотный кубический метр, под которым подразумевается объем одного кубического метра самой древесины, и складочный метр, т. е. количество древесины, заключенное в одном кубическом метре пространства. В складочном м3 между отдельными штуками древесины всегда имеются воздушные пространства, как бы плотно мы их ни укладывали. Поэтому в складочном м3 древесины всегда меньше, чем в плотном.

">Объем круглых лесоматериалов, полученных из вершинной части ствола с повышенной сбежестостью определяют по таблице № 4 того же ГОСТа.

">В настоящей работе эти таблицы даны в сокращенном виде в спец. Таблицах.

">Толщину круглых лесоматериалов вычисляют как среднее арифметическое значений результатов измерений двух взаимно перпендикулярных диаметров в верхнем торце. Если место измерения диаметра лесоматериала совпадает с местным утолщением, вызванным расположением сучьев или другими пороками древесины, то диаметр измеряют двумя измерениями на одинаковом расстоянии выше или ниже от этого места и вычисляют как среднее арифметическое произведенных измерений.

">Определение объема дров, обмеряемых в складочной мере, производится по ГОСТ 3243-46

">Обмер дров производится в складочных кубических метрах (1 складочный кубический метр равен 1x1x1 м).

">Плотность кладки дров в поленницах проверяется так же, как и плотность укладки круглых деловых лесоматериалов длиной до 2-х м в штабеле.

">Коэффициент полнодревесности для большой партии дров (1000 м3 и более) средней длиной 1 м принимается при их учете в размерах: для хвойных пород 0,70; для лиственных 0,68.

">№36. "> Лесопильное производство выпускает пиленую продукцию (пилопродукцию). Пиленая продукция — это продукция из древесины, получаемая при продольном делении бревен на части поперечного и продольного раскроя полученных частей. Ее выпускают в виде пиломатериалов: брусьев, брусков, досок, шпал, обапола.

">По форме и размерам поперечного сечения продукция лесопильного производства делится на виды, имеющие различные названия.

">Брус — пилопродукция шириной и толщиной 100 мм и более. Двухкантный брус — брус с двумя противоположными пластями, которые обработали пилением или фрезерованием. Трехкантный брус — брус, имеющий три продольные обработанные пилением или фрезерованием поверхности. Четырехкантный брус — брус, имеющий четыре продольные обработанные пилением или фрезерованием поверхности.

">Брусок — пилопродукция толщиной до 100 мм и шириной не более двойной толщины.

">Доска — пилопродукция, толщиной до 100 мм и шириной более двойной толщины.

">Обапол — продукция лесопильного производства, которую получают из боковой части бревна и она имеет одну пропиленную, а другую непропиленную или частично пропиленную поверхности.

">Продукция лесопильного производства по породам делится на пилопродукцию хвойных пород (сосна, ель, кедр, пихта, лиственница) и пилопродукцию лиственных пород (мягкие лиственные — береза, липа, тополь; твердые лиственные — дуб, бук, вяз, граб).

">По размерам в соответствии с ГОСТ 24454 — 80 (для хвойных) и ГОСТ 2695 — 83 (для лиственных пиломатериалов), установлены градации по толщине, ширине и длине.

">Сортность определяется совокупностью пороков древесины и дефектов обработки.

">№37 ">. Длину пиломатериалов и заготовок измеряют по наименьшему расстоянию между торцами с соблюдением величины градации; ширину обрезных пиломатериалов и заготовок с параллельными кромками — в любом месте по длине, где нет обзола, но не ближе 150 мм от торца; ширину необрезанных пиломатериалов — посредине длины (без учета коры) и определяют как полусумму ширины пластей, при этом величины менее 5 мм не учитывают, 5 мм и более считают за 10 мм. Толщину пиломатериалов и заготовок измеряют в любом месте по длине, но не ближе 150 мм от торца.

">Объем заготовок разных сечений, предусмотренных стандартами, и пиломатериалов (досок, брусков, обрезных брусьев) определяют по таблицам объемов (ГОСТ 5306-64) в метрах кубических одной штуки или м; объем пластин и четвертин — по таблицам круглых лесоматериалов (ГОСТ 2708-75) с уменьшением в 2 или 4 раза.

">Маркировке подлежат пиломатериалы длиной от м и заготовки любой длины. Условный знак сорта или группы качества наносят на один из торцов или на пласть отбойным клеймом либо несмываемой краской. На торец пиломатериалов и заготовок толщиной до 25 мм наносят вертикальные полосы, при большей толщине — точки. Заготовки специального назначения маркируют с добавлением следующих букв: для обозостроения — О, лыж — Л, резонансные — Р.

">Учет пиломатериалов производится в кубических метрах. При исчислении кубатуры пиломатериалов допускаемые отклонения в размерах в расчет не принимаются.

">№39. "> Антисептики для древесины предохраняют дерево от влаги, атмосферных воздействий, солнечного излучения, защищают древесину от гниения, плесени, грибков, древесной синевы, разрушения древесными насекомыми. Антисептики применяются для защиты древесины (пропитка дерева), для покрытия пиленых и строганных деревянных поверхностей снаружи и внутри помещений.

">Антисептики для дерева подразделяются на 4 группы:

">1. Водорастворимые(на водной основе);

">2. Маслянистые (на основе масла);

">3. На основе органических растворителей;

">4. Комбинированные;

">№40. ">Антипирен — это специальный компонент лаков и красок, который придаёт им высокие огнеупорные свойства. В современном строительстве жилых и производственных помещений антипирены нашли широкое применение.

">Требования, предъявляемые к антипиренам:

"> - препятствовать горению и тлению защищаемого материала;

"> - не вызывать коррозии металлических частей;

"> - долговременность действия;

"> - не повышать гигроскопичных свойств древесины;

"> - не быть ядовитыми для людей и животных;

"> - не влиять на лакокрасочные покрытия, нанесённые на пропитанную древесину;

"> - обеспечивать (самостоятельно или совместно с вводимыми в одном растворе антисептиками) биостойкость пропитываемого материала;

"> - не создавать затруднений при механической обработке материала;

"> - не влиять на свойства пропитываемого материала;

"> - не быть дефицитными.

Древесина ствола в растущем дереве выполняет три основные функции: проводящую, механическую и запасающую. Поэтому в древесине хвойных и лиственных пород можно обнаружить анатомические элементы, выполняющие перечисленные функции.

Строение древесины хвойных пород

Древесина хвойных пород имеет довольно простое и однообразное строение. В этом легко убедиться по схеме строения древесины сосны, приведенной на рис. 12. В состав древесины хвойных пород входят трахеиды и паренхимные клетки. Проводящую функцию выполняют ранние трахеиды, механическую - поздние трахеиды и запасающую функцию - паренхимные клетки. Трахеиды представляют co6oй вытянутые в длину клетки с закругленными или кососрезанными концами; они занимают почти весь объем древесины. В ранней зоне годичного слоя видны крупнополостные тонкостенные клетки, чаще всего с квадратным поперечным сечением - это ранние трахеиды, образовавшиеся начале вегетационного периода; ранние трахеиды на своих радиальных стенках, главным образом у закругленных концов, имеют окаймленные поры. На радиальном разрезе окаймленная пора имеет вид двух концентрических кружков, между которыми иногда просвечивает третий. В конце вегетационного периода образуются толстостенные узкополостные поздние трахеиды . На поперечном разрезе они имеют вид прямоугольников, сплюснутых в радиальном направлении. Поздние трахеиды имеют редко расположенные щелевидные окаймленные поры, встречающиеся на радиальных и тангенциальных стенках. Зона ранних трахеид в пределах одного годичного слоя постепенно переходит в зону поздних трахеид. Четкая граница наблюдается между поздней древесиной одного годичного слоя и ранней древесиной другого слоя (граница годичных слоев).

Паренхимные клетки в древесине всех хвойных пород входят в состав сердцевинных лучей и у некоторых пород окружают смоляные ходы. Сердцевинные лини у хвойных пород с помощью микроскопа обнаруживаются на всех трех разрезах. Сердцевинные лучи видны на поперечном срезе как полоски, состоящие из клеток, расположенных перпендикулярно границе годичного слоя. На радиальном срезе лучи замены и виде довольно высоких полосок, пересекающих под прямым углом трахеиды. На тангенциальном срезе сердцевинные лучи представлены цепочками клеток, располагающимися вдоль трахеид. Смоляные ходы . В древесине некоторых хвойных пород (сосна, кедр, лиственница, ель) чаще всего в поздней зоне годичного слоя встречаются более или менее крупные вертикальные заполненные смолой каналы - смоляные ходы. Смоляные ходы состоят из трех слоев клеток: внутреннего слоя выстилающих клеток эпителия, мертвых клеток, заполненных воздухом, и клеток (живых) сопровождающей паренхимы. Вертикальные смоляные ходы на продольных срезах имеют вид длинного параллельного трахеидам канала с примыкающими к нему паренхимными клетками. Кроме вертикальных, имеются горизонтальные смоляные ходы, которые состоят только из эпителия и слоя мертвых клеток и располагаются в многорядных (по ширине) сердцевинных лучах. Горизонтальные смоляные ходы чаще всего можно наблюдать на тангенциальных разрезах.

Рис. 12. Схема строения древесины сосны: 1- годичный слой; 2- ранние трахеиды; 3- поздние трахеиды; 4- сердцевинный луч; 5- вертикальный смоляной ход6- окаймленные поры; 7- лучевые трахеиды.

Строение древесины лиственных пород

В древесине лиственных пород, отличающихся от хвойных более сложным строением, на каждую функцию приходится по два, а иногда и более анатомических элемента.

Проводящую функцию в древесине лиственных пород выполняют сосуды . В зависимости от характера расположения сосудов по ширине годичного слоя различают породы с коль-цесосудистой и рассеяннососудистой древесиной.

Рис.13. Схема строения древесины дуба. 1-годичный слой: 2’- крупные сосуды;2”-мелкие сосуды; 3- волокна либриформа: 4’- узкий сердцевинный луч; 4”- широкий сердцевидный луч

Рис. 14. Схема строения древесины берёзы: 1- годичные слои; 2- сосуды; 3- волокна либриформа; 4- сердцевинные лучи

Схемы микроскопического строения типичных представителей кольцесосудистых (дуб) и рассеяннососудистых (береза) пород показаны на рис. 13 и 14. Крупные сосуды у кольцесосудистых пород располагаются в ранней зоне в один-два ряда. Мелкие сосуды располагаются в поздней зоне, они собраны в группы, создающие тот или иной характерный рисунок.

У рассеяннососуднстых пород сосуды чаще всего мелкие и распределены равномерно по всему годичному слою, иногда они собраны в группы по два или более сосуда.

Сосуды представляют собой вертикальные трубки, составленные члеников тонкостенных широкополостных клеток. Нижние и верхние стенки этих клеток частично или полностью растворяются. При этом образуются простые (с одним или двумя отверстиями) или лестничные перфорации (ряд щелевидных отверстий). Членик с простой перфорацией характерен для крупных сосудов древесины дуба. Перфорационная пластинка в этом случае расположена почти перпендикулярно стенкам сосуда. Лестничная перфорация обычно встречается у сосудов в древесине берёзы и ольхи.

Сосуды между собой сообщаются через округлые или многогранные окаймленные поры в стенках. Полости сосуда иногда бывают закупорены тиллами - выростами паренхимных клеток. Кроме сосудов у некоторых пород (например, у дуба), проводящую функцию выполняют также сосудистые трахеиды , представляющие собой переходный элемент между типичными трахеидами и члениками сосудов.

Волокна либриформа составляют основную массу древесины лиственных пород и выполняют механическую функцию. Волокна либриформа представляют собой сильно вытянутые по длине узкополосные клетки с толстыми стенками, в которых имеются редко расположенные простые щелевидные поры. Иногда встречаются волокнистые трахеиды (например, у груши).

Волокна либриформа, волокнистые и сосудистые трахеиды по внешнему виду очень схожи. Паранхимные клетки выполняют запасающую функцию и образуют две системы – горизонтальную (сердцевинные лучи) и вертикальную (древесная паренхима). Сердцевинные лучи по ширине могут состоять из одного или нескольких рядов паренхимных клеток. Широкие сердцевинные лучи дуба включают до 30 рядов. У некоторых пород (ольха, граб) встречаются ложноширокие сердцевинные лучи представляющие собой пучок узких лучей, близко расположенных друг от друга и отделенных только волокнами либриформа или трахеидами (сосудов между узкими лучами нет). По высоте сердцевинные лучи включают также несколько (иногда десятки) рядов клеток. На тангенциальных срезах узкие однорядные сердцевинные лучи заметны в виде вертикальных, расположенных вдоль волокон цепочек клеток. Многорядные лучи имеют вид веретена или чечевицы.

Древесная паренхима у лиственных пород развита значительно лучше, чем у хвойных. На продольных разрезах часто можно видеть отдельные вертикальные ряды паренхимных клеток; крайние клетки заострены, и вся совокупность клеток воспринимается как волокно, разделенное перегородками. Такое образование носит название тяжа древесной паренхимы . Кроме того, встречается веретенообразная паренхима , отличающаяся от паренхимных тяжей отсутствием поперечных перегородок.

"Определение особенностей микроскопического строения древесины", методическое пособие, Улан-Удэ, 2005

Как и в хвойных породах, сердцевина лиственных пород образована довольно крупными паренхимными клетками, среди которых иногда встречаются мелкие толстостенные клетки, расположенные поодиночке или небольшими группами и заполненные бурым содержимым; у березы, дуба и ясеня клетки сердцевины могут оставаться живыми до 20-летнего возраста.

