Древесина — это особый материал, получаемый из срубленного и очищенного от коры и ветвей — ствола дерева. Следует заметить, что этот материал является самым широко применяемым и излюбленным в домашних работах (и не только в них) и встречается в каждом доме. Все деревья делятся на лиственные и хвойные, а также кустарники. Хвойные породы характерны для более холодных районов, и они больше окисляют почву и дают ей меньше питания, чем лиственные породы. Главное отличие между хвойными и лиственными породами состоит в том, что лиственные породы в холодное время года скидывают листву, чтобы сберечь энергию, в то время как хвойные (за исключением лиственницы) сохраняют свои иголки в течение всего года. Хвойные породы более древние, и произрастали на земле еще в каменном веке.
Свойства древесины определяются в основном породой дерева, ее строением и тем, к какой части ствола она относится. Для плотничных и столярных видов работ лучше всего применять древесину хвойных пород: она хорошо строгается, прочно склеивается, красится, не коробится и не рассыхается, но сильно скалывается и при обработке выделяет смолу, что является её минусом.
В каждый год жизни дерева образуется одно годичное кольцо. Весной клетки дерева менее плотны и прочны (это ранняя древесина и образуется светлое кольцо), чем летом и осенью (это поздняя древесина и соответственно образуется темное кольцо); кроме того, первые более светлого цвета и более рыхлые. В центральной части ствола расположена сердцевина из рыхлой и мягкой ткани, окруженная кольцами. Ядро находится в середине и отличается наибольшей плотностью, стойкостью против загнивания, а также более темным цветом, чем внешняя часть — заболонь, которая менее ценна, чем ядро. Однако не все деревья имеют такую внутреннюю структуру. Поэтому их классифицируют определенным образом.
Годовые кольца: Весной, когда дерево начинает расти, формируется весеннее дерево. оно имеет крупные клетки с толстыми стенками, обеспечивающие отличные условия для роста и развития. Летом дерево растет медленнее, клетки меньше, с тонкими стенками, формируют внешнюю поверхность ствола. Связь между годовыми кольцами очень прочна. Этот процесс происходит каждый сезон, и дерево становится толще, и появляются все новые годовые кольца. Толщина этих колец зависит от породы дерева и условий произрастания. У лиственных деревьев больше летней древесины, и поэтому плотность лиственных пород, как правило, выше, чем хвойных.
Заболонь и сердцевина: Внешняя часть ствола называется заболонью. Обычно она светлее, чем сердцевина. Заболонь содержит довольно много жидкости. Сердцевина – это внутренняя часть ствола. Она обычно темнее, чем заболонь, потому что в клетках сердцевины содержится смола, жиры и другие вещества. Сердцевина дерева состоит из мертвых клеток. Содержание влаги в сердцевине намного ниже, чем в заболони. Чем старше хвойное дерево, тем крепче его сердцевина. У некоторых пород , например, у ели, сердцевина не темнеет. а такие деревья, как бук или береза не имеют ярко выраженной сердцевины. Поэтому их еще называют деревья с заболонью.
Смоляные каналы: Клетки, вырабатывающие смолу, заполняют определенное пространство, называемое смоляными каналами. Если дерево повреждено, смола вытекает и затягивает поврежденный участок. На некоторых породах деревьях – таких, как вишня, клен и европейский Клен – они выглядят как темные пещерки.
Запах: Породы деревьев, содержащие эфирные масла, смолу и т.д., пахнут. Особенно это чувствуется, если дерево свежеспиленное. Разные породы имеют свой специфический запах – например, сосна пахнет смолой, а дуб – танином. Можжевельник пахнет даже после полного высыхания. А вот, например, бук совсем не имеет запаха, поэтому находит широкое применение для производства предметов для дома. Ваниль для выпечки вырабатывается из лигнина, содержащегося в ели.
Энергоемкость древесины: Более тяжелые породы имеют большую энергоемкость по сравнению с более легкими. В пересчете же на вес разница между энергоемкостью (квт/кг) различных пород небольшая. Как бы то ни было, эта величина во многом зависит от того, сколько влаги содержит дерево.
