Будова деревини
Деревина це тканина вищих рослин, що служить для проведення води і розчинів мінеральних солей від коріння до листя і інших органів дерева.
Деревина складається з елементарних клітин, різноманітних за розмірами і формою, міцно пов'язаних між собою і має шарувато-волокнисту будову. Уявлення про неї можна отримати, розглядаючи три головних розрізи стовбура: поперечний чи торцевий (площина розрізу перпендикулярна осі стовбура) радіальний (вздовж стовбура через середину), тангентальний (вздовж стовбура на деякій відстані від серцевини). На поперечному розрізі серцевина має вигляд темного (або іншого кольору) плями діаметром 2-5 мм. .Вона складається з м'яких пухких тканин і швидко загниває. На радіальному розрізі серцевина має вигляд прямої або звивистої вузької смуги. Кора покриває дерево і складається з зовнішнього шару і внутрішнього шару - лубу, який проводить воду з органічними речовинами, виробленими в листках, вниз по стовбуру. Кора охороняє дерево від механічних пошкоджень, різких змін температури і інших шкідливих впливів середовища. Між корою і деревиною розташовується дуже тонкий, невидимий неозброєним оком шар - камбій. Він складається з живих клітин, які протягом усього періоду росту відкладають елементи (клітини) в сторону деревини і в бік кори.
Темно зафарбована частина стовбура називається ядром, а світла периферійна частина - заболонню.
У деяких порід центральна частина стовбура дерева, що росте відрізняється від периферійної меншим вмістом води.
Породи, що мають ядро, називаються ядровими. Решта, у яких немає відмінності між центральної і периферичної частиною стовбура ні за кольором, ні за змістом води, називаються безядровими.
На поперечному розрізі стовбура можна бачити концентричні шари, розташовані навколо серцевини. Ці утворення називаються річними шарами і являють собою щорічний приріст деревини. На радіальному розрізі річні шари мають вигляд поздовжніх смуг, на тангентальному –звивистих ліній. Річний шар складається з ранньої та пізньої деревини. Різниця між ранньою і пізньою деревиною чітко виражена у хвойних порід і деяких листяних порід (у дуба, ясеня). від кількості пізньої деревини залежить її щільність і механічні властивості. На поперечному розрізі деяких порід видно неозброєним оком світлі, часто блискучі, спрямовані від серцевини до кори лінії - серцевинні промені Вони є у всіх порід, але добре видимі у дуба, бука, платана, на радіальному розрізі серцевинні промені мають вигляд блискучих широких або вузьких коротких або довгих смужок або рисок; на тангентальному вони схожі на чечевички або мають веретеноподібну форму. Серцевинні промені на радіальному розрізі створюють гарний малюнок, що має практичне значення при виборі деревини.
Класифікація деревних порід
Основні ознаки при визначенні породи: наявність ядра, ширина заболоні і ступінь різкості переходу від ядра до заболоні; ступінь видимості річних шарів, різниця між ранньою і пізньою деревиною; наявність і розміри серцевинних променів; розміри судин; наявність смоляних ходів; їх розміри і кількість. Додаткові ознаки - колір, блиск, текстура (малюнок), щільність і твердість.
Породи деревини
До хвойних порід належать такі, у яких добре помітні річні шари через те, що пізня деревина темніша ніж рання. У хвойних порід немає судин, серцевинні промені дуже вузькі і неозброєним оком не видимі. Деякі хвойні породи містять смоляні ходи. Яскравими представниками хвойних порід є модрина, сосна, кедр, ялина, ялиця і т.д.
До листяних кільце судинних відносяться породи з добре помітними річними шарами. У ранній деревині річних шарів цих порід великі судини утворюють суцільне кільце отворів, добре видиме простим оком; в щільній пізній деревині видно малюнки, утворені скупченнями дрібних судин. Серцевинні промені видно у більшості порід. Ці породи ядрові (дуб, ясен, в'яз, карагачі і ін.)
До листяних розсіяно-судинних відносяться породи, у яких річні шари помітні погано; судини на поперечному розрізі не утворюють суцільного кільця, а розташовані рівномірно по всій ширині річного шару. У деяких порід видно серцевинні промені. До цих порід належать бук, граб, клен звичайний, береза, горіх волоський, груша, чинара (платан східний), самшит, липа, вільха, осика та ін.
Фізико-механічні властивості деревини
Фізичні властивості
До них відносяться: зовнішній вигляд, запах, показники макроструктури, вологість і пов'язані з нею зміни (усушка, розбухання, розтріскування, викривлення), щільність, електро-, звуко- і теплопровідність.
Зовнішній вигляд деревини визначається її кольором, блиском, текстурою і макроструктурою. Колір деревині надають дубильні, смолисті речовини, які знаходяться в порожнинах клітин. Змінюється забарвлення деревини і в результаті ураження її різними видами грибів. У молодих дерев деревина звичайно світліше, ніж у старих. Стійкий кольір мають дуб, груша, біла акація, самшит, каштан. Блиск - це здатність направлено відображати світловий потік. Блиск деревини залежить від її щільності, кількості, розмірів і розташування серцевинних променів, які направлено відображають світлові промені, за рахунок чого і утворюється блиск на радіальному розрізі. Особливим блиском відрізняються бук, клен, ільма, платан, біла акація, дуб.