Древесина лиственных пород построена более сложно и состоит из большего числа разных элементов, причем на поперечном разрезе радиальное их расположение обнаруживается только у сердцевинных лучей. Сильное развитие отдельных элементов, особенно сосудов, смещает соседние клетки, вследствие чего древесина лиственных пород не имеет того правильного строения, которое характерно для древесины хвойных пород. В состав древесины лиственных пород входят проводящие элементы - сосуды и трахеиды, механические элементы - волокна либриформа и запасающие элементы - паренхимные клетки. Между этими основными видами элементов встречаются переходные (промежуточные) формы; это еще более усложняет строение древесины лиственных пород. На рис. 20 и 21 показаны схемы микроскопического строения древесины дуба (кольцесосудистая порода) и березы (рассеяннососудистая порода).

Сосуды - типичные водопроводящие элементы только лиственных пород представляют собой длинные тонкостенные трубки, образовавшиеся из длинного вертикального ряда коротких клеток, называемых члениками сосудов, путем растворения перегородок между ними. Если при этом в перегородке образуется одно большое округлое отверстие, такая перфорация называется простой. Если после растворения в перегородке остается ряд полос, между которыми расположены щелевидные отверстия, то такая перфорация называется лестничной (рис. 22). У многих пород встречается какой-либо один тип перфораций в сосудах, например: у дуба только простые, а у березы только лестничные. Некоторые породы имеют и те и другие, но и в этом случае преобладает какой-либо один тип перфораций.

Рис. 20. Схема микроскопического строения древесины дуба: 1 - годичный слой; 2 - сосуды; 3 - крупный сосуд ранней зоны; 4 - узкий сосуд поздней зоны; 5 широкий сердцевинный луч; 6 - узкий сердцевинный луч; 7 - либриформ.

После соединения клеток, образующих сосуд, протоплазма и ядро отмирают и сосуды превращаются в мертвые капиллярные трубки, заполненные водой. В крупных сосудах диаметр члеников большой, длина же их нередко меньше диаметра; перегородки между члениками перпендикулярны длине сосуда, перфорации простые. В мелких сосудах диаметр члеников мал, а длина их в несколько раз превышает поперечные размеры; перегородки между члениками сильно наклонены и у многих пород снабжены лестничными перфорациями.

Рис. 21. Схема микроскопического строения древесины березы: 1 - годичный слой; 2- сосуды; 3- сердцевинные лучи; 4 - либриформ.

Таким образом, форма члеников сосудов может быть различной - от веретенообразной в мелких сосудах до цилиндрической или бочкообразной в крупных сосудах; длина их в ранней древесине кольцесосудистых лиственных пород (крупные сосуды) от 0,23 до 0,39 мм, а в поздней древесине (мелкие сосуды) от 0,27 до 0,58 мм. Боковые стенки сосудов разных пород отличаются разнообразием утолщений, возникающих большей частью путем отложения вторичных слоев на первичную оболочку, которая в неутолщенных местах остается целлюлозной и служит для пропускания воды в соседние элементы; утолщенные места обычно древеснеют, так как предназначены для придания прочности стенке сосуда, подверженного давлению со стороны соседних элементов.

Рис. 22. Детали строения сосудов: а - членик сосуда с лестничной перфорацией; б - два членика сосуда с простой перфорацией; в - спиральный сосуд; г - типы окаймленных пор на стенках сосудов; д - сосуд с тиллами; 1 - округлые поры (береза); 2- ромбовидные поры (клен); 3- многогранные поры (вяз); 4 - стенка сосуда; 5 - тиллы.

Утолщение стенок сосудов делят на кольчатое, спиральное и сетчатое (см. рис. 22). Наименее утолщены кольчатые сосуды. У них утолщения имеют форму колец, расположенных на заметном расстоянии друг от друга; такие сосуды есть только в первичной древесине. Сильнее укреплена стенка сосудов со спиральными утолщениями. У сетчатых сосудов стенка утолщена почти сплошь так, что остаются только поры, заметные в виде частых точек на боковой поверхности сосуда. В древесине большинства лиственных пород встречаются сетчатые, а некоторых пород, например у липы, клена, спиральные сосуды.

В местах соприкосновения стенок с соседним сосудом есть окаймленные поры разной формы, которые отличаются от окаймленных пор хвойных пород меньшей величиной и отсутствием торуса. В местах, где стенка примыкает к паренхимным клеткам, сосуды имеют полуокаймленные поры (окаймление только со стороны сосуда). В местах соприкосновения с клетками сердцевинного луча на стенках сосуда находятся прямоугольные участки, на которых тесно расположены овальные или округлые поры с очень узким окаймлением. В местах соприкосновения с волокнами либриформа стенки сосудов пор не имеют.

Исследования древесины ясеня показали, что сосуды в стволе, отклоняясь от вертикали в тангенциальном и отчасти в радиальном направлениях, сообщаются с соседними сосудами через многочисленные окаймленные поры и перфорационные пластинки. Благодаря указанным конечным и промежуточным контактам в древесине лиственных пород образуется единая пространственно разветвленная водопроводящая система. У некоторых пород с образованием ядра сосуды закупориваются тиллами и выводятся из строя как проводящие элементы. Тиллы представляют собой выросты в большинстве случаев соседних клеток сердцевинных лучей и, редко, древесной паренхимы; они имеют форму пузырей с одревесневшими стенками. Врастание паренхимных клеток в сосуд происходит через поры на его стенках (см. рис. 22).

У некоторых пород тиллы образуются нормально уже после одного или нескольких лет работы сосуда; так, у белой акации и фисташки крупные сосуды частично закупориваются тиллами уже в конце первого года существования. У многих пород тиллами закупориваются обычно сосуды ядра (у дуба, вяза), но и у безъядровых пород в определенных случаях наблюдается сильное тиллообразование (например, в ложном ядре бука). Роль тилл в растущем дереве может быть различной: тиллы закупоривают водопроводящие пути; заполнение сосудов ядра тиллами, особенно толстостенными (у фисташки), повышает твердость древесины; если клетки тилл живые, они играют роль запасающих элементов наряду с древесной паренхимой. В срубленном дереве наличие тилл сильно затрудняет пропитку древесины; например, ложное ядро бука почти не поддается пропитке. Трахеиды у лиственных пород могут быть двух типов: сосудистые и волокнистые (рис. 23). Сосудистые трахеиды - преимущественно водопроводящие элементы, длина которых редко превышает 0,5 мм; по своей форме, размерам, а также по расположению пор они сходны с члениками мелких сосудов; стенки их нередко бывают снабжены спиральными утолщениями. Сосудистую трахеиду можно рассматривать как промежуточный элемент между типичной трахеидой и члеником сосуда.

Волокнистая трахеида в свою очередь представляет собой переходный элемент от трахеиды к волокну либриформа; она имеет форму довольно длинного волокна с заостренными концами, толстую оболочку и малую полость; поры на стенках мелкие, окаймленные, большей частью с отверстием щелевидной формы. От волокон либриформа волокнистые трахеиды отличаются несколько меньшей толщиной стенок, но главным образом наличием ясно окаймленных пор, в то время как у волокон либриформа поры простые. Трахеиды есть в древесине не всех лиственных пород; трахеиды обоих типов есть в древесине дуба, где они приурочены к поздней зоне годичных слоев; волокнистые трахеиды есть в древесине груши и яблони.

Либриформ - главная составная часть древесины лиственных пород; у некоторых пород он занимает до 76% общего объема. Волокна либриформа представляют собой прозенхимные клетки веретенообразной формы с толстыми одревесневшими стенками (см. рис. 23), малой полостью и минимальным количеством простых пор на стенках; сбоку поры видны, как узкие щели, расположенные по спирали (косые щелевидные поры). В большинстве случаев заостренные концы волокон либриформа гладкие, но у некоторых пород они расщеплены или имеют зазубрины (у бука, эвкалипта), в результате чего достигается более плотное соединение волокон между собой. Длина волокон либриформа колеблется от 0,3 до 2 мм, а толщина - от 0,02 до 0,05 мм.

Рис. 23. Элементы древесины лиственных пород: а - сосудистая трахеида; б - волокнистая трахеида; в - волокно либриформа; г - волокно перегородчатого либриформа; д - тяж древесной паренхимы; е - веретенообразная клетка древесной паренхимы; ж - клетки сердцевинных лучей.

Вполне сформировавшиеся волокна либриформа лишены живого содержимого, и полости их заполнены воздухом. Стенки волокон либриформа сильно утолщены в древесине твердых пород (дуба, ясеня, бука, граба и др.) и слабее в древесине мягких пород (липы, тополя, ивы). На рис. 24 показан либриформ с разной толщиной стенок. У некоторых пород, например у кленов, встречаются волокна с менее утолщенными стенками и живым содержимым; эти элементы можно рассматривать как промежуточные между волокнами либриформа и веретенообразными клетками древесной паренхимы.

По радиусу ствола размеры волокон либриформа, и толщина, их стенок увеличиваются в направлении от сердцевины к коре, достигают максимума, после чего остаются неизменными или несколько уменьшаются. По высоте ствола длина волокон либриформа и толщина их стенок убывают в направлении от комля к вершине. От количества либриформа и размеров отдельных волокон, главным образом от толщины их стенок, зависят плотность и прочность древесины лиственных пород. Размеры волокон либриформа зависят от условий произрастания: с улучшением этих условий увеличивается длина волокон и толщина их оболочек. Рубки ухода вызывают увеличение количества и длины волокон либриформа.

Рис. 24. Фрагменты поперечных разрезов древесины тополя (слева), бука (посредине) и железного дерева (справа): 1 - сосуды; 2- сердцевинный луч; 3, 4 и 5 - волокна либриформа со стенками тонкими, средней толщины и очень толстыми.

В древесине некоторых пород (например, тика) встречается так называемый перегородчатый либриформ (см. рис. 23). Его волокна после окончания роста в длину и утолщения оболочек делятся поперечными перегородками на ряд секций; перегородки остаются тонкими и не древеснеют. Таким образом, волокно перегородчатого либриформа несколько напоминает тяж древесной паренхимы, от которого оно отличается характером пор и толщиной боковых (продольных) стенок; кроме того, полости перегородчатого либриформа не имеют содержимого. Сердцевинные лучи. Паренхимные клетки в лиственных породах, как и в древесине хвойных пород, образуют прежде всего сердцевинные лучи, которые у лиственных пород развиты значительно сильнее, нежели в хвойных. Они состоят исключительно из паренхимных клеток, несколько вытянутых по длине луча, с тонкими одревесневшими стенками и многочисленными простыми порами, особенно в тех местах, где клетки луча касаются сосудов или трахеид.

По ширине сердцевинные лучи лиственных пород имеют от одного (ясень) до нескольких десятков (широкие лучи дуба, бука) рядов клеток, а по высоте - от нескольких рядов (самшит) до нескольких десятков и даже сотен рядов клеток (дуб, бук). На тангенциальном разрезе однорядные лучи представлены вертикальной цепочкой клеток, а многорядные имеют вид веретена или чечевицы. Строение упоминавшегося выше ложноширокого луча показано на рис. 25.

Рис. 25. Сердцевинный луч на радиальном разрезе древесины ивы (слева), и тангенциальный разрез древесины граба (справа): 1 - стоячие клетки; 2 - лежачие клетки; 3 - сосуд; 4 - ложноширокий луч; 5,6 - узкие лучи; 7 - либриформ.

У отдельных пород (ивы) краевые клетки, т. е. верхний и нижний ряды по высоте луча, вытянуты поперек луча и называются стоячими (рис. 25); такие лучи получили название лучей разнородных, в отличие от лучей однородных, у которых все клетки по форме одинаковы. Ширина клеток сердцевинных лучей в древесине летнего дуба 15 μ, а высота 17 μ; длина клеток в узких лучах 50-55μ, в широких 69-94 μ. Срединные (по высоте) клетки сердцевинных лучей как у лиственных, так и у хвойных пород по обеим сторонам сопровождаются узкими, заполненными воздухом межклетными ходами, пронизывающими луч по всей длине и через межклетники коровой паренхимы примыкающими к чечевичкам коры; через эти ходы осуществляется газообмен с окружающей дерево атмосферой. Клетки сердцевинных лучей у лиственных пород могут долго оставаться живыми; так, у яблони найдены живые клетки около сердцевины 24-летнего, у бука - 98-летнего, а у граба - даже 107-летнего возраста.

Древесная паренхима. Лиственные породы, сбрасывающие листву на зиму, нуждаются в большем, чем хвойные, количестве запасных питательных веществ, необходимых для образования листьев в начале следующего вегетационного периода. Вследствие этого у лиственных пород наряду с большим содержанием (объемом) сердцевинных лучей сильнее развивается древесная паренхима, почти отсутствующая у хвойных пород. Клетки древесной паренхимы собраны в вертикальные ряды и снабжены простыми порами; концевые клетки имеют заостренную форму, благодаря чему весь ряд производит впечатление волокна, разделенного на участки поперечными перегородками (см. рис. 23). Такие ряды паренхимных клеток называют тяжами древесной паренхимы. У некоторых пород (березы, липы, ивы) встречаются веретенообразные паренхимные клетки (веретенообразная паренхима) без поперечных перегородок. Веретенообразная паренхима отличается от трахеиды типом пор и отсутствием спиральных утолщений, от волокон либриформа - толщиной стенок, типом пор и формой окончаний.

