Строение и свойства древесины

Древесина, имеющая слоисто-волокнистое строение, неоднородна по своим свойствам, структуре и внешнему виду. Представление о ней дают 3 ее главных разреза.

Основные разрезы

На торцевом разрезе ствола дерева четко видно ядро, образованное из слабосвязанных клеток. Различные деревья имеют разные формы ядра: у дуба оно напоминает звезду, у тополя – пятиугольник, у ольхи – треугольник, а у ясеня – квадрат. 

Вокруг сердцевины располагаются годичные кольца. Они формируются каждый год и делают центральную часть древесины темнее и прочнее. Внутренняя часть (ядро) обычно темнее, а заболонь – светлее. Это характерно для ядровых пород - например, для сосны и ореха. У безъядровых пород, например, у березы или ели, такого различия нет.

На границе между древесиной и корой находится камбий, живой слой клеток, способствующий росту древесины как внутрь, так и наружу. На радиальном разрезе, проходящем вдоль волокон, можно увидеть параллельные линии перерезанных годичных колец, разделенные темными линиями. Особенно хорошо это видно на дубе.

На тангенциальном разрезе, который также проходит вдоль волокон, но на расстоянии от ядра, годичные кольца создают интересный рисунок. Также здесь есть сердцевинные лучи - штриховые или веретенообразные полосы.

Текстура, создаваемая пересечением волокон, годичных колец и сердцевинных лучей, помогает определить породу и ценность древесины. Особенно ярко это выражено у твердых пород (ореха, карельской березы). Такая древесина часто используется для декоративных целей.

Внешний вид и физические свойства древесины

При выборе древесины для изготовления столярных изделий следует обращать внимание на ее породу, текстуру, цвет, блеск, аромат и уровень влажности.

Цвет древесины определяется содержащимися в ней танинами, смолами и красящими веществами. Оттенки цвета у одной породы могут значительно варьироваться в зависимости от:

• места произрастания; 

• почвенных условий; 

• возраста дерева. 

Например, дуб может иметь до 20 различных оттенков, а орех — до 40.

Блеск древесины зависит от ее способности отражать свет. Это определяется плотностью материала и расположением текстурных линий. Дуб и бук отличаются особым блеском. 

Аромат древесины зависит от присутствующих в ней смол и ароматических веществ. Хвойные породы при распиловке выделяют запах скипидара, а сухая древесина — освежающий аромат смолы. Например, дуб имеет выраженный приятный запах, а сырая осина и липа обладают более тяжелым и резким ароматом.

В живом дереве влажность достигает 100%, но при хранении на открытом воздухе она снижается до 15-20% - при этом древесина становится воздушно-сухой. Для использования в помещениях идеальной считается комнатно-сухая древесина с влажностью 8-10%.

В процессе сушки древесины иногда возникают искривления и деформации — дугообразные, винтовые и другие. Это происходит из-за разной степени усадки ядровой и заболонной частей. Скоростная сушка часто приводит к сильному короблению. Особенно это актуально, если процедура проводится неправильно.

Основные свойства древесины:

• Пористость. Она варьируется в зависимости от плотности и типа породы. У хвойных деревьев пористость составляет 46%-81%, а у лиственных — 32%-80%. С увеличением плотности материала пористость уменьшается.

• Теплопроводность. Тепло передается по древесине лучше вдоль волокон, чем поперек. Например, теплопроводность сосны вдоль волокон равна 0,15 Вт/(м•К), а поперек — 0,4 Вт/(м•К). 

Кроме того, древесина различается по своей устойчивости к агрессивным средам, в том числе к слабым растворам щелочей и солей, а также к органическим и минеральным кислотам. Хвойные породы в этом плане превосходят лиственные.

Механические свойства древесины

К механическим свойствам относятся прочность, твердость, модуль упругости и ударная вязкость. Прочность древесины зависит от направления волокон относительно приложенной нагрузки. Эти показатели измеряются в нескольких направлениях:

• при растяжении вдоль волокон,

• при сжатии вдоль и поперек волокон,

• при статическом изгибе,

• при сдвиге,

• при скалывании вдоль и поперек волокон.

Лиственница считается самой прочной среди хвойных пород. Наименьшие значения прочности имеет пихта.