Термические свойства: дерево хорошо держит тепло. Это широко используется в строительстве. Теплопроводность дерева самая высокая в направлении расположение волокон, и возрастает в зависимости от влажности и плотности. Термические свойства дерева довольно высоки – около 1300 дж/кг градусов Цельсия для абсолютно сухого дерева.
Огнеупорные свойства: Дерево может загореться от пламени, накаленных предметов или от сильного нагревания. Через некоторое время при условии поступления воздуха возгорание может произойти при температуре выше 200 градусов Цельсия, для возгорания от пламени требуется более высокая температура – более 300-400 градусов. Возгорание от накаленных предметов происходит при еще более высокой температуре – 500-600 градусов, возгорание происходит постепенно, а не внезапно. дерево горит медленно практически с одинаковой скоростью (около 0,6-1.0 мм/мин), т.к. формируется слой древесного угля, образующийся дым обычно не ядовит. По мере горения образуется древесный уголь, имеющий довольно низкую теплопроводность и защищающий следующий слой дерева. Поэтому с точки зрения огнезащитных свойств конструкции из крупных бревен предпочтительнее, чем стальные, если древесные опилки оставить без присмотра в куче, они могут накопить такое количество тепла, что произойдет самовозгорание. Причиной этого также может стать окисление смолы.
Ядровые породы: сосна, лиственница, ясень, дуб — имеющие светлую заболонь и темное ядро.
Заболонные породы: белый бук, клен, береза; у этих пород нет темного или ярковыроженного ядра.
Спелодревесные породы: ель, пихта, красный бук, липа; у этих деревьев древесина не делится на ядро и заболонь, но внутренние слои более прочные и спелые, почти как и у ядровых пород.
Плотность: К числу главных свойств древесины относится её плотность. Она определяет многие другие её свойства, в первую очередь прочность. Чем больше плотность, тем древесина прочнее, тяжелее и тверже, но тем сложнее её обработка. Самым легким является бальзовое дерево, его плотность составляет 0,15 т/м3; наиболее тяжелыми и твердыми — бакаут и самшит (1,1 т/м3).
Древесина любой породы имеет свойство коробиться и набухать под влиянием тепла и влажного воздуха; древесина, как говорят, «дышит». Это может происходить в трех направлениях: 1) в продольном направлении (то есть вдоль ствола) древесина «дышит» совсем незначительно, и величина деформации (усушки либо набухания) составляет около 0,1-0,3%, что несущественно для работы; 2) в радиальном направлении — около 5%; это заметная величина; 3) в направлении годовых колец, то есть тангенциально (по касательной) к ним величина усушки может составлять до 10—12%, что очень важно учитывать при обработке древесины.
Влажная древесина быстро загнивает и плохо склеивается: изготовленные из нее предметы коробятся и растрескиваются. Поэтому, целесообразнее всего работать с древесиной такой влажности, которую, она будет иметь в готовом изделии. То есть содержать влаги не более 16% от массы древесины, в то время как, например, в свежесрубленной древесине дуба эта величина составляет примерно 50—70%. Поэтому для получения древесины, пригодной для столярных работ, иногда её выдерживают на свежем воздухе от 1 до 3 лет или сушат в специальных технологических сушилках. Высушенная древесина хорошо обрабатывается, прочно склеивается, красится, не коробится и не рассыхается. Лучше сохнут доски обрезные или строганые.
Приведем краткие сведения об основных свойствах древесины наиболее распространенных пород деревьев.
Сосна. Древесина сосны имеет среднюю плотность, весьма высокую прочность и стойкость против загнивания из-за смоленистости; сравнительно долговечна, умеренно гибка и упруга; раскалываемость умеренная. Сравнительно легко обрабатывается, это один из распространенных поделочных материалов; может применяться как для внутренних, так и для внешних конструкций; очень часто используется для изготовления деревянных сооружений, полов и мебели.
Ель. По прочности и стойкости к загниванию незначительно уступает сосне. Древесина легкая, мягкая, белая; гибкая и эластичная, хорошо выдерживает высокие нагрузки, легко раскалывается, имеет высокую прочность на разрыв. Из-за обилия сучков обрабатывается намного труднее и не столь чисто, как древесина сосны. Малоустойчива к переменному действию влажной и сухой атмосферы. Применяется в строительстве, для различных поделок и изготовления музыкальных инструментов.