Древесная паренхима у лиственных пород занимает от 2 до 15% всего объема древесины. У некоторых тропических пород древесная паренхима образует основную массу древесины; такие породы дают особенно легкую древесину (например, бальза). Распределение древесной паренхимы в годичном слое зависит от породы и имеет большое диагностическое значение. Различают следующие основные типы распределения древесной паренхимы: рассеянная (диффузная) паренхима, когда клетки ее распределены по годичному слою более или менее равномерно (береза, бук и др.); приграничная (терминальная) паренхима, когда годичный слой оканчивается одним или несколькими рядами древесной паренхимы (ива, клены и др.); тангенциальная (метатрахеальная) паренхима, когда клетки ее образуют тангенциальные ряды в поздней зоне годичных слоев (дуб, орех грецкий и др.); околососудистая (вазицентрическая) паренхима, когда клетки ее группируются около сосудов. Примерное содержание различных элементов в древесине лиственных пород может быть иллюстрировано данными табл. 6.

Древесина

Древесина (БЭСБЕ)

Древесина (бот.). - В обыденной жизни и технике древесиной называют внутреннюю часть дерева , лежащую под корой. В ботанике под именем Д., или ксилемы, разумеют ткань или совокупность тканей, образовавшихся из прокамбия или камбия (см. это сл. и ст. Деревянистые растения); она является одной из составных частей сосудисто-волокнистого пучка и противопоставляется обыкновенно другой составной части пучка, происходящей из того же прокамбия или камбия - лубу, или флоэме. При образовании сосудисто-волокнистых пучков из прокамбия наблюдаются 2 случая: либо все прокамбиальные клетки превращаются в элементы Д. и луба - получаются так наз. замкнутые пучки (высшие споровые , однодольные и некоторые двудольные растения), либо же на границе между Д. и лубом остается слой деятельной ткани - камбий и получаются пучки открытые (двудольные и голосемянные). В первом случае количество Д. остается постоянным, и растение неспособно утолщаться; во втором благодаря деятельности камбия с каждым годом количество Д. Прибывает, и ствол растения мало-помалу утолщается. У наших древесных пород Д. лежит ближе к центру (оси) дерева, а луб - ближе к окружности (периферии). У некоторых других растений наблюдается иное взаимное расположение Д. и луба (см. Сосудисто-волокнистые пучки). В состав Д. входят уже отмершие клеточные элементы с одеревеневшими, большею частью толстыми оболочками; луб же составлен, наоборот, из элементов живых, с живой протоплазмой , клеточным соком и тонкой неодеревеневшей оболочкой. Хотя и в лубе попадаются элементы мертвые, толстостенные и одеревеневшие, а в Д., наоборот, живые, но от этого, однако, общее правило не изменяется существенно. Обе части сосудисто-волокнистого пучка отличаются еще друг от друга и по физиологической функции: по Д. поднимается вверх из почвы к листьям так назыв. сырой сок, то есть вода с растворенными в ней веществами, по лубу же спускается вниз образовательный, иначе пластический, сок (см. Соки в растении). Явления же одеревенения клеточн. оболочек обусловливаются пропитыванием целлюлозной оболочки особыми веществами, соединяемыми обыкновенно под общим назв. лигнина . Присутствие лигнина и вместе с тем одеревенение оболочки легко узнается при помощи некоторых реакций. Благодаря одеревенению, растительные оболочки становятся более крепкими, твердыми и упругими; вместе с тем при легкой проницаемости для воды они теряют в способности впитывать воду и разбухать.

Древесина слагается из нескольких элементарных органов, иначе гистологических элементов. Следуя Санио, различают в Д. двудольных и голосемянных растений 3 главные группы, или системы, элементов: систему паренхиматическую, лубовидную и сосудистую. В каждой системе имеется по 2 вида элементов, а всего насчитывают 6 видов гистологических элементов, да еще в качестве 7-го присоединяют клетки сердцевинных лучей (см. Деревянистые растения).

Древесина

I . Паренхиматическая система. В состав ее входят 2 элемента: древесная (или древесинная) паренхима и так назыв. заменяющие волокна. При образовании клеток древесной паренхимы из камбия камбиальные волокна разгораживаются горизонтальными перегородками, так что из каждого волокна получается вертикальный ряд клеток; при этом конечные клетки сохраняют заостренную форму концов камбиального волокна (см. табл. рис. 1 е - изолированные мацерированием клетки древесной паренхимы бука;. рис. 2 р - клетки древесной паренхимы у Ailanthus ; тангентальный (см. ниже) разрез Д.). Клетки древесной паренхимы отличаются сравнительно тонкими стенками; последние всегда без спирального утолщения, но снабжены простыми круглыми замкнутыми порами. Внутри клеток зимой накопляются запасные вещества, главным образом крахмал ; но иногда в них находят также хлорофилл , дубильные вещества и кристаллы щавелево-кальциевой соли. Кроме того, древесная паренхима играет, вероятно, роль и при передвижении воды. Как составной элемент Д. она весьма распространена; ее, однако, очень мало у многих хвойных и нет совершенно, по Санио, у тиса (Taxus baccata ). Второй элемент паренхиматической системы - заменяющие волокна (Ersatzfasern ) - в некоторых случаях заменяют собой отсутствующую древесную паренхиму (отсюда и название); в других - встречаются вместе с элементами последней. По строению и функции они сходны с клетками древесной паренхимы, но образуются из камбиальных волокон непосредственно, то есть без предварительного разгораживания последних поперечными перегородками.

В статье воспроизведен материал из Большого энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона .

Древесина (БСЭ)

Древесина, ксилема (от греч. xýlon - дерево), сложная ткань древесных и травянистых растений, проводящая воду и растворённые в ней минеральные соли; часть проводящего пучка, образующаяся из прокамбия (первичная Д.) или камбия (вторичная Д.). Она составляет основную массу ствола, корней и ветвей древесных растений.

Физиологические и анатомические особенности древесины

Рис. 1. Основные части ствола и его главные разрезы: 1 - поперечный; 2 - радиальный; 3 - тангенциальный.

Форма и величина клеток, слагающих древесину, различны и зависят от их функций. Д. содержит проводящие, механические и запасающие элементы. Строение Д. типично для родов, а иногда и для видов древесных растений. При изучении Д. и её свойств пользуются 3 главными разрезами, а для микроскопического изучения - срезами: поперечным, тангенциальным (тангентальным) и радиальным (рис. 1 ). По мере роста деревьев внутренняя, наиболее старая Д. ствола отмирает. Проводящие элементы Д. постепенно закупориваются: сосуды - так называемыми тиллами, трахеиды - торусами их окаймлённых пор. Проводящая и запасающая системы перестают функционировать, содержание в Д. воды, крахмала, отчасти жиров уменьшается, количество смол, дубильных веществ повышается. У ядровых пород (сосна, лиственница, дуб) центральная часть Д. отличается по окраске и называется ядром, периферическая зона называется заболонью . У спелодревесных пород (ель , липа) периферическая часть отличается от центральной меньшей влажностью (такая Д. называется спелой). У заболонных пород (клён, берёза) центральная часть ничем не отличается от периферической. Иногда у заболонных и спелодревесных пород центральная часть ствола окрашивается темнее (главным образом под влиянием грибов) и образуется так называемое ложное ядро.

Рис. 2. Типы клеток, слагающих древесину: а - древесинная паренхима; б - трахеиды; в - членики сосудов (трахей); г - волокна либриформа; д - клетки гетерогенного сердцевинного луча хвойного дерева; е - клетки гетерогенного сердцевидного луча лиственного дерева.

В древесине большинства двудольных и всех хвойных растений можно различить кольца прироста, или годичные кольца , и радиальные, или сердцевинные, лучи. Внутри одного кольца прироста различают раннюю (весеннюю) и позднюю (летнюю) зоны, часто называющиеся соответственно ранней и поздней Д. По радиальным лучам питательные вещества передвигаются в места их отложения. Размеры и соотношение элементов, слагающих Д., изменяются в зависимости от условий произрастания и положения Д. в стебле. В неблагоприятных условиях (избыточное увлажнение, недостаток воды в почве, сильное затенение, объедание листьев насекомыми) образуются узкие слои прироста. Д. двудольных растений слагается из следующих типов клеток: члеников сосудов (трахей), трахеид , механических волокон (либриформа), древесинной паренхимы и ряда др. элементов - переходных форм между ними (рис. 2 ).

Рис. 3. Схема расположения сосудов древесины на поперечном сечении годичного кольца: 1 - клёна (рассеянно-сосудистая); 2 - вяза (кольцесосудистая).

Комбинации в размерах и расположении элементов Д. (например, диаметр сосудов у различных пород варьируют от 0,0015 мм у самшита и аралии до 0,5 мм у дуба) создают разнообразие её структуры (рис. 3 ): рассеянно-сосудистая - по всему кольцу прироста сосуды почти равного диаметра, число их в ранней и поздней зонах почти одинаково (берёза , клён); кольцесосудистая - диаметр сосудов в ранней зоне кольца значительно больший, чем в поздней (дуб, вяз, маклюра). Сосуды могут быть расположены одиночно (дуб) или группами (ясень, берёза, осина), образуя в этом случае в местах соприкосновения окаймлённые поры. Трахеиды в этом случае утрачивают в процессе эволюции водопроводящую функцию и заменяются волокнами либриформа (Д. ясеня, например, состоит из сосудов, древесинной и лучевой паренхимы и волокон либриформа).

Рис. 4. Участки срезов древесины сосны: 1 - поперечного; 2 - радиального; 3 - тангенциального;
а - граница годичного кольца; б - поздняя древесина; в - ранняя древесина: г - новый ряд вклинивающихся трахеид; д - гетерогенный сердцевинный луч, состоящий из лучевых трахеид (е) с мелкими окаймленными порами и паренхимных клеток с большими окновидными порами (ж); з - смоляной ход (хорошо видны выстилающие его эпителиальные клетки); и - клетки паренхимы, окружающие смоляной ход; к - окаймленные поры; л - сердцевинный луч с горизонтальным смоляным ходом.

Древесина различается также по характеру соединения члеников сосудов, форме перфорации (простая, лестничная и т.д.), её расположению, форме членика, высоте и ширине сердцевинного луча и форме его клеток. Д. голосеменных, в том числе хвойных, состоит только из трахеид (сосуды отсутствуют), небольшого количества древесинной паренхимы и сердцевинных лучей. У одних родов (кипарис, можжевельник) сердцевинные лучи (гомогенные) состоят из одинаковых паренхимных клеток; у др. (сосна, ель, лиственница) в гетерогенных лучах имеются также и лучевые трахеиды, проходящие вдоль луча (рис. 4 ). Строение луча, форма клеток, число и размеры их пор имеют важное значение при определении породы дерева. У некоторых родов (сосна, ель, дугласова пихта и лиственница) в Д. имеются смоляные ходы.

Химический состав древесины

Абсолютно сухая древесина всех пород в среднем содержит (в %): 49,5 углерода; 6,3 водорода; 44,1 кислорода; 0,1 азота. В Д. на долю оболочек клеток приходится около 95% массы. Главные составные части оболочек - целлюлоза (43-56%) и лигнин (19-30%), остальные: гемицеллюлозы, пектиновые вещества, минеральные вещества (главным образом соли кальция), небольшое количество жиров, эфирных масел, алкалоидов, гликозидов и т.п. Для всех клеток Д. характерно одревеснение - пропитывание оболочек лигнином. Существует более 70 реакций на одревеснение (например, флороглюцин с концентрированной соляной кислотой даёт малиновое окрашивание). Д. некоторых деревьев содержит дубильные вещества (квебрахо), красители (кампешевое дерево, сандал), бальзамы, смолы, камфору и т.д.

О. Н. Чистякова.

Физические свойства древесины

Физические свойства древесины характеризуются её внешним видом (цвет, блеск, текстура), плотностью, влажностью, гигроскопичностью, теплоёмкостью и др. Д. как материал используют в натуральном виде (лесоматериалы , пиломатериалы), а также после специальной физико-химической обработки (см. Древесные материалы). Важное декоративное свойство и диагностический признак - цвет Д., характеристики которого изменяются в широких пределах (цветовой тон 578-585 нм , чистота цвета 30-60%, светлота 20-70%). Блеск наблюдается у Д. некоторых лиственных пород, особенно на радиальном разрезе. Текстура - рисунок Д., образующийся при перерезании анатомических элементов, - особенно эффектна у лиственных пород.

Д. содержит свободную (в полостях клеток) и связанную (в оболочках клеток) влагу. Влажность древесины.

где W - влажность в %, m - начальная масса образца, m 0 - масса образца в абсолютно сухом состоянии. Пределом гигроскопичности (точкой насыщения волокна) называется состояние, при котором в Д. содержится максимальное количество связанной (гигроскопической) влаги, а свободная влага отсутствует. Влажность, соответствующая пределу гигроскопичности W пг при t 20°С, составляет в среднем 30%.

Рис. 5. Зависимость равновесной влажности древесины W p от влажности j и температуры t воздуха.

На большинство свойств древесины оказывает влияние изменение содержания связанной влаги. При достаточно длительной выдержке Д. приобретает равновесную влажность W p , которая зависит от влажности j и температуры t окружающего воздуха (рис. 5 ). Уменьшение содержания связанной влаги вызывает сокращение линейных размеров и объёма древесины - усушку. Усушка

где У w - усушка в %, а пг - размер (объём) образца при пределе гигроскопичности, a w - размер (объём) образца при данной влажности W в диапазоне 0-W пг. Полная (при удалении всей связанной влаги) усушка в тангенциальном направлении для всех пород 6-10%, в радиальном направлении 3-5%, вдоль волокон 0,1-0,3%; полная объёмная усушка 12-15%.

