Механические свойства древесины

Ценные породы древесины

Ценные породы имеют более широкое предназначение, чем обыкновенные. Они обладают интересной, красивой фактурой, имеют широкую цветовую гамму, оригинальный узор, высокую плотность. Цветовая гамма древесины используется дизайнерами-строителями для создания декоративных предметов интерьера. Ценные породы намного дороже строительных пород из-за перечисленных художественных качеств.

Редкой и ценной породой дерева является самшит, обладающий приятным, желто-серым цветом древесины.  Он имеет большую прочность, которую можно сравнить с прочностью кости. Из самшита изготовляют деревянные части музыкальных инструментов, гравировальные доски, резные изделия, пуговицы. Гравировка по самшиту получается изящной и ровной, что положительно сказывается на ее качестве.

В далеком XVIII веке в Россию стали завозить древесину из далеких субтропических стран. Пиком моды была мебель, изготовленная из красного дерева махагони, а работы выполняли мастера-краснодеревщики. Такой мебелью были обставлены палаты царских дворцов, а позже и жилища богатой знати. Дерево махагони имеет белую заболонь и контрастное красно-коричневое ядро, что создает очень интересное сочетание и благодатную почву для проявления художественной фантазии мастеров.

Не меньшей популярностью обладало черное эбеновое дерево, имеющее белую заболонь и глянцево-черное ядро. Такие цвета дерева создавали неповторимый художественный контраст, что очень привлекало мастеров-художников, которые мастерили сувениры и всевозможные декоративные изделия. Еще его использовали для производства клавиш для фортепиано, деревянных духовых инструментов, инкрустации. Плотность древесины составляет 1000 кг на 1 куб.м.

К ценным породам относятся также отечественные породы. Это орех, ясень, дуб, ольха, вишня и другие. Список можно продолжить редкими породами деревьев, растущими на отдаленных территориях. Это секвойя, эвкалипт, тис, палисандр и другие.

Все эти породы служат для изготовления предметов интерьера, произведений искусства, дизайнерских украшений, что позволяет наполнить нашу жизнь позитивной энергетикой, положительными эмоциями и чувством умиротворения.

Корневая система акации. Внешний облик

• Белая акация – крупное дерево, которое может вырастать до 30-35 м, однако средняя высота чаще 20-25 м.
• У неё мощнейшая корневая система , что делает её лучшим деревом для создания лесозащитных полос.
• Ствол изрезан глубокими бороздами, цвет – тёмный (серый или коричневый). Ширина его порой достигает одного метра.
• Крона акации густая и раскидистая, кажется кружевной из-за непарноперистых листьев.
• Каждый лист , длина которого 10-25 см, состоит из 9-19 листочков эллиптической формы.
• Цветки акации белой бывают не только белого, но и нежно-розового цвета. Склоняющиеся кисти соцветий издают приятный аромат, за который акация так любима.
• Плоды белой акации – бобы продолговатой формы коричневого оттенка.

Виды древесины хвойных пород

По российским стандартам пиломатериалы изготавливают из 5 видов хвойных пород деревьев, поэтому в этой статье будут рассмотрены именно эти виды.

1. Сосна

Известно до 120 видов
сосны. В России 20% территории занимает сосна обыкновенная, сибирская и
крымская.

Сосна — это хвойное
дерево с длинным и ровным стволом. Деревья вырастают до 40 метров высотой и
имеют ствол диаметром до метра. Кора у дерева красно-бурого цвета с глубокими
бороздками. Период жизни у обыкновенной сосны может составлять до 500 лет.

Сосна и спил

В разрезе у сосны ядро
по цвету не сливается с жёлто-белой заболонью. Годовые кольца хорошо
просматриваются и имеют резкие переходы от ранних и поздних периодов роста.

В текстуре древесины
кроме сердцевидных сосудов и годичных колец через 60-100 см есть «живые» сучки.

Текстура и доска сосны

2. Ель

К семейству Сосновых
относят ель. Существует 50 видов деревьев этой породы. Очень распространена ель
обыкновенная. Посадки из ели занимают большие территории в России. Если на
северном Кавказе произрастает кавказская ель, то в степной полосе России встречается
белая ель.

Возраст деревьев
доходит до 300 лет. Особенностью ели считают её высокую требовательность к
влаге почвы и воздуха. В лесу деревья растут с ровным стволом и отсутствием
сучьев в его нижней части. Высотой дерево вырастает 60 метров, а ствол при этом
может иметь диаметр до 2 метров.