Пихта. Имеет очень прямой и стройный ствол. У нее мягкая и легкая древесина, которая умеренно долговечна, обладает высокой прочностью на сжатие и изгиб, легко расщепляется. Из-за отсутствия смоляных ходов, по которым смола проникает во внутренние слои ствола, пихта менее стойка к загниванию, чем ель. Используется везде, как и сосна, и, кроме того, для изготовления музыкальных инструментов.
Лиственница. Ее древесина легкая, она тверже и богаче смолой, чем сосна, отличается высокой прочностью, долговечностью и эластичностью, легко раскалывается; мало дышит. Это самая твердая и долговечная древесина из хвойных пород. Обрабатывается трудно; но хороша для строительных работ. Применяется для тех же целей, что и сосна и в строительстве деревянных домой из сруба.
Кедр. Более стоек к загниванию, чем сосна. Древесина желтоватого или красноватого цвета, легкая, легко режется; используется как строительный материал.
Дуб. Древесина дуба очень твердая, тяжелая, очень прочная и вязкая; стойкая против загнивания, хорошо гнется; исключительно долговечна, мало усыхает и набухает. Хорошо противостоит непогоде и мало изнашивается; очень долго сохраняется под водой. Например, долго пролежавший под водой дуб становится черным; он называется мореным. Часто используется для изготовления инструмента, деревянных пробок, паркетных и дощатых полов, порогов и дверей, резьбы, мебели и гидротехнических сооружений.
Красный бук. Имеет твердую, тяжелую, прочную и вязкую древесину. Она очень легко раскалывается, хорошо противостоит деформациям разрыва и среза. Не очень устойчива к переменному действию влажности и сухости, однако плохо выдерживает длительные нагрузки; сильно дышит. Применяется в основном для изготовления инструмента, деревянных пробок, дощатых и паркетных полов, дверных порогов, лестничных ступеней, фурнитуры, фанеры и для ряда столярных работ.
Белый бук. Очень твердое, тяжелое и вязкое дерево, которое плохо раскалывается; сохраняется только в сухой атмосфере; сильно дышит; малоэластично. Обычно применяется для изготовления инструментов, рубанков, рукояток стамесок, деревянных молотков и садового инвентаря.
Ясень. Его древесина по свойствам и внешнему виду похожа на дуб, только светлее; сравнительно тяжелая и твердая, очень эластичная и вязкая; но, в отличие от него, недолговечная; мало дышит. Хорошо обрабатывается; применяется для изготовления рукояток молотков и топорищ, спортивного инвентаря.
Клен. Древесина плотная, твердая, хорошо обрабатывается. Область применения: детали мебели, музыкальных инструментов, рубанков и паркет.
Береза. Имеет однородную, средней плотности древесину. Используется в мебельном производстве как поделочный материал. Прочная, но особенно сильно коробиться при эксплуатации. Особо ценной является древесина карельской березы, которая идет на отделку мебели.
Липа. Древесина этого дерева однородная и мягкая, легко обрабатывается ножом, стамеской, резаками. Из нее делают фанеру, различные поделки, деревянную посуду, музыкальные инструменты, элементы резьбы.
Ольха. Обладает светлой, краснеющей на воздухе свежеспиленной древесиной, которая хорошо противостоит увлажнению. Применяется для изготовления фанеры, тары, мебели, дверей.
Пиломатериалы: ствол можно распилить на брусья, бруски, доски, обаполы, пластины и четвертины. Пиломатериалы с опиленными кромками называются обрезными, с не опиленными — необрезными.
Брусья: изготовляются толщиной более 100 мм и до 400х400 мм. У них могут быть опилены две, три либо четыре стороны; в этих случаях они называются соответственно двух-, трех- и четырехкантными.
Бруски: имеют толщину 50—100 мм, а ширину — не более двойной толщины. Они могут быть чисто обрезными или иметь оставшуюся нетронутой боковую поверхность бревна — так называемый обзол. Малоформатный брусок называется рейкой.