При увеличении содержания связанной влаги, а также поглощении Д. др. жидкостей происходит разбухание - явление, обратное усушке. Вследствие разницы значений радиальной и тангенциальной усушки при высыхании (или увлажнении) наблюдается поперечное коробление пиломатериалов и заготовок. Продольное коробление наиболее заметно у пиломатериалов с пороками строения Д. В процессе сушки Д. из-за неравномерного удаления влаги и анизотропии усушки возникают внутренние напряжения, приводящие к растрескиванию пиломатериалов и круглых лесоматериалов. После камерной сушки из-за остаточных напряжений в Д. при механической обработке происходит изменение заданных размеров и формы деталей. Д. проницаема для жидкостей и газов, особенно лиственной породы по заболони и вдоль волокон.

Плотность древесинного вещества у всех пород одинакова (т.к. одинаков их химический состав) и примерно в 1,5 раза больше плотности воды. Плотность Д. из-за наличия полостей меньше и колеблется в значительных пределах в зависимости от породы, условий роста, положения образца Д. в стволе. Плотность Д. при данной влажности

где m w и v w - масса и объём образца при данной влажности W . С повышением влажности плотность Д. увеличивается. Часто для расчётов используют показатель, не зависящий от влажности, - условную плотность:

L = l ном × k r и k x приведены в таблицах 1 и 2. Температурные деформации Д. значительно меньше усушки и разбухания и обычно в расчётах не учитываются.

Некоторые электрические и акустические свойства Д. приведены в таблице 3. Д. хвойных пород с малой плотностью (ель) обладает высокими резонансными свойствами и широко используется в музыкальной промышленности.

Таблица 1. - Коэффициент k x

Таблица 2. - Коэффициент к r

Механические свойства древесины

Механические свойства древесины наиболее высоки при действии нагрузок вдоль волокон; в плоскости поперёк волокон они резко снижаются. В таблице 4 даны средние показатели свойств Д. некоторых пород при W = 12%. С увеличением влажности до W пг показатели уменьшаются в 1,5-2 раза. Модуль упругости вдоль волокон составляет 10-15 Гн/м 2 (100-150 тыс. кгс/см 2 ), а поперёк в 20-25 раз меньше. Коэффициент поперечной деформации для разных пород и структурных направлений находится в пределах от 0,02 до 0,8.

Способность Д. деформироваться под нагрузкой во времени, характеризующая её реологические свойства, резко повышается с увеличением влажности и температуры. Прочность при длительных нагрузках снижается. Например, предел долговременного сопротивления при изгибе составляет 0,6-0,65 от предела прочности при стандартных испытаниях на статический изгиб. При многократных нагружениях наблюдается усталость Д., предел выносливости при изгибе равен в среднем 0,2 от статического предела прочности.

Испытания Д. с целью определения показателей физико-механических и технологических свойств проводят на малых чистых (без пороков) образцах. Испытаниям подвергают серии образцов, а результаты опытов обрабатывают методами вариационной статистики. Все показатели приводят к единой влажности - 12%. На большинство методов испытаний разработаны стандарты, устанавливающие форму и размеры образцов Д., процедуру экспериментов, способы вычисления показателей её свойств. Д. отличается сильной изменчивостью свойств, поэтому при использовании Д. в качестве конструкционного материала особенно важно применение неразрушающих методов поштучного контроля прочности пиломатериалов, основанных, например, на связи между прочностью Д. и некоторыми её физическими свойствами. На свойства Д. влияют пороки древесины (сучки, гнили, наклон волокон, крень и др.).

При оценке свойств Д. как конструкционного и поделочного материала учитывают её способность удерживать металлические крепления (гвозди, шурупы), износостойкость, способность к загибу некоторых лиственных пород.

Д. имеет высокие значения коэффициента качества (отношение предела прочности к плотности), хорошо сопротивляется ударным и вибрационным нагрузкам, легко обрабатывается и позволяет изготовлять детали сложной конфигурации, надёжно соединяется в изделиях и конструкциях с помощью клея, обладает высокими декоративными свойствами. Однако наряду с положительными свойствами натуральная Д. обладает рядом недостатков: размеры и форма деталей изменяются при колебаниях влажности. При неблагоприятных условиях хранения и эксплуатации (повышенная влажность Д., умеренно высокая температура воздуха, контакт с влажной почвой, конденсация влаги на элементах конструкций и т.д.) Д. загнивает. Гниение представляет собой процесс разрушения Д. в результате жизнедеятельности поселяющихся на ней грибов. Для защиты от загнивания Д. пропитывают антисептиками (см. Антисептические средства). Д. может также повреждаться насекомыми, для защиты от которых используют инсектициды . Ввиду сравнительно малой огнестойкости Д. при необходимости пропитывают антипиренами .

Народнохозяйственное значение древесины

Как конструкционный материал Д. широко применяется в строительстве (деревянные конструкции, столярные детали), на ж.-д. транспорте и линиях связи [шпалы, опоры линий электропередач (ЛЭП)], в горной промышленности (крепь), в машино- и судостроении, в производстве мебели, музыкальных инструментов, спортинвентаря; как сырьё в целлюлозно-бумажной промышленности и для др. видов химической переработки (например, гидролиз , сухая перегонка), а также как топливо. О заготовке Д. см. в ст. Лесозаготовки .

Таблица 3. - Электрические и акустические свойства древесины

Показатели	Порода	Вдоль волокон	Поперёк волокон
			радиальное направление	тангенциальное направление
Удельное объёмное электросопротивление при W=8%, 10 8 ом·м	Лиственница	3,8	19	14,5
	Берёза	4,2	86	-
Пробивное напряжение при W= 8-9%, кв/см	Бук	14	41,5	52
	Берёза	15	59,8	-
Диэлектрическая проницаемость при W=0 и частоте 1000 гц	Ель	3,06	1,91	1,98
	Бук	3,18	2,40	2,20
Тангенс угла потерь	Ель	0,0625	0,0310	0,0345
	Бук	0,0585	0,0319	0,0298
Скорость распространения звука, м /сек	Сосна	5030	1450	850
	Дуб	4175	1665	1400

Таблица 4. - Плотность и механические свойства малых чистых (без пороков) образцов древесины при влажности 12%

Показатели	Порода
	Лиственница	Сосна	Ель	Дуб	Берёза	Осина
Плотность, кг/м 3	660	500	445	690	630	495
Предел прочности вдоль волокон, Мн/м 2 (кгс/см 2 ): при сжатии	64,5 (645)	48,5 (485)	44,5 (445)	57,5 (575)	55,0(550)	42,5 (425)
при статическом изгибе	111,5 (1115)	86,0 (860)	79,5 (795)	107,5 (1075)	109,5(1095)	78,0 (780)
при растяжении	125,0 (1250)	103,5(1035)	103,0(1030)		168,0(1680)	125,5(1255)
при скалывании радиальном	9,9 (99)	7,5 (75)	6,9 (69)	10,2(102)	9,3 (93)	6,3 (63)
тангенциальном	9,4 (94)	7,3 (73)	6,8 (68)	12,2 (122)	11,2 (112)	8.6 (86)
Ударная вязкость, кдж/м 2 (кгс·м/см 2 )	52 (0,53)	41 (0,42)	39 (0,40)	77 (0,78)	93 (0,95)	84 (0,86)
Твёрдость, Мн/м 2 (кгс/см 2 ): торцовая..........…....	43,5 (435)	28,0 (285)	26,0 (260)	67,5 (675)	46,5 (465)	26,5 (265)
боковая......……......	29,0 (290)	24,0 (245)	18,0 (180)	52,5 (525)	35,0 (350)	20,0 (200)

Литература

• Ванин С. И., Древесиноведение, 3 изд., М.-Л., 1949;
• Яценко-Хмелевский А. А., Основы и методы анатомических исследований древесины, М.-Л., 1954;
• Москалева В. Е., Строение древесины и её изменение при физических и механических воздействиях, М., 1957;
• Вихров В. Е., Диагностические признаки древесины главнейших лесохозяйственных и лесопромышленных пород СССР, М., 1959;
• Никитин Н. И., Химия древесины и целлюлозы, М.-Л., 1962;
• Древесина. Показатели физико-механических свойств, М., 1962;
• Уголев Б. Н., Испытания древесины и древесных материалов, М., 1965;
• Перелыгин Л. М., Древесиноведение, 2 изд., М., 1969;
• Леонтьев Н. Л., Техника испытаний древесины, М., 1970;
• Уголев Б. Н., Деформативность древесины и напряжения при сушке, М., 1971.

Б. Н. Уголев.

Эта статья или раздел использует текст

ВведениеТрудно назвать какую-нибудь отрасль народного хозяйства, где древесина не использовалась бы в том или ином виде, и перечислить изделия, в которых древесина не является составной частью. По объему использования и разнообразию применения в народном хозяйстве с ней не может сравниться никакой другой материал. Древесину применяют для изготовления мебели, столярно-строительных изделий. Из неё делают элементы мостов, судов, кузовов, вагонов, тару, шпалы, спортивный инвентарь, музыкальные инструменты, спички, карандаши, бумагу, предметы обихода, игрушки, сувениры. Натуральную или модифицированную древесину применяют в машиностроении и горнорудной промышленности; она является исходным сырьём для целлюлозно-бумажной промышленности, производства древесных плит.Древесина - это продукт растительного происхождения, по химическому составу представляющий собой сложный комплекс, состоящий в основном из органических веществ различного состава и структуры. Наиболее значимыми для характеристики растительного сырья является целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин, существенное значение имеет содержание экстрактивных веществ, уронновых кислот, зольных компонентов, а так же углеводный состав гидролизатов, образующихся при количественном гидролизе легко- и трудногидролизуемых полисахаридов и других веществ.Определение этих компонентов и ведёт к наиболее полной характеристике химического состава растительной ткани.В последнее время хвойные породы древесины получили широкое применение в лесохимической и деревоперерабатывающей промышленностях, изучение их химического состава, строения и морфологических особенностей играет важную роль в правильном и рациональном использовании древесинных пород.1. Аналитический обзорСосна (Pinus L.) - вечнозеленое дерево из семейства сосновых (Pinuseae Lindl). В настоящее время насчитывается около ста видов, относящихся к этому роду, из которых в России произрастает четырнадцать и ещё около девяноста было интродуцированно, подвиды некоторых сосен занесены в Красную книгу. Самый распространённый вид сосны, произрастающей в России,- сосна обыкновенная.

Сосна обыкновенная (Pinus silvestris L.) широко распространена на всей территории России. Это одна из ценнейших хвойных пород нашей страны. Дерево первой величины, достигающее высоты (35-40) м, вечнозеленое, однодомное, раздельнополое, анемофильное (ветроопыляемое). При условиях неблагоприятных, например, на болоте, сосна остается карликом, и столетние экземпляры не превышают иногда высоты одного метра. Очень светолюбивая древесная порода. Крона у молодых деревьев конусовидная, позже - округлая, более широкая, а в старости зонтиковидная или плоская. Очень морозо- и жаростойка. Продолжительность жизни дерева от 150 до 200 (иногда 400) лет. Размножается семенами. Обладает пластичной корневой системой, развивающейся в соответствии с характером и структурой почвы. Обычно для сосны обыкновенной выделяют четыре типа корневых систем, достаточно сильно различающиеся по форме и строению.

1. Мощная корневая система с развитым стержневым («редькой») и боковыми корнями типична для почв, достаточно свежих и хорошо дренированных.

2. Мощная корневая система со слабо развитым стержневым корнем, но исключительно сильно развитыми боковыми корнями, располагающимися на ничтожной глубине параллельно поверхности почвы, - типична для сухих почв с очень глубоким горизонтом грунтовых вод.

3. Слабо развитая корневая система, состоящая только из поверхностно расположенных коротких, редко разветвленных корней, - типична для почв с избыточным увлажнением, полуболотных и болотных.

4. Густая, но неглубокая корневая система «щеткой» - типична для плотных почв с глубоким расположением уровня грунтовых вод.

Эта пластичность корневой системы сосны делает её чрезвычайно ценной в лесоводственном отношении древесной породой, давая возможность для искусственного облесения на самых сухих, бедных и заболоченных почвах.

Ствол сосны, растущей в сравнительно сомкнутых насаждениях, стройный, прямой, ровный, высокоочищенный от сучьев; в изреженных насаждениях или на просторе дерево менее высокое, ствол сбежистый и более суковатый. Кора в разных частях дерева различной толщины и разного цвета: в нижней части ствола она толстая, бороздчатая, красно-бурая, почти серая; в средней и верхних частях ствола и на крупных ветвях - желтовато-красная, отслаивающаяся тонкими пластинками, почти гладкая, тонкая. Почки красновато-бурые, удлиненно-яйцевидные, остроконечные, длиной (6-12) мм, в большинстве смолистые, расположены на конце побега мутовчато вокруг конечной почки, иногда почки появляются на побегах сбоку, но ветвей не образуют. Наибольший прирост по высоте дает в благоприятных условиях в возрасте (15-30) лет, достигая к восьмидесяти годам 30 м.