Текстурою називається малюнок, що отримується на розрізах деревини при перерізанні її волокон, річних шарів і серцевинних променів. Хвойні породи на тангентальному розрізі через різкі відмінності в кольорі ранньої і пізньої деревини мають гарну структуру. Листяні породи з яскраво вираженими річними шарами і розвиненими серцевинними променями (дуб, бук, клен, в'яз, ільм, платан) мають дуже гарну текстуру радіального і тангентального розрізів.
Запах деревині надають смоли, ефірні олії, дубильні і інші речовини. Характерний запах скипидару у хвойних порід -сосни, ялини. Дуб має запах дубильних речовин, бакаут і палісандр -ванілі.
Вологістю деревини називається відношення маси вологи, що знаходиться в даному обсязі деревини, до маси абсолютно сухої деревини, виражене у відсотках.
При висиханні деревини спочатку випаровується вільна волога, а потім зв’язана. При зволоженні волога з повітря просочує тільки клітинні оболонки до повного їх насичення. Подальше насичення деревини із заповненням порожнин клітин і міжклітинних просторів відбувається при вимочуванні, пропарюванні, сплаві, дощі.
Розрізняють такі ступені вологості деревини: мокра - довгий час знаходиться у воді, вологість вища 100%; свіжозрубана вологість 50-100%; повітряно-суха - довгий час зберігалася на повітрі, вологість 15-20% (в залежності від кліматичних умов і пори року); кімнатно-суха - вологість 8-12%(столярна деревина); абсолютно суха - вологість близько 0%(термомодифікована деревина).
Умовна щільність деревини - це відношення маси зразка в абсолютно сухому станна межі гігроскопічності. Зі збільшенням вологості щільність деревини збільшується. Наприклад, щільність деревини бука при вологості 12% - 670 кг / м3, а при вологості 25% -710 кг / м3.
Звукопровідність - це властивість матеріалу проводити звук. Вона характеризується швидкістю поширення звуку в матеріалі. У деревині швидше за все звук поширюється вздовж волокон (5000 м / с), найповільніше в радіальному напрямку (бл. 2000 м / с) і дуже повільно в тангентальному (1500 м / с). Звукопровідність деревини в поздовжньому напрямку в 16, а в поперечному в 3-4 рази більше звукопровідності повітря. Це властивість деревини і її здатність резонувати (підсилювати звук без спотворення тони) використовують у виробництві музичних інструментів. Найкращий матеріал для них - деревина ялини, ялиці кавказької і кедра сибірського.
Електропровідність деревини характеризується її опором проходженню електричного струму. Вона залежить від породи, температури, спрямування волокон і вологості деревини. Електропровідністю сухої деревини незначна, що дозволяє застосовувати її в якості ізоляційного матеріалу.
Механічні властивості деревини
До них відносяться: міцність, твердість, жорсткість, ударна в'язкість і ін. Міцність - здатність деревини чинити опір руйнуванню від механічних зусиль, що характеризуються межею міцності. Основні види дії механічних сил - розтягнення, стиснення, статичний вигин, зсув. Межа міцності при розтягуванні вздовж волокон у окремих порід досягає 176 МПа (акація біла). Середня величина межі міцності на розрив уздовж волокон для всіх порід 130 МПа. Міцність деревини при розтягуванні поперек волокон мала (1/20 частина від межі міцності на розрив уздовж волокон), а при стисканні поперек волокон нижче, ніж уздовж волокон, приблизно в 8 разів. У листяних порід з широкими серцевинними променями (дуба, бука, граба) міцність при радіальному стиску вище в 1,5 рази, ніж при тангентальном; у хвойних, навпаки, міцність вище при тангентальном стисненні. Міцність при сколюванні вздовж волокон становить 1/5 частину від міцності при стисненні вздовж волокон. У листяних порід з широкими серцевинними променями (бука, дуба, граба) сколювання по тангентальной площині на 10-30% вище, ніж по радіальної.
Твердість - це властивість деревини чинити опір впровадженню тіла певної форми. Твердість торцевої поверхні вище твердості бічній поверхні (тангентальной і радіальної) на 30% у листяних порід і на 40% у хвойних. За ступенем твердості всі деревні породи можна розділити на три групи: 1) м'які - торцева твердість 40 МПа і менше (сосна, ялина, кедр, ялиця, ялівець, тополя, липа, осика, вільха, каштан); 2) тверді - торцева твердість 40,1 - 80 МПа (модрина сибірська, береза, бук, дуб, в'яз, ільм, в'яз, платан, горобина, клен, ліщина, горіх волоський, хурма, яблуня, ясен); 3) дуже тверді - торцева твердість більше 80 МПа (акація біла, береза залізна, граб, кизил, самшит, фісташки, хмелеграб, тис).
Ударна в'язкість - здатність деревини поглинати роботу без руйнування.
Розколювання деревини має практичне значення, так як деякі сортименти її заготовляють розколюванням (клепка, обід, спиці, дрань). Опір розколювання по радіальної площині у деревини листяних порід менше, ніж за тангентальної. Це пояснюється впливом серцевинних променів (у дуба, бука, граба). У хвойних, навпаки, розколювання, по тангентальной площині менше, ніж по радіальної.
Здатність деревини утримувати металеві кріплення - важлива її властивість. При вбивання в деревину волокна частково перерізаються або розсуваються і, таким чином, надають на бічну поверхню цвяха тиск, який називають тертям, що утримує цвях у деревині. Опір деревини висмикування шурупів приблизно в 2 рази більше, ніж опір висмикування цвяхів.