Ель и спил

Безъядровая порода с
немногочисленными смоляными ходами. Срез имеет однородную белую расцветку,
иногда встречается желтоватый или розовый оттенок. Через каждые 30 см
располагаются «мёртвые» мелкие сучки. Древесные волокна с мелкой текстурой и
низкой смолистостью.

Текстура
невыразительная. Изредка на волокнах встречаются «кармашки» со смолой. При
высокой температуре смола вытекает. Часто ель проедает короед, поэтому остаются
отверстия.

Текстура и доска ели

3. Лиственница

В России лиственница
занимает большую часть лесов. Она относится к однодомным растениям семейства
Сосновых. Известно около 14 видов такого дерева. Лиственница единственное
хвойное листопадное дерево. В лесных массивах лиственница вырастает высотой
более 40 метров. Дерево растёт быстро и доживает до 600 лет.

Лиственница и спил

Ядровая порода, у
которой тёмное ядро с красновато-бурым оттенком, занимает 70% ствола. У
заболони белый или желтоватый оттенок. На срезе хорошо различаются годичные
кольца и малочисленные смоляные ходы.

Текстура дерева
напоминает текстуру сосны, но имеет более яркий и декоративный вид. Древесина
тяжёлая, легко колется, имеет запах скипидара.

Текстура и вагонка лиственницы

4. Кедр

Дерево из семейства
Сосновых в России называют сибирской сосной. Кедр включает 4 вида и ценится
древесиной, хвоей и семенами. В России встречаются три вида кедров: сибирский,
кедрач и корейский.

Сосна кедровая
вырастает до 40 метров высотой, а ствол достигает в диаметре двух метров.
Дерево плодоносит до 300лет, а растёт до 500 лет.

Кедр и спил

У ядра кедра
желтовато-розовый или светлый цвет. Желтовато-белая заболонь не имеет резкой
границы с ядром. На срезе выделяются годичные кольца, но при этом переходы
между ранней древесиной и поздней нерезкие, растушёванные.

Текстура кедра
напоминает текстуру сосны, но у неё смоляных ходов меньше, а их размер больше.
Дерево богато эфирными маслами, поэтому при нагревании выделяется
бальзамический аромат, который убивает многие болезнетворные микробы.

Текстура и доска кедра

5. Пихта

В семействе Сосновых
есть вечнозелёное хвойное растение, которое называют пихтой, что в переводе с
карельского означает «смола». Существует 50 видов пихт. В России больше всего
посадок сибирской пихты.

Средняя высота дерева
50 метров, но встречаются экземпляры высотой до 80 метров. Ствол вырастает до
диаметра 0,6 метра. Жизненный период пихты доходит до 500 лет, а цветёт дерево
в возрасте 60 лет.

Кора у дерева гладкая и
ровная, но с возрастом растрескивается. В раннем возрасте деревья не болеют,
так как содержат летучие смолы. На коре есть утолщения, которые называют
желваками. В них содержится густая живица. Это аналог смоляных ходов на стволах
хвойных деревьев.

Пихта и спил

Безъядровая порода
имеет спил, похожий на ель. Между сердцевиной и заболонью нет визуального
различия. Иногда из старых волокон образуется ложное ядро. Древесина белого
цвета. В некоторых случаях появляется жёлтый или бурый оттенок, а у середины
среза буро-коричневый оттенок.

На срезе выделяются
годичные кольца. Есть цветовые различия между возрастами древесины. Мелкие сучки располагаются между крупных сучков, собранных
мутовками.

Текстура дерева длинноволокнистая, поэтому пихта нашла широкое применение в бумажной промышленности.

Текстура и доска пихты

Лиственные породы деревьев

Лиственные породы древесины делятся на твердолиственные и мягколиственные. Древесина таких пород практически не пахнет, а запах усиливается только при свежем срезе древесины и ее обработке. Среди твердолиственных пород наиболее часто используются дуб, береза и ясень. Наиболее часто встречающиеся среди мягколиственных пород — осина и ольха.

Дуб

Дуб чаще всего используется при изготовлении мебели. Дубовая мебель считается самой красивой и прочной, кроме того, плотная древесина позволяет украсить детали рельефной резьбой. Также прочность и твердость древесины способствует изготовлению мелких крепежных, но в то же время прочных соединений. Дуб — одна из немногих пород древесины, из которой можно сделать гнутые детали различного радиуса. Из-за высокого содержания в древесине дубильных веществ дуб считается самой устойчивой к гниению из всех лиственных пород.

Бук

Бук также относится к твердолиственным породам. По своим качествам практически не уступает дубу. Так же хорошо, как дуб, поддается обработке, гнется и пропитывается различными химическими растворами. Это его качество способствует долговечности лакового и красящего покрытия. Но из-за того, что бук сильно коробится при высыхании, подвержен загниванию с образованием червоточин, он мало используется при изготовлении мебели.