Древесина сосны с розовым или буро-красным ядром и желтовато-бурой заболонью, прямослойная, легкая, смолистая, прочная, легко обрабатывается. Годичные слои хорошо видны, ранняя часть годичного слоя светлая, поздняя - темная.

Хвоя темно-зеленая, растет в пучках по две, длиной (4-7) см, сверху выпуклая, снизу плоская, жесткая, остроконечная. Держится на дереве в течение трех лет, опадает вместе с укороченным побегом. Укороченные побеги располагаются спирально, равномерно покрывая как главный, так и боковые побеги и придавая им радиальную симметрию. Укороченные побеги выходят из пазухи чешуек, представляющих собой редуцированные листья. Эти чешуйки хорошо видны только на молодом побеге. Укороченный побег имеет сложное строение, хорошо различимое сразу после распускания почек. Он состоит из очень короткого от 1 до 2мм стебля, двух хвоинок, между которыми на стебле имеется маленькая спящая почка. Кроме того, укороченный побег имеет еще пленчатые чешуйки двух видов, плотно охватывающие его в виде трубки, - так называемое влагалище укороченного побега. Эти пленчатые чешуйки являются редуцированными листьями. Они хорошо видны только весной на молодых побегах, позже засыхают и опадают. Спящая почка опадает вместе с хвоей. При сильном повреждении хвои, например, насекомыми или при поломке верхней части удлиненного побега, при повреждении верхушечной почки у многих укороченных побегов спящие почки прорастают, и между двумя хвоинками появляется удлиненный побег. Хвоя ежегодно опадает с дерева, но не вся сразу, а частично, так как отдельные иглы живут (2-3) года. Хвоя сосны может служить источником витаминных препаратов. Её широко использовали в годы Великой Отечественной войны для профилактики лечения гипо- и авитаминоза.

В конце мая сосны начинают цвести. В это время можно видеть целые тучи «желтой пыли», поднимающейся над лесом. В случае дождя вся эта пыльца падает на землю и сносится водой в низины, что дает повод несведущим людям говорить о выпадении «серного дождя». На одних ветвях образуются мужские шишки, собранные в большом количестве в виде колосовидного «соцветия», желтого цвета, а на верхушках молодых побегов, того же дерева находятся женские шишки. Женские шишечки овальной формы, длиной от 5 до 6 мм, во время цветения красноватые, сидят на коротких ножках. Опыление происходит весной, а оплодотворение летом следующего года. Зрелые шишки сосны удлиненно-яйцевидные, длиной (2,5-7,0) см и шириной (2-3) см, буровато-серые, матовые, с плотными деревянистыми семенными чешуями, свисающие на загнутых ножках вниз. Щитки, или апофизы, на концах семенных чешуй матовые или слабо блестящие почти ромбические, пупок (бугорок апофиза) слабовыпуклый. Встречаются шишки красно-коричневые, лилово-коричневые, серые, серо-зеленые. Примерно 85% общего урожая орехов в России приходится на сосну сибирскую. В годы со средней урожайностью сырьевой запас орехов составляет 733 тыс. т, из них 672 тыс. т. приходится на Сибирский, 43 тыс. т. на Уральский и 18 тыс. т. на Дальневосточный федеральные округа. Наибольшая плотность урожая орехов приходится на Томскую область, Республику Тыва и на Иркутскую область.

Урожайность сибирской сосны зависит от условий ее произрастания. В центре ареала лишь один год из пяти бывает неурожайным, в то же время на северной границе ареала хорошие и средние урожаи бывают три - четыре раза за 10 лет. Среднемноголетняя урожайность сибирских кедровников находится в пределах от 10 до 170 кг/га. В разреженных лесах от 140 до 180-летнего возраста урожаи достигают 800 кг/га.

Семена удлиненно-яйцевидные, длиной (3-4) мм, различной окраски (пестрые, серые, черные) с крылом в три-четыре раза длиннее семян, охватывающим семя с двух сторон, как щипчиками, и легко от него отделяющимся. Время вылета семян растянуто и продолжается с первых дней весны до конца мая - начала июня. Прорастание семян и появление всходов возможно в течение всего вегетационного периода. В лесу сосна начинает плодоносить с сорока лет, при свободном состоянии с (15-30) лет. Семенные годы повторяются через два-три-пять иногда даже до двадцати лет (в зависимости от региона и погодных условий).

Всходы обычно с (4-7) трехгранными семядолями. Хвоинки на всходах одиночные, сидят спирально. Парная хвоя появляется на второй год. Верхушка удлиненного побега второго года заканчивается одной верхушечной и несколькими боковыми почками, из которых весной следующего года образуется первая мутовка. Следовательно, при определении возраста молодых сосенок к числу мутовок надо прибавлять две единицы, так как первые два года мутовки не образуются. Определять возраст сосны по мутовкам сравнительно легко до (40-50) лет, поскольку с возрастом сучья нижних мутовок отмирают и делаются незаметными на стволе, зарастая древесиной и корой. К тому же при благоприятных условиях в течение вегетационного периода сосна может за один год давать два и более прироста, соответственно образуя две и более мутовки.

Сосна образует ряд форм, различающихся цветом шишек, формой апофиза, строением крон. У сосны обыкновенной имеются формы с пирамидальной и плакучей кроной, с золотистой, серебристой и беловатой окраской хвои у молодых побегов, с корой пластинчатой и чешуйчатой.

Распространение ареала сосны в Сибири занимает территорию около 5,7 млн. км2 к югу от 66° с.ш. Дальше всего на север она проникает по долине реки Лены (примерно до 68° с.ш.). Наиболее крупные массивы высокопроизводительных сосновых лесов сосредоточены в бассейне реки Ангары, в верховьях Подкаменной Тунгуски, Иртыша и Оби.

Сосна сибирская мало требовательна к плодородию и влажности почвы (мезоксерофит, олиготроф). Может расти на чрезвычайно сухих почвах, на которых не могут расти не только другие древесные породы, но и даже травянистые растения. На сухих и бедных почвах часто образует чистые насаждения - боры. На плодородных почвах она обычно входит в состав смешанных лесов.

Ствол и ветви сосны пронизаны смоляными ходами, наполненными смолой, которую обычно называют «живицей», она имеет большое значение для дерева: заживляет раны, нанесенные ему, отпугивает насекомых вредителей. Живицу добывают путем подсочки. Используют для получения скипидара, канифоли и т.д. «Смолистый воздух», богатый озоном и чистый от микробов, в сосновых лесах издавна славится своими благоприятными свойствами для здоровья человека. В медицине широко используются сосновые почки, собираемые весной до их распускания. В почках содержатся смолы, эфирные масла, крахмал, горькие и дубильные вещества. Хвоя сосны обыкновенной в больших количествах содержит витамин С и каротин. Сосновые леса, благодаря исключительной ценности сосновой древесины, являются основным объектом лесоэксплуатации.

1.1 Строение древесины

Древесина хвойных пород состоит из ранних и поздних трахеид, сердцевинных лучей, смоляных ходов, древесной паренхимы. Макроструктурой называют строение дерева и древесины, видимое невооружённым глазом или через лупу, а микроструктурой - видимое под микроскопом. Обычно изучают три основных разреза ствола: поперечный (торцовый), радиальный, проходящий через ось ствола, и тангенциальный, проходящий по хорде вдоль ствола. При рассмотрении разрезов ствола дерева невооруженным глазом или через лупу можно различить следующие основные его части: кору, камбий, древесину и сердцевину. Сердцевина состоит из клеток с тонкими стенками, слабо связанных друг с другом. Сердцевина совместно с древесной тканью первого года развития дерева образует сердцевинную трубку. Это часть ствола дерева легко загнивает и имеет малую прочность. Кора состоит из кожицы или корки, пробковой ткани и луба. Корка или кожица защищает дерево от вредных влияний среды и механических повреждений. Луб проводит питательные вещества от кроны в ствол и корни. Под лубяным слоем у растущего дерева располагается тонкий кольцевой слой живых клеток - камбий. Ежегодно в вегетативный период камбий откладывает в сторону коры клетки луба и внутрь ствола, в значительно большом объеме, - клетки древесины. Деление клеток камбиального слоя начинается весной и заканчивается осенью. Поэтому древесина ствола (часть ствола от луба до сердцевины) в поперечном срезе состоит из ряда концентрических, так называемых годичных колец, располагающихся вокруг сердцевины. Каждое кольцо состоит из двух слоёв: ранней (весенней) древесины, образующейся весной или в начале лета, и поздней (летней) древесины, которая образуется в конце лета. Ранняя древесина светлая и состоит из крупных, но тонкостенных клеток; поздняя древесина более темного цвета, менее пориста и обладает большой прочностью, так как состоит из мелкополостных клеток с толстыми стенками. В процессе роста дерева стенки клеток древесины внутренней части ствола, примыкающей к сердцевине, постоянно изменяют свой состав, одеревеневают и пропитываются у хвойных пород смолой, а у лиственных - дубильными веществами. Движение влаги в древесине этой части ствола прекращается и она становится более прочной, твердой и менее способной к загниванию. Эту часть ствола, состоящую из мертвых клеток, называют у некоторых пород ядром, у других - спелой древесиной. Часть более молодой древесины ствола ближе к коре, в которой ещё имеются живые клетки, обеспечивающие перемещение питательных веществ от корней к кроне, называют заболонью. Эта часть древесины имеет большую влажность, относительно легко загнивает, мало прочна, обладает большой усушкой и склонностью к короблению. В древесине всех пород располагаются сердцевинные лучи, которые служат для перемещения влаги и питательных веществ в поперечном направлении и создании запаса этих веществ на зимнее время. Древесина легко раскалывается по сердцевинным лучам, по ним же она растрескивается при высыхании.

У большинства хвойных пород, преимущественно в слоях поздней древесины, расположены смоленые ходы - межклеточные пространства, заполненные смолой. В древесине лиственных пород имеются мелкие и крупные сосуды, имеющие форму трубочек, идущих вдоль ствола. В растущем дереве по сосудам передвигается влага от корней к кроне. У хвойных пород сосудов нет, их функции выполняют удлиненные замкнутые клетки, называемые ранними трахеидами. Механическую функцию выполняют поздние трахеиды, образующиеся во вторую половину вегетационного периода. Перемещение в горизонтальном направлении и хранение в период покоя запасных питательных веществ происходит по паренхимным клеткам, из которых состоят сердцевинные лучи. Паренхимные клетки также являются элементом строения смоляных ходов и древесной паренхимы.

Трахеиды составляют от 90 до 95 % объема древесины хвойных пород. Типично прозенхимные клетки, имеют форму сильно вытянутых волокон с кососрезанными концами. Трахеиды - мертвые клетки, в стволе растущего дерева только вновь образующийся (последний) годичный слой содержит живые трахеиды. Их отмирание начинается еще весной, все больше трахеид отмирает к осени, а к середине зимы все трахеиды последнего годичного слоя отмирают.

Форма поперечного сечения трахеид может быть прямоугольная, иногда квадратная, пяти- или шестиугольная. Размеры трахеид в тангенциальном направлении у всех пород практически одинаковы и составляют от 27 до 32 мкм. Размер ранних трахеид в радиальном направлении в два раза больше, чем у поздних, и находится в диапазоне от 21 до 52 мкм. Длина трахеид отечественных пород составляет от 2,5 до 4,5 мм. По длине ранние и поздние трахеиды почти не отличаются. Условия произрастания влияют на величину трахеид, в хороших условиях их длина и толщина увеличиваются. В годичном слое трахеиды расположены правильными радиальными рядами. Ранние трахеиды, составляющие раннюю зону годичного слоя, имеют тонкие стенки и большие внутренние полости; у поздних трахеид, составляющих позднюю зону годичного слоя, стенки толстые, внутренние полости малы. В пределах одного годичного слоя переход от ранних трахеид к поздним постепенный. Характерная особенность трахеид - наличие окаймленных пор, расположенных преимущественно на радиальных стенках у концов трахеид. Количество пор у ранних и поздних трахеид различно. У поздних трахеид поры меньших размеров и в значительно меньшем количестве. У ранних трахеид пор от 70 до 90 на одну трахеиду, у поздних от 8 до 25 пор. Изучая строение древесины под микроскопом, можно увидеть, что основную её массу составляют клетки веретенообразной формы, вытянутые вдоль ствола. Некоторое количество клеток вытянуто в горизонтальном направлении, то есть поперек основных клеток. Одинаковые по форме и функциям группы клеток объединяются в ткани, имеющие различное назначение в жизни древесины: проводящие, запасающие, механические. Живая клетка имеет оболочку, протоплазму, клеточный сок и ядро. Оболочки клеток сложены из нескольких слоёв очень тонких волоконец, называемых микрофибриллами, которые компактно уложены и направлены по спиралям под разным углом к продольной оси клетки в каждом слое. Иногда микрофибриллы ориентированы по встречным спиралям. Микрофибрилла состоит из длинных нитевидных цепных молекул целлюлозы - высокомолекулярного природного полимера со сложным строением макромолекул. Макромолекулы целлюлозы эластичны и сильно вытянуты. В клеточной оболочке содержатся и другие органические вещества - лигнин и гемицеллюлоза, которые размещаются преимущественно между микрофибриллами, а также небольшое количество неорганических веществ в виде солей щелочноземельных металлов.