Доски: бывают обрезные, необрезные и односторонне обрезные толщиной 16—100 мм, шириной до 275 мм и длиной до 6,5 м. Широкую часть доски называют пластью, узкую — кромкой, концевую грань — торцом. Пласть, «смотрящая» на периферию бревна, называется наружной (или правой), а на ядро бревна — внутренней (левой).
Обаполы — это отходы, остающиеся от распиловки бревен. Они имеют вид части цилиндра, отсеченного плоскостью, параллельной оси цилиндра.
Пластины получаются при распиловке бревен пополам вдоль волокна, а четвертины — распиливанием пластин по длине на две равные части.
Древесные материалы: это конструкционные, изоляционные и поделочные материалы, производимые на основе древесины. Технология — горячее прессование древесных опилок, стружек, волокон, которые смешиваются со связующим на основе смол веществом, либо склеивание листов лущеного шпона — тонких листов древесины, получаемых лущением коротких бревен на специальных стенках. Древесные материалы в ряде случаев имеют преимущества по сравнению с натуральной древесиной, в частности, превосходят ее по эксплуатационным свойствам, а также по габаритам. К древесным материалам относятся следующие материалы: фанера, древесно-волокнистые плиты (ДВП), древесно-стружечные плиты (ДСП), древесные пластики.
Фанера. Её склеивают из листов лущеного шпона, причем в смежных слоях волокна древесины расположены перпендикулярно друг к другу. В производстве фанеры используют древесину сосны, ели, лиственницы, березы, бука, клена, граба. Виды фанеры, используемой для различных целей, можно разбить на несколько групп — в зависимости от области применения.
Древесно-волокнистые плиты (ДВП)— это древесный материал, представляющий собой плотно спрессованную в плиты волокнистую массу из измельченной и расщепленной древесины. В зависимости от их плотности различают сверхтвердые (плотность 950 кг/м3), твердые (850 кг/м3), полутвердые (400 кг/м3), изоляционно-отделочные (250-350 кг/м3) и изоляционные (до 250 кг/м3) ДВП. Размеры плит: длина 1200—5500 мм, ширина 1000—2140 мм, толщина 2,5—12 мм. Лицевая сторона ДВП может быть отделана древесной массой тонкого помола с наполнителем и красителем, полимерными пленками и так далее. ДВП с отделанной лицевой стороной — называется оргалитом. Для повышения технических и эксплуатационных качеств в древесную массу добавляют канифоль или парафин (для увеличения влагостойкости), синтетические смолы (для повышения прочности), антисептики. Древесно-волокнистые плиты широко применяются для звуко- и теплоизоляции, изготовления мебели, тары; кроме того, эти плиты используются в качестве декоративного и поделочного материала.
Древесно-стружечные плиты (ДСП) — это такой материал, представляющий собой спрессованные в плиты древесные стружки со связующим веществом, чаще всего синтетическими смолами. ДСП, как и ДВП, классифицируют по их плотности: с очень малой плотностью (350-450 кг/м3), малой (450-650 кг/м3), средней (650-750 кг/м3) и высокой (700-800 кг/м3). Габариты их таковы: длина 2440—5500 мм, ширина 1220—1440 мм, толщина 10—36 мм. Изготовляют ДСП однослойные и многослойные (как правило, в 3—5 слоев). В однослойных ДСП размеры стружки и содержание связующего материала одинаковы по всей толщине плиты. В трех- и пятислойных древесных плитах один или оба наружных слоя состоят из более мелкой стружки и большего по сравнению с внутренним слоем количества связующего вещества. У таких плит гладкая поверхность, и они обладают высокой прочностью. ДСП выпускают необлицованные и облицованные шпоном, бумагой, синтетической пленкой. Облицованные дополнительным материалом называются ламинированным или ЛДСП. Несомненным достоинством ДСП является то, что они хорошо обрабатываются, красятся, склеиваются, что находит применение в производстве мебели, строительных работах, а также в качестве декоративного и поделочного материала. Недостатком ДСП можно назвать низкую влагостойкость и хрупкость.