Ясень

Ясень чаще всего используется при изготовлении мебели, шпона и паркета. Такое широкое применение ясеня обусловлено, прежде всего, качествами его древесины: прочная, вязкая, долговечная, стойкая к загниванию, с красивым текстурованным рисунком, которая при усушке мало коробится и хорошо гнется при распаривании.

Береза

Береза используется немного реже, чем ясень. Прежде всего, это объясняется малой устойчивостью к загниванию, большой усушкой и подверженностью к короблению. Но сама древесина березы хорошо поддается обработке, дает возможность делать мелкую рельефную резьбу. Кроме того, древесина березы хорошо пропитывается химическими веществами, прекрасно удерживает лаковое покрытие.

Вяз, берест, ильм

Вяз, берест, ильм представляют одну породу. Среди основных качеств, которыми обладает эта порода древесины, можно назвать: плотность, прочность, вязкость и малопористость. При усушке древесина практически не коробится и не трескается. Кроме того, после распаривания древесина может изогнуться так, как вы пожелаете. Но из-за своей плотной и мелкопористой структуры древесина плохо поддается полировке, плохо строгается и окрашивается.

Орех

Орех обладает красивой древесиной и предназначен для отделочных работ. Хорошо обрабатывается, поддается полировке и пропитке химическими веществами. Тяжелая и прочная древесина ореха не поддается короблению и гниению.

Мягкие породы древесины

Осина

Осина обладает мягкой древесиной, в которой мало сучков. Осина хорошо поддается обработке, но из-за ее пористой структуры мелкие детали могут сломаться практически во время их изготовления.

Тополь

Тополь также относится к мягколиственным породам. Из такой древесины получаются красивые небольшие детали и изделия. Но тополь склонен к загниванию, при усыхании коробится и трескается.

Ольха

Ольха из всех мягколиственных пород наиболее часто используется при строительстве домов и при изготовлении мебели. Ольха практически не поддается загниванию, и поэтому она часто используется при строительстве срубов колодцев. Также она хорошо используется при строительстве кладовых — она сама не пахнет и не впитывает запах.

Липа

Липа среди всех мягколиственных пород ценится при изготовлении крупных резных деталей для мебели. Кроме того, это одна из немногих пород древесины, которая не коробится и не трескается при усушке. Липа обладает прочной структурой, которая мало поддается гниению.

Метод Габриэля Янка

Метод измерения твердости Янка отличается от Бринелля тем, что для испытания берется стальной шарик немного большего диаметра (11.28 мм вместо 10 мм по Бринеллю) + замеряют не образовавшуюся в результате падения шарика лунку, а силу, с которой необходимо вдавить шарик в древесину, чтобы он углубился в нее на 50% своего диаметра.

В таблице не приведены диапазоны, в которых находится значение твердости различных видов древесины. Значения по шкале Янка заимствованы из англоязычных источников и соответствуют древесине после атмосферной сушки, ее влажность при этом составляет 12%.

Порода дерева и особенности климатических условий местности, в которой оно растет, в конечном итоге являются определяющими факторами для твердости древесины, поэтому даже внутри одного и того же образца породы бывает колоссальный разброс значений. В Европейских странах и в России твердость обычно указывается в единицах по шкале Бринелля, а в США широко используются данные по шкале Janka.

Свойства и строение
Породы и сорта
Сушка и заготовка
Обработка
Инструменты

Тепловые свойства

  К тепловым свойствам относятся теплоёмкость, теплопроводность, температуропроводность и тепловое расширение.

  Теплоёмкость — это способность древесины аккумулировать тепло. Она увеличивается с увеличением влажности.

  Теплопроводность — свойство, характеризующее интенсивность переноса тепла в материале. Теплопроводность увеличивается с увеличением влажности и плотности. Вдоль волокон теплопроводность в среднем в 2 раза больше, чем поперёк.

  Температуро-проводность — способность древесины выравнивать температуру по объёму.

  Тепловое расширение — это способность древесины увеличивать линейные размеры и объём при нагревании. Коэффициент теплового расширения древесины в 3-10 раз меньше, чем у металла, бетона, стекла.

Береза

Древесина белая с желтоватым или красноватым оттенком. Годичные слои заметны плохо. Сердцевинные лучи видны лишь на строго радиальных разрезах (расколах). Древесина карельской березы вязкая и твердая, легко поддается столярной обработке. Среди лиственных светлых пород ей нет равных по красоте текстуры. Очень высоко ценится в мозаичных работах и как поделочный материал.