Таблица 1- Содержание различных элементов в древесине хвойных пород

1.2 Химический состав

Химический состав отдельных видов древесных пород, а также их частей качественно сходен, однако в количественном содержании отдельных компонентов имеются существенные различия. Имеются и индивидуальные особенности в количественном содержании отдельных компонентов внутри одного вида, связанные с возрастом и условиями произрастания. Древесина состоит из органических веществ, в состав которых входят углерод, водород, кислород и немного азота. Абсолютно сухая древесина сосны в среднем содержит: 49,5 % углерода; 6,1 % водорода; 43,0 % кислорода; 0,2 % азота.

Кроме органических веществ, в древесине есть минеральные соединения, дающие при сгорании золу, количество которой колеблется в пределах (0,2--1,7) %; однако у отдельных пород (саксаула, ядра фисташки) количество золы достигает (3--3,5) %. У одной и той же породы количество золы зависит от части дерева, положения в стволе, возраста и условий произрастания. Больше золы дают кора и листья; Древесина ветвей содержит золы больше, чем древесина ствола; например, ветви березы и сосны дают при сгорании 0,64 и 0,32% золы, а стволовая древесина -- 0,16 и 0,17 % золы. Древесина верхней части ствола дает золы больше, чем нижняя; это указывает на большое содержание золы в древесине молодого возраста.

В состав золы входят главным образом соли щелочноземельных металлов. В золе из древесины сосны, ели и березы содержится свыше 40 % солей кальция, свыше 20 % солей калия и натрия и до 10 % солей магния. Часть золы от 10до 25 % растворима в воде (главным образом, щелочи -- поташ и сода). В прежнее время поташ К2СО3, употребляемый в производстве хрусталя, жидкого мыла и других веществ, добывали из древесной золы. Зола от коры содержит больше солей кальция (до 50% у ели), но меньше солей калия, натрия и магния. Входящие в состав древесины и названные выше основные химические элементы (С, Н и О) образуют сложные органические вещества.

Главнейшие из них образуют клеточную оболочку (целлюлоза, лигнин, гемицеллюлозы -- пентозаны и гексозаны) и составляют 90--95% массы абсолютно сухой древесины. Остальные вещества называются экстрактивными, то есть извлекаемыми различными растворителями без заметного изменения состава древесины; из них наибольшее значение имеют дубильные вещества и смолы. Содержание основных органических веществ в древесине в некоторой мере зависит от породы. Это видно из таблицы 2

Таблица 2- Содержание органических веществ в древесине разных пород

В среднем можно принять, что в древесине хвойных пород содержится (48--56) % целлюлозы, (26--30) % лигнина, (23--26) % гемицеллюлоз, содержащих (10--12)% пентозанов и около 13% гексозанов; в то же время древесина лиственных пород содержит (46--48) % целлюлозы, (19--28) % лигнина, (26--35) % гемицеллюлоз, содержащих (23--29) % пентозанов и (3--6) % гексозанов. Из этих таблицы 2 видно, что древесина хвойных пород содержит повышенное количество целлюлозы и гексозанов, а для древесины лиственных пород характерно высокое содержание пентозанов. В клеточной оболочке целлюлоза находится в соединении с другими веществами. Особенно тесная связь, характер которой до сего времени не ясен, наблюдается между целлюлозой и лигнином. Ранее считали, что лигнин лишь механически примешан к целлюлозе; однако в последнее время все более приходят к убеждению, что между ними существует химическая связь.

Химический состав ранней и поздней древесины в годичных слоях, то есть содержание целлюлозы, лигнина и гемицеллюлоз, практически одинаков. Ранняя древесина содержит лишь больше веществ, растворимых в воде и эфире- это особенно характерно для лиственницы. По высоте ствола химический состав древесины меняется мало. Так, в составе древесины дуба по высоте ствола не обнаружено практически ощутимых различий. У сосны, ели и осины в возрасте спелости обнаружено незначительное увеличение содержания целлюлозы и понижение содержания лигнина и пентозанов в средней по высоте части ствола. В древесине ветвей сосны, ели и осины содержится меньше целлюлозы (44--48) %, но больше лигнина и пентозанов. Однако у дуба не обнаружено заметных различий в химическом составе древесины ствола и крупных ветвей, лишь в мелких ветвях найдено меньше дубильных веществ (8 % в стволе и 2 % в ветвях). Различие в химическом составе древесины заболони и ядра летнего дуба видно из данных таблицы 3.

Таблица 3- Различие в химическом составе древесины заболони и ядра сосны

Как видим из таблицы, заметное различие обнаружилось только в содержании пентозанов и дубильных веществ: в древесине ядра их больше (а золы меньше). Химический состав оболочек клеток камбия, вновь образовавшейся древесины и заболони, сильно различается: в элементах древесины резко возрастает содержание целлюлозы и лигнина (у ясеня с 20,2 до 4,6 % в камбии, до 58,3 и 20,9 % в заболони), но также резко снижается содержание пектинов и протеинов (с 21,6 и 29,4 % в камбии и до 1,58 и 1,37 % в заболони). Влияние условий произрастания на химический состав древесины изучено мало.

Целлюлоза - природный полимер, полисахарид с длинной цепной молекулой. Общая формула целлюлозы (C6H10O5)n, где n степень полимеризации составляет от 6000 до 14000. Это очень стойкое вещество, нерастворимое в воде и обычных органических растворителях (спирте, эфире и других), белого цвета. Пучки макромолекул целлюлозы - тончайшие волоконца называются микрофибриллами. Они образуют целлюлозный каркас стенки клетки. Микрофибриллы ориентированны преимущественно вдоль длинной оси клетки, между ними находится лигнин, гемицеллюлозы, а также вода. Целлюлоза состоит из длинных цепных молекул, образованных повторяющимися звеньями, состоящими из двух глюкозных остатков. Каждая пара связанных между собой глюкозных остатков называется целлобиозой. Глюкозные остатки образуются после выделения молекулы воды при соединении молекул глюкозы в процессе биосинтеза полисахарида целлюлозы. В целлобиозе глюкозные остатки повернуты на 1800, первый углеродный атом одного из них связан с четвертым углеродным атомом соседнего звена.

Рассматривая целлюлозу на молекулярном уровне, можно сказать, что макромолекула ее имеет вид вытянутой неплоской цепи, образованной различными структурами звеньев. Наличие различных звеньев связано со слабыми внутримолекулярными связями между гидроксильными группами (ОН-ОН) или между гидроксильной группой и кислородом (ОН - О).

Целлюлоза на 70 % обладает кристаллической структурой. По сравнению с другими линейными полимерами целлюлоза имеет особые свойства, что объясняется регулярностью строения цепи макромолекулы и значительными силами внутри- и межмолекулярного взаимодействия.

При нагревании до температуры разложения целлюлоза сохраняет свойства стеклообразного тела, то есть ей присущи в основном упругие деформации. Целлюлоза - химически стойкое вещество, она не растворяется в воде и большинстве органических растворителей (спирте, ацетоне и др.). При действии щелочей на целлюлозу протекают одновременно физико-химические процессы набухания, перегруппировки и растворения низкомолекулярных фракций. Целлюлоза мало устойчива к действию кислот, что обусловлено глюкозидными связями между элементарными звеньями. В присутствии кислот происходит гидролиз целлюлозы с разрушением цепей макромолекул. Целлюлоза - это вещество белого цвета, плотностью от 1,54 до 1,58 г/см3.

Понятием гемицеллюлоза объединяется группа веществ, близких по химическому составу к целлюлозе, но отличающихся от нее способностью легко гидролизоваться и растворяться в разбавленных щелочах. Гемицеллюлозы представляют собой главным образом полисахариды: пентозаны (C5H8O4)n и гексозаны (C6H10O5)n с пятью или шестью атомами углерода в основном звене. Степень полимеризации гемицеллюлоз (n =60-200) значительно меньше, чем целлюлозы, т. е. цепочки молекул короче. При гидролизе полисахаридов гемицеллюлоз образуются простые сахара (моносахариды); гексозаны переходят в гексозы, а пентозаны -- в пентозы. Обычно из древесины не получают гемицеллюлоз в виде товарных продуктов. Однако при химической переработке древесины они широко используются для получения многих ценных веществ. Например, при нагревании древесины с двенадцатипроцентной соляной кислотой почти все пентозаны (93--96) % переходят в простые сахара -- пентозы -- и после отщепления от каждой молекулы моносахарида трех молекул воды образуется фурфурол -- продукт, широко применяемый в промышленности. В растущем дереве гексозаны -- запасные вещества, а пентозаны выполняют механическую функцию .

Кроме углеводов (целлюлозы и гемицеллюлоз), в состав клеточной оболочки входит ароматическое соединение -- лигнин, которое отличается высоким содержанием углерода. Целлюлоза содержит 44,4 % углерода, а лигнин (60--66)%. Лигнин менее стоек, чем целлюлоза, и легко переходит в раствор при обработке древесины горячими щелочами, водными растворами сернистой кислоты или ее кислых солей. На этом основано получение технической целлюлозы. Лигнин получается в виде отходов при варке сульфитной и сульфатной целлюлозы, при гидролизе древесины. Содержащийся в черных щелочах лигнин в основном сжигается при регенерации.

Лигнин используется в качестве пылевидного топлива, заменителя дубильных веществ, в производстве крепителей формовочных земель (в литейной промышленности), пластических масс, искусственных смол, для получения активированного угля, ванилина и другого. Однако вопрос о полном квалифицированном химическом использовании лигнина пока еще не решен. Из остальных органических веществ, содержащихся в древесине, наибольшее промышленное использование получили смолы и дубильные вещества.

Под смолой подразумевают гидрофобные вещества, растворимые в нейтральных неполярных растворителях.

Эту группу веществ принято делить на нерастворимые в воде смолы (жидкие и твердые) и камедесмолы, содержащие растворимые в воде камеди. Среди жидких смол наибольшее значение имеет живица, которую получают из древесины (иногда из коры) хвойных пород в результате подсочки. Подсочка сосны и кедра ведется следующим образом. Осенью на очищенном от грубой коры участке ствола специальными инструментами проводится вертикальный желобок, а с наступлением теплой погоды весной систематически снимаются направленные под углом 30° к желобку полоски коры и древесины и образуются так называемые подновки. Глубина подновок обычно (3--5) мм. Рана, наносимая дереву при подсочке, называется каррой.

Из перерезанных смоляных ходов живица, находящаяся под давлением (10-- 20) атмосфер, вытекает в подновки и по желобку направляется в приемник. После нанесения четырех-пяти подновок из конического приемника стальной лопаточкой выбирают живицу. Для увеличения выхода живицы применяют химические стимуляторы (хлорную известь или серную кислоту), которыми обрабатывают свежевскрытую поверхность древесины.

Подсочка ели ведется путем нанесения карр в виде узких продольных полос. Для получения живицы из лиственницы просверливают каналы вглубь ствола до встречи с крупными смоляными «карманами», которые часто образуются в нижней части ствола. Лиственничная живица высоко ценится и применяется в лакокрасочной промышленности для изготовления лучших сортов лаков и эмалевых красок. Пихтовая живица добывается из «волдырей», образующихся в коре. Живицу из проколотых «волдырей» выдавливают в переносные приемники. Пихтовая живица напоминает по своим свойствам канадский бальзам и находит применение в оптике, микроскопической технике и тому подобное.

В наибольших количествах добывается сосновая живица, которая представляет собой прозрачную смолистую жидкость с характерным сосновым запахом. На воздухе живица твердеет и превращается в хрупкую белесоватую массу -- баррас. Полученная в результате подсочки сосновая живица содержит примерно 75 % канифоли и 19 % скипидара, остальное составляет вода. Живицу можно рассматривать как раствор твердых смоляных кислот (канифоль) в жидком терпентинном масле (скипидар). Переработка живицы осуществляется на канифольно-терпентинных заводах и заключается в отгонке с водяным паром летучей части -- скипидара. Остающаяся нелетучая часть представляет собой канифоль.

Скипидар и канифоль можно получать путем экстракционной переработки пневого осмола -- ядровой части сосновых пней, обогатившихся смолой за счет отгнивания малосмолистой заболони. В качестве растворителя чаще всего используют бензин. Полученный экстракт подвергают разгонке. Растворитель и скипидар отгоняются, а канифоль остается. Экстракционные продукты уступают по качеству скипидару и канифоли, полученным из живицы. Скипидар находит широкое применение как растворитель в лакокрасочной промышленности, для производства синтетической камфоры и других продуктов. Камфора в больших количествах используется в качестве пластификатора в производстве целлулоида, лаков и кинопленки.

Основной потребитель канифоли -- мыловаренная промышленность, где она используется для изготовления хозяйственного мыла. В большом количестве используется канифольный клей для проклейки бумаг. Глицериновый эфир канифоли вводят в состав нитролаков для придания пленке блеска. Канифоль используется для приготовления электроизоляционных материалов, в производстве синтетического каучука и др. Большое промышленное значение имеет камедь лиственницы. Камедь экстрагируется из измельченной древесины кислой водой (концентрация уксусной кислоты 0,2 %) при температуре 30°. После упаривания до концентрации (60--70) % получают товарный продукт. Применяют ее в текстильном производстве для изготовления красок, в полиграфической, бумажной промышленности.

Понятием дубильные вещества или танниды объединяются все вещества, которые обладают свойствами дубить сырую кожу, придавая ей стойкость против гниения, эластичность, способность не разбухать. Наиболее богата дубильными веществами древесина ядра дуба от 6 до 11 % и каштана от 6 до 13 %. В коре дуба, ели, ивы, лиственницы и пихты содержится от 5 до 16 % таннидов. В наростах на листьях дуба -- галлах содержится от 35 % до 75 % таннидов (одной из разновидностей дубильных веществ). В листьях и корнях бадана содержание таннидов составляет (15-25) %.

Танниды растворимы в воде и спирте, обладают вяжущим вкусом, при соединении с солями железа дают темно-синюю окраску, легко окисляются. Дубильные вещества экстрагируют горячей водой из измельченной древесины и коры. Товарным продуктом является либо жидкий, либо сухой экстракт, который получают после упаривания раствора в вакуум-аппарате и сушки. Из древесных растений можно получать также эфирные масла, лакторезины и красящие вещества.

Эфирные масла относят к группе терпенойды (изопренойды) - углеводороды построенные из различного количества изопреновых единиц.

Из хвои и шишек разных видов пихты добывают пихтовое масло, представляющее собой прозрачную, бесцветную ароматическую жидкость, быстро испаряющуюся на воздухе. Хвоя сибирской пихты содержит от 0,63 до 3 %, а хвоя кавказской пихты 0,2 % пихтового масла. Пихтовое масло имеет применение в фармацевтическом производстве, в парфюмерии и для приготовления лаков. Летучие эфирные масла хвойных пород сосны, ели, западной туи, обладают свойствами фитонцидности, т. е. способностью убивать микробов, находящихся в воздухе или в воде.

Почки сосны содержат эфирное масло, смолы, крахмал, дубильные вещества, пинипикрин. В хвое много аскорбиновой кислоты, дубильных веществ, а также содержатся алкалоиды, эфирное масло. В живице до 35 % эфирного масла и смоляные кислоты. В медицине почки сосны применяются в виде настоя, настойки, отвара, экстракта как отхаркивающее, мочегонное, дезинфицирующее, противовоспалительное и противоцинготное средство. Почки сосны являются составной частью грудного сбора; в сочетании с хвойными иглами в виде настоя и экстракта могут быть применены для приготовления хвойных ванн. Полипренол -- активный компонент сосновой хвои обладает антисеротонинергическим действием. Из хвойных игл готовят концентраты и настои, применяемые при цинге, а также для лечебных ванн. Экстракт сосновых почек обладает бактерицидными свойствами по отношению стафилококка, шигелл и кишечной палочки. Скипидар входит в состав мазей, линиментов, употребляемых при невралгиях, миозитах, для растираний. Его назначают внутрь и для ингаляций при бронхитах, бронхоэктазах. Деготь обладает дезинфицирующим и инсектицидными свойствами, оказывает местное раздражающее действие. Он используется в виде мазей для лечения кожных заболеваний и ран. Кора содержит дубильные вещества. Живица из коры кедровой сосны содержит скипидар и канифоль.

Лакторезины -- млечные соки некоторых растений, близкие к смолам. К ним относятся каучук и гуттаперча. Каучук добывается из коры дерева Hevea brasiliensis и представляет собою аморфную массу от желтого до темного цвета, растворимую в сероуглероде, хлороформе, эфире и скипидаре. Гуттаперчу получают из некоторых тропических древесных пород (например, Isonandra gutta Hook и других). Из российских пород гуттаперчу содержат в коре корней (до 7 %) бересклет бородавчатый и европейский. Очищенная гуттаперча представляет собой твердую массу бурого цвета, легко растворимую в сероуглероде, хлороформе и скипидаре. Из нее изготавливают клише для рисунков, изоляцию электрических кабелей и другое.

Красящие вещества могут находиться как в древесине, так и в коре, листьях и корнях. В древесине встречаются красящие вещества красного, желтого, синего и коричневого цветов. Из произрастающих в нашей стране пород для окрашивания тканей и пряжи в желтый цвет местное население на Кавказе использует древесину маклюры, шелковицы, скумпии, кору граба, сумаха и хмелеграба, для окраски в красный цвет -- сухую кору крушины, в коричневый -- древесину скумпии, кожуру грецкого ореха и другое.

Химический состав коры деревьев резко отличается от химического состава древесины (ксилемы). Нужно также отметить, что внутренняя и внешняя части коры, имеющие разное функциональное назначение и соответственно строение, существенно отличаются друг от друга и по составу. Но достаточно часто анализ химического состава коры делается без разделения ее на луб и корку.

Отличительной особенностью химического состава коры является высокое содержание экстрактивных веществ и наличие неких специфичных компонентов, не удаляемых нейтральными растворителями. Последовательным экстрагированием растворителями с увеличивающейся полярностью из коры разных видов извлекают от 15 до 55 % ее массы. Следующая обработка однопроцентным раствором NaOH дополнительно растворяет от 20 до 50 % массы. В результате таких поочередных обработок древесная кора теряет от 10 до 75 % собственной массы. При всем этом из коры удаляются не только некоторая часть гемицеллюлоз, но и такие специфические составляющие, как суберин и полифенольные кислоты коры, которые нельзя относить к экстрактивным веществам. Особенности строения и химического состава коры вызывают определенные трудности при ее анализе и требуют модифицирования методик, разработанных для анализа древесины, а именно, введения дополнительных предварительных обработок водным и спиртовым растворами и фоксида натрия. В противном случае наличие суберина и полифенольных кислот может привести к значительному завышению результатов определения холоцеллюлозы и лигнина. Кора если сравнивать с древесиной содержит больше минеральных веществ (1,5-5,0)%. Иногда это обусловлено отложением в коре кристаллов карбонатов. Зольность коры в значительной степени зависит от условий произрастания дерева (состава и влажности почвы и другого.).

Массовая доля холоцеллюлозы в коре приблизительно в два раза меньше, чем в древесине, при этом в лубе ее содержание выше, чем в корке. Целлюлоза в коре, как и в древесине, является главным полисахаридом, но в отличие от древесины ее нельзя назвать преобладающим компонентом коры В литературе для массовой доли целлюлозы в непроэкстрагированных образцах коры приводятся значения от 10 до 30 %.

Как и в древесине, главные гемицеллюлозы коры хвойных пород -- глюкоманнаны и ксиланы, а лиственных -- ксиланы. В стенках пробковых клеток найден глюкан -- каллоза. Каллоза появляется и во флоэме в качестве вещества, закупоривающего ситовидные пластинки. Обращает на себя внимание довольно большая массовая доля уроновых кислот в коре, особенно в тканях луба, что связывают с высоким содержанием пектиновых веществ. С этим согласуется значительно большее количество водорастворимых полисахаридов в коре по сравнению с древесиной Состав пектиновых веществ коры существенно не отличается от состава этих веществ в древесине. Отмечают только более высокое содержание арабинозы.

Как уже подчеркивалось, нужно осторожно относиться к имеющимся в литературе данным по определению лигнина и других компонентов в коре. К примеру, для сосны ладанной (Pinus taeda) интервал результатов определения лигнина в коре весьма широк: от 20,4 до 52,2 %. Различия могут быть обусловлены внедрением различных способов подготовки образцов коры к анализу и проведения самого анализа.

Лигнин в тканях коры распределен менее равномерно, чем в древесине. Внешний слой коры наиболее лигнифицирован, чем внутренний. Наиболее лигнифицированы стенки каменистых клеток. Лигнин также содержится в стенках волокон и некоторых типов паренхимных клеток флоэмы и корки. Распределение лигнина среди разных видов клеток в коре имеет сильные видовые различия. Лигнин коры наиболее конденсирован, чем в древесине этой же древесной породы, что в какой то степени подтверждается данными по делигнификации коры. Кора труднее делигнифицируется, чем древесина.

Характерным компонентом наружного слоя коры является суберин продукт сополиконденсации, главным образом, высших (С16-С24) насыщенных и одноненасыщенных алифатических а, дикарбоновых кислот с гидроксикислотами (последние могут быть дополнительно гидроксилированы). Участие в поликонденсации мономеров с тремя и более многофункциональными группами (карбоксильными, гидроксильными) приводит к образованию сложного полиэфира с сетчатой структурой. Некоторые исследователи допускают существование и простых эфирных связей. В результате суберин невозможно выделить из коры в неизмененном виде, так как он не экстрагируется нейтральными растворителями, а сложноэфирные связи делают его весьма лабильным компонентом. Из коры суберин выделяют в виде субериновых мономеров после омыления водным или спиртовым растворами щелочи и разложения образовавшегося суберинового мыла минеральной кислотой.

Суберин содержится в перидерме, в том числе и в раневой. Он локализуется в пробковых клетках, являясь составной частью клеточной стенки. Пробковые ткани пробкового дуба содержат (42-46) % суберина, бразильского тропического дерева паосанта (Kielmeyera coriacea) -- 45 %, а пробковые клетки березы бородавчатой -- 45 % суберина. Массовая доля суберина во внешнем слое коры изредко превышает (2-3) %, но есть древесные породы, отличающиеся высоким содержанием суберина. В вышеперечисленных древесных породах субериновые мономеры составляют (2-40) % массы внешней части коры. Характерной особенностью пробковой ткани березы -- бересты является накопление наряду с суберином тритерпенового спирта -- бетулина. Состав субериновых мономеров весьма разнообразен. Кроме упомянутых выше дикарбоновых и гидроксикислот, в состав субериновых мономеров входят одноосновные жирные кислоты, одноатомные высшие жирные спирты (до 20 % массы суберина), фенольные кислоты, дилигнолы (димеры фенилпропановых единиц) и другие.

Как уже отмечалось, обработкой предварительно проэкстрагированной нейтральными растворителями коры однопроцентным водным раствором NaOH извлекается до (15-50) % материала, представляющего собой группу фенольных веществ, обладающих кислыми свойствами. Это дало повод назвать их полифенольными кислотами. Однако в них обнаружены не карбоксильные, а карбонильные группы. После осаждения из щелочного раствора лодкислением минеральными кислотами полифенольные кислоты становятся частично растворимыми в воде и полярных органических растворителях. По всей вероятности, «полифенольные кислоты» -- полимерные вещества флавоноидного типа, родственные конденсированным танинам и способные поэтому в щелочной среде претерпевать перегруппировку с появлением карбонильных групп.

Существенные различия в строении и химическом составе коры и древесины обусловливают необходимость раздельной переработки этих составных частей биомассы дерева как с технологической, так и с экономической точек зрения. Однако существующие методы удаления коры (окорки) сопряжены с потерями древесины. В отходах окорки наряду с корой содержится значительное количество древесины, что осложняет химическую переработку такого сырья. Разнообразие представленных в коре химических соединений делает привлекательной идею извлечения наиболее ценных компонентов. Развитие данного направления утилизации коры сдерживается относительно низким содержанием извлекаемых компонентов. Вследствие этого основные направления переработки коры все еще ограничены ее утилизацией как органического материала в качестве топлива, в сельском хозяйстве и т.п. Редкие примеры использования коры отдельных древесных пород для выделения дубильных веществ, производства пробки, получения дегтя (из бересты березы) и выделения из коры растущих деревьев пихты пихтового бальзама не улучшают, к сожалению, общую картину неэффективного использования содержащихся в коре ценных органических соединений.

1.3 Физические свойства

Физическими называют такие свойства древесины, которые наблюдаются при взаимодействии её с внешней средой и не приводят к изменению состава и целостности древесины. Данные свойства характеризуются внешним видом древесины (цвет, блеск, текстура), плотностью, влажностью, гигроскопичностью, теплоёмкостью и другими.

1 Свойства, определяющие внешний вид древесины. Из числа таких свойств отметим её цвет, блеск и текстуру. Цвет древесины чрезвычайно разнообразен. Он зависит от породы дерева и климата. Как правило, древесные породы умеренного пояса имеют бледную окраску, а породы тропического пояса - яркую. Так, древесина сосны, ели, осины, берёзы окрашена слабо, а породы тёплой зоны (дуб, орех, самшит, белая акация) имеют более интенсивную окраску. Интенсивность окраски повышается с возрастом дерева. Древесина меняет свою окраску также под влиянием света и воздуха. Некоторые породы дерева обладают блеском. Блеск древесины зависит от степени развитости сердцевинных лучей. В радиальном разрезе блеском обладают такие породы, как клён, бук, белая акация, красное дерево. Сильно развитые сердцевинные лучи дуба в радиальном разрезе дают блестящие пятна. Текстура древесины представляет собой рисунок в радиальном или тангенциальном разрезе и зависит от строения древесины. Она складывается из ясно различимых крупных сосудов, широких сердцевинных лучей, годовых слоёв, направления волокон. Чем сложнее строение древесины, тем разнообразнее её текстура. Красивой текстурой в радиальном разрезе обладают породы дуба и бука, а в тангенциальном разрезе - ясень, каштан, орех, дуб, лиственница. Запах древесины зависит от нахождения в ней смолы, эфирных масел, дубильных и других веществ. Характерный запах смолы имеют хвойные породы - сосна, ель. Дуб имеет запах дубильных веществ. В свежесрубленном состоянии древесина обладает более сильным запахом, чем после высыхания.