В отличие от других пород древесины береза не имеет существенных отличий в свойствах радиального и тангенциального распилов, но очень подвержена влиянию влаги, за что специалисты относят его к так называемым “капризным” породам. Древесина березы прекрасно тонируется, открывая практически неограниченные возможности для дизайна.

При сушке, дерево может искривляться. Древесина после просушки гладкая, с матовым блеском и ее поверхности легко отделываются.

Плотность: 630 кг/м3

Твердость — 2,1–3,6

Метод Юхана Августа Бринелля

Для того, чтобы определить твердость древесины применяют метод Бринелля. Его результатом является числовой показатель, в России и Европе он указывается на древесине и обозначает ее твердость. Суть самого метода состоит в следующем: в небольшой фрагмент исследуемого материала с силой 100 кг вдавливается небольшой стальной шарик диаметром 10 мм. Лунку, которая после этого остается, измеряют. Твердость дерева и показатель на шкале Бринелля тем выше, чем меньше след от шарика.

При выборе паркетного покрытия имеет смысл ознакомиться с тем, какую твердость по шкале Бринелля имеет выбранный материал. В целях увеличения длительности срока службы при изготовлении качественного паркета обычно используется древесина среднего уровня твердости. Перед тем, как совершить окончательный выбор материала для оформления пола, не будет лишним посмотреть характеристики самых популярных древесных пород.

В таблице ниже представлены численные значения твердости наиболее распространенных древесных пород по Бринеллю. Эти сравнительные данные позволяют понять, какой вид древесного материала имеет наибольшую твердость. Самые твердые древесные породы являются и самыми дорогими: как правило, это экзотические сорта дреесины.

Таблица твердости древесины по Бринеллю

Можно сказать, что твердость древесного материала отражает его способность сопротивляться внедрению инородного тела определенной формы. Условно можно выделить три группы деревьев: мягкие, твердые и очень твердые. Показатель торцовой твердости мягких деревьев равен 40 МПа. К твердым относится древесина с торцовой твердостью в диапазоне от 40 до 80 МПа. Очень твердые породы дерева характеризуются торцовой твердостью свыше 80 МПа.

Показатель ударной вязкости отражает то, насколько хорошо древесный материал способен поглощать работу при ударе, сохраняя при этом целостность. Для его определения проводятся испытания на изгиб. Шарик из стали диаметром 2,5 см сбрасывают с высоты 50 см на небольшой образец древесины. Величина образца зависит от значения показателя твердости дерева: чем меньше твердость, тем больше площадь. В среднем показатель ударной вязкости лиственных пород деревьев превышает в 2 раза показатель хвойных пород

Имеет смысл принимать его во внимание и в случаях, когда древесина подвергается систематическому истиранию и используется в изготовлении лестниц и перил, оформлении пола

Ясень

Эта порода считается бюджетным аналогом дуба. Звучит менее благородно, но по качествам ясень уступает незначительно. Впрочем, как и по стоимости, вопреки рекламе и устоявшемуся мнению.

Плотность этой древесины – 700 килограммов на метр кубический – немного ниже, чем у дуба. Но материал также отличается плотностью и стойкостью к воздействию всех разрушительных факторов.

Твердость ясеня, наоборот, выше, чем у дуба: 4,1. Это означает, что дерево способно взять на себя максимальную нагрузку: например, в бизнес-центрах или официальных помещениях, где нужны пол, двери или лестница с особенными эксплуатационными свойствами, ясеню самое место. Именно поэтому по стоимости эта порода почти не уступает дубу.

Ясень считается более эластичным материалом, нежели дуб. Он лучше подвергается обработке, да и работать с ясенем проще.

По эстетическим качествам ясень не уступает дубу: есть масса ярких теплых оттенков. Текстура – крупнее, чем у дуба. При тонировании древесина становится более яркой и выразительной.

Среди минусов ясеня можно выделить то обстоятельство, что материал со временем темнеет. Это обязательно стоит учитывать при выборе цвета древесины. Кроме того, ясень хуже дуба переносит перепады температуры и условия повышенной влажности. Без внимательной заботы этот материал покроется плесенью. А при прямом воздействии высокой температуры древесина засыхает и рассыпается. Следовательно, для влажных помещений вроде ванной, кухни, балкона или бани ясень не подходит.

Переработка

Переработка древесины может осуществляться одним из нескольких способов, среди них:

· химико-механический;

· механический;

· химический.

Механическая технология переработки предусматривает изменение формы строганием, пилением, лущением, фрезерованием, точением, сверлением, раскалыванием, резьбой и измельчением. При механической обработке есть возможность получить товары народного потребления и промышленного назначения.