2 Гигроскопичность и влажность. Древесина, имея волокнистое строение и большую пористость от 30 до 80 %, обладает огромной внутренней поверхностью, которая легко собирает водяные пары из воздуха (гигроскопичность). Влажность, которую приобретает древесина в результате длительного нахождения на воздухе с постоянной температурой и влажностью, называется равновесной влажностью. Она достигается в тот момент, когда упругость паров над поверхностью древесины оказывается равной упругости паров окружающего её воздуха. По содержанию влаги различают мокрую древесину - с влажностью до 100 % и более; свежесрубленную - 35 % и выше; воздушно-сухую - (15-20) %; комнатно-сухую - (8-12) % и абсолютно сухую древесину, высушенную до постоянной массы при температуре 100-105 °С. Вода в древесине может находиться в трёх состояниях - свободном, физически связанном и химически связанном. Свободная или капиллярная вода заполняет полости клеток и сосудов и межклеточные пространства. Связанная или гигроскопическая вода находится в стенках клеток и сосудов древесины в виде тончайших гидратных оболочек на поверхности мельчайших элементов, слагающих стенки клеток. Влажность древесины, когда стенки клеток насыщены водой, а полости и межклеточные пространства свободны от воды, называется приделом гигроскопической влажности. Для древесины различных пород она колеблется от 23 до 35 % (в среднем 30 %) от массы сухой древесины. Гигроскопическая вода, покрывая поверхность мельчайших частиц в стенках клеток водными оболочками, увеличивает и раздвигает их. При этом объём и масса древесины увеличиваются, а прочность снижается. Свободная вода, накапливаясь в полостях клеток, существенно не изменяет расстояние между элементами древесины и поэтому не влияет на её прочность и объём, увеличивая лишь массу и теплопроводность.

3 Усушка и разбухание. Усушка древесины с уменьшением её линейных размеров и объёма происходит только при испарении гигроскопической влаги, но не капиллярной. Однако при испарении гигроскопической влаги происходит линейное сокращение и, наоборот, при поглощении гигроскопической влаги - разбухание. Усушка древесины вследствие неоднородности её строения в различных направлениях неодинакова. Вдоль волокон линейная усушка для большинства древесных пород не превышает 0,1 %, в радиальном направлении - (3-6) %, а в тангенциальном - (7-12) %. Это сопровождается возникновением внутренних напряжений в древесине, что может вызвать ее коробление и растрескивание. Коробление может быть продольным и поперечным. При разбухании древесины в результате поглощения воды, пропитывающей оболочки клеток, она увеличивается в объёме. Разбухание древесины неодинаково в различных направлениях: вдоль волокон (0,1-0,8) %, в радиальном направлении (3-5) % и тангенциальном - (6-12) %. При увлажнении, в результате насыщения оболочек клеток водой, древесина увеличивается в весе и объеме. После дальнейшего насыщения древесины водой влага насыщает полости клеток и пространства между ними. При этом вес древесины изменяется. А объём не увеличивается.

4 Плотность и объемная масса. Так как в составе всех древесных пород преобладает одно и тоже вещество - целлюлоза, плотность их древесины примерно одинакова и составляет в среднем 1,54 г/ см3. Объемная масса древесины разных пород и даже одной и той же породы зависит от строения и пористости растущего дерева, изменяющихся от климата, почвы, затененности и других природных условий. У большинства древесных пород в абсолютно сухом состоянии она меньше 1 г/ см3 . С повышением влажности объемная масса древесины увеличивается, поэтому характеристика древесины по объемной массе всегда производиться при одинаковой влажности. В соответствии с ГОСТом объемную массу древесины принято определять при влажности в момент испытания 11-13 %, а также в абсолютно сухом состоянии. По объемной массе при влажности 12 % древесные породы разделяются на группы: малой плотности (540 кг/ м3), средней плотности (550-740 кг/ м3.), высокой плотности (750 кг/м3).

5 Теплопроводность. Теплопроводностью древесины называется ее способность проводить тепло через всю толщу от одной поверхности к другой. Теплопроводность сухой древесины незначительна, что объясняется пористостью ее строения. Коэффициент теплопроводности древесины (0,12-0,39) Вт/(м*град). Полости, межклеточные и внутриклеточные пространства в сухой древесине заполнены воздухом, который является плохим проводником теплоты. Благодаря низкой теплопроводности древесина получила широкое распространение в строительстве. Плотная древесина проводит теплоту несколько лучше рыхлой. Влажность древесины повышает ее теплопроводность, так как вода по сравнению с воздухом является лучшим проводником теплоты. Кроме того, теплопроводность древесины зависит от направления ее волокон и породы. Например, теплопроводность древесины вдоль волокон примерно вдвое больше, чем поперек.

6 Звукопроводность. Свойство материала проводить звук называется звукопроводностью. Она характеризуется скоростью распространения звука в материале. В древесине быстрее всего звук распространяется вдоль волокон, медленнее - в радиальном и очень медленно - в тангенциальном направлениях. Звукопроводность древесины в продольном направлении в 16 раз, а в поперечном в три-четыре раза больше звукопроводности воздуха. Это отрицательное свойство древесины требует при устройстве древесных перегородок, полов и потолков применения звукоизолирующих материалов. Звукопроводность древесины и ее способность резонировать (усиливать звуки без искажения тока) широко используется при изготовлении музыкальных инструментов. Повышенная влажность древесины понижает ее звукопроводность.

7 Электропроводность. Электропроводность древесины характеризуется ее сопротивлением прохождению электрического тока. Электропроводность древесины зависит от породы, температуры, направления волокон и влажности. Электропроводность сухой древесины незначительна, это позволяет применять ее в качестве изоляционного материала. При увеличении влажности в диапазоне от 0 до 30 % электрическое сопротивление падает в миллионы раз, а при увеличении влажности свыше 30 % - в десятки раз. Электрическое сопротивление древесины вдоль волокон меньше в несколько раз, чем поперек волокон, повышение температуры древесины приводит к уменьшению ее сопротивления примерно в два раза.

8 Свойства древесины, проявляющиеся под воздействием электромагнитных излучений. Поверхностные зоны древесины могут эффективно прогреваться с помощью невидимых инфракрасных лучей. Значительно глубже - до (10-15) см - проникают в древесину лучи видимого света. По характеру отражения световых лучей можно оценивать наличие видимых пороков древесины. Световое лазерное излучение прожигает древесину и в последнее время успешно используется для выжигания деталей сложной конфигурации. Ультрафиолетовые лучи проникают гораздо хуже в древесину, но вызывают свечение - люминесценцию, которое может быть использовано для определения качества древесины. Рентгеновские лучи используются для определения особенностей тонкого строения древесины, выявления скрытых пороков и в других случаях. Из ядерных излучений можно отметить бета-излучения, которые используются при денсиметрии растущего дерева. Гораздо шире могут применяться гамма-излучения, которые глубже проникают в древесину и используются при определении её плотности, обнаружении гнилей в рудничной стойке и конструкциях.

1.4 Механические свойства

Механические свойства характеризуют способность древесины сопротивляться воздействию внешних сил (нагрузок). По характеру действия сил различают нагрузки статические, динамические, вибрационные и долговременные. Статическими называют нагрузки, возрастающие медленно и плавно. Динамические, или ударные, нагрузки действуют на тело мгновенно и в полную силу. Вибрационными называют нагрузки, у которых меняются и величина, и направление, Долговременные нагрузки действуют в течение очень продолжительного времени. Под действием внешних сил в древесине нарушается связь между отдельными ее частями и изменяется форма. Из-за сопротивления древесины внешним нагрузкам в древесине возникают внутренние силы. К механическим свойствам древесины относятся прочность, твердость, деформативность, ударная вязкость.

1 Прочность. Прочностью называется способность древесины сопротивляться раздражению под действием механических нагрузок. Прочность древесины зависит от направления действующих нагрузок, породы. Она характеризуется пределом прочности - напряжением, при котором разрушается образец. Существенное влияние на прочность древесины оказывает только связанная влага, содержащаяся в клеточных оболочках. При увеличении связанной влаги прочность древесины уменьшается (особенно при влажности (20-25) %. Дальнейшее повышение влажности за предел гигроскопичности (30 %) не оказывает влияния на показатели прочности древесины. Кроме влажности на показатели механических свойств древесины оказывает влияние и продолжительность действия нагрузок. Поэтому при проведении испытаний древесины придерживается заданной скорости нагружения на каждый вид испытания. Различают основные виды действий сил: растяжение, сжатие, изгиб, скалывание. Предел прочности при растяжении. Средняя величина придела прочности при растяжении вдоль волокон для 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 предела прочности при растяжении вдоль волокон, то есть 6,5 МПа. Поэтому древесина почти не применяется в деталях, работающих на растяжение поперек волокон. Прочность древесины поперек волокон имеет значение при разработке режимов резания и режимов сушки древесины. Предел прочности при сжатии. Различают сжатие вдоль и поперек волокон. При сжатии вдоль волокон деформация выражается в небольшом укорочении. Разрушение при сжатии начинается с продольного изгиба отдельных волокон; во влажных образцах и образцах из мягких и вязких пород оно проявляется как смятие торцов и выпучивание боков, а в сухих образцах и в твердой древесине вызывает сдвиг одной части образца относительно другой. Прочность древесины при сжатии поперек волокон ниже, чем вдоль волокон, примерно в восемь раз. При сжатии поперек волокон не всегда можно точно установить момент разрушения древесины и определить величину разрушения груза. Древесину испытывают на сжатие поперек волокон в радиальном и тангенциальном направлениях. Предел прочности при статическом изгибе. При изгибе, особенно при сосредоточенных нагрузках, верхние слои древесины испытывают напряжение сжатия, а нижние - растяжение вдоль волокон. Примерно по середине высоты элемента проходит плоскость, в которой нет ни напряжения сжатия, ни напряжения растяжения. Эту плоскость называют нейтральной; в ней возникают максимальные касательные напряжения. Предел прочности при сжатии меньше, чем при растяжении, поэтому разрушение начинается в растянутой зоне и выражается в разрыве крайних волокон. Предел прочности древесины зависит от породы и влажности. При изгибе в два раза больше предела прочности при сжатии вдоль волокон. Прочность древесины при сдвиге. Внешние силы вызывающие перемещение одной части детали по отношению к другой, называются сдвигом. Различают три случая сдвига: скалывание вдоль волокон, поперек волокон и перерезание. Прочность при скалывании вдоль волокон составляет 1/5 прочности при сжатии вдоль волокон. Предел прочности при скалывании поперек волокон примерно в два раза меньше предела прочности при скалывании вдоль волокон. Прочность древесины при скалывании поперек волокон в четыре раза выше прочности при скалывании вдоль волокон. Сопротивление древесины скалыванию. Раскалываемостью называется способность древесины под действием клина разделяться на части вдоль волокон. Раскалывание древесины по действию силы и характеру разрушения напоминает растяжение поперек волокон, которое в этом случае является внецентренным, то есть результатом действия растяжения и изгиба. Растяжение может проходить по радиальной и тангенциальной плоскостям. Сопротивление по радиальной плоскости у древесины лиственных пород меньше, чем по тангенциальной. Это объясняется влиянием сердцевинных лучей. У хвойных пород, наоборот, скалывание по тангенциальной плоскости меньше, чем по радиальной. При тангенциальном раскалывании у хвойных пород разрушение происходит по ранней древесине, прочность которой значительно меньше прочности поздней древесины.

2 Твердость. Твердостью называется способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. Твердость торцовой поверхность выше тангенциальной и радиальной на 30 % у лиственных породи на 40 % - у хвойных. На величину твердости оказывает влияние влажность древесины. При изменении влажности на 1 % торцовая твердость изменяется на 3 %, а тангенциальная и радиальная - на 2 %. По степени твердости все древесные породы при 12 % - ной влажности можно разделить на три группы:

А) мягкие (торцовая твердость 38,6 Мпа и менее) - сосна, ель, кедр, пихта, тополь, липа, осина, ольха;

Б) твердые (торцовая твердость от 338,6 до 82,5 МПа) - лиственница сибирская, береза, бук, вяз, ильм, карагач, клен, яблоня, ясень;

В) очень твердые (торцовая твердость более 82,5 МПа) - акация белая, береза железная, граб, кизил, самшит.

Твердость древесины имеет существенное значение при обработке ее режущими инструментами: фрезеровании, пилении, лущении, а также в тех случаях, когда она подвергается истиранию при устройстве полов, лестниц перил.

3 Износостойкость. Износостойкость - способность древесины сопротивляться износу, т.е. постепенному разрушению её поверхностных зон при трении. Испытания на износостойкость древесины показали, что износ с боковых поверхностей значительно больше, чем с поверхности торцевого разреза. С повышением плотности и твёрдости древесины износ уменьшился. У влажной древесины износ больше, чем у сухой.

4 Способность удерживать крепления. Уникальным свойством древесины является способность удерживать крепления: гвозди, шурупы, скобы, костыли и др. При забивании гвоздя в древесину возникают упругие деформации, которые обеспечивают достаточную силу трения, препятствующую выдёргиванию гвоздя. Усилие, необходимое для выдёргивания гвоздя, забитого в торец образца, меньше усилия, прилагаемого к гвоздю, забитому поперёк волокон. С повышением плотности сопротивление древесины выдергиванию гвоздя или шурупа увеличивается. Усилия, необходимые для выдёргивания шурупов (при прочих равных условиях), больше, чем для выдёргивания гвоздей, так как в этом случае к трению присоединяется сопротивление волокон перерезанию и разрыву.

5 Способность гнуться. Технологическая операция гнутья древесины основана на её способности сравнительно легко деформироваться при действии избегающих усилий. Способность гнуться выше у кольцесосудистых пород - дуба, ясеня и других, а из рассеянно-сосудистых - бука. Хвойные породы обладают меньшей способностью к загибу. Гнутью подвергают древесину, находящуюся в нагретом и влажном состоянии. Это увеличивает податливость древесины и позволяет вследствие образования замороженных деформаций при последующем охлаждении и сушке под нагрузкой зафиксировать новую форму детали.