Древесина может быть подвергнута механическому истиранию, что позволяет получить волокнистые полуфабрикаты. Переработка древесины может вестись по химико-механической технологии. Это позволяет получить промежуточный продукт из материала, однородного по размерам и составу. Поверхность покрывается связующим веществом.

Под воздействием давления и температуры происходит реакция полимеризации связующего, в результате этого промежуточный древесный продукт склеивается. При такой переработке получаются:

· цементно-стружечные плиты;

· древесностружечные материалы;

· столярные изделия;

· фибролит;

· арболит.

Химическая переработка осуществляется методом термического разложения и воздействия: растворителей кислот, щелочей, кислых солей, сернистой кислоты. Эта технология называется пиролизом или термическим разложением. Сырье нагревается при высокой температуре без доступа кислорода. Это позволяет получить продукты в разных состояниях, среди них:

· газообразные;

· жидкие;

· твердые.

Наибольшее практическое значение из них имеет древесный уголь.

Самшит

Этот вечнозелёный кустарник имеет другие названия — зеленичье дерево, шамшит, букс, букшпан, геван. Такое обилие разных имён объясняется древностью породы и широтой ареала произрастания — Центральная Африка (Мадагаскар), Центральная Америка (Куба, Север Мексики), Евразия.

Также как и граб, самшит имеет пышную плотную крону, которая медленно растёт и прекрасно держит форму. В живом виде его применяют в озеленении и парковой архитектуре.

Самшит с древних времён использовали как лекарственное средство в приготовлении отваров и настоев. Сегодня этого не делают из-за высокой токсичности и ядовитости всех частей растения. Особенно ядовиты листья.

Механические свойства древесины:

1. Плотность от 830 кг/м3 (высушенная) до 1300 кг/м3 (свежесрубленная).
2. Твёрдость поперечного среза — 115,5 МПа.
3. Твёрдость по Бриннелю — 3,9 кг/мм2.

ВИКИПЕДИЯ: Ареал самшитов в России постоянно сокращается вследствие рубок. Особенно большие территории самшитовых реликтовых лесов пострадали осенью 2009 года при строительстве олимпийской дороги Адлер — Красная Поляна. Было выкорчевано и закопано несколько тысяч стволов. Самшит колхидский занесён в Красную книгу Российской Федерации.

Пихта

Пихта является самым распространённым видом семейства сосновые в России. Этот вид можно встретить от Приморья до Калининграда.

Пихта сибирская может произрастать вместе с другими хвойными деревьями, реже встречается в лиственных лесах. В то же время может образовывать и чисто пихтовые насаждения.

Этот вид дерева вырастает до 60 метров в высоту. Средняя же высота колеблется от 30 до 50 метров. Продолжительность жизни 150–200 лет. Большое влияние на размеры и продолжительность жизни оказывает место произрастания. Самым высоким представителем этого семейства вступает пихта Нордмана. Растущие в большинстве своём в Краснодарском крае, эти деревья достигают высоты 80 метров. Диаметр самого ствола в нижней части 2 метра. И живут они намного дольше своих сородичей — около 500 лет.

Пихта Нордмана имеет красивую пирамидальную крону. Хвоя блестит и имеет тёмно-зелёную окраску снизу с двумя белыми полосами. Названа в честь профессора Александра фон Нордмана, который в конце XIX века заведовал Одесским Ботаническим садом.

Интересно, что пихта в отличие от России, это самое популярное дерево, которое украшают на Рождество в европейских странах. В российских семьях, как мы знаем, принято украшать ель, в последнее время — сосну. Широко используется человеком в хозяйстве и медицине.

Советуем прочитать: Самые высокие горы планеты.

Почему у разных пород древесины разная плотность?

Такова воля природы. Деревья растут и в жаркой пустыне, и в прохладных болотах, и в любых условиях стараются выжить. В средней полосе, где только зимой или в ветреную погоду приходится нелегко, растения имеют доступ к изобилию питательных веществ в увлажненной, умеренно теплой и вполне удобренной почве. Дерево, ни в чем себе не отказывая, насыщается через корни, камбий быстро разрастается, а волокна наполняются влагой. После сушки такая древесина сильно теряет в весе и, соответственно, в плотности.

Растениям в сложных климатических условиях приходится накапливать жизненно необходимые вещества внутри волокон. Они учатся вырабатывать масла, которые защищают их от засухи и насекомых. Постоянный дефицит и стресс делает деревья не только запасливыми, но и медленно растущими. Минимальное нарастание камбия в течение года делает годичные кольца практически неразличимыми, а недостаток влаги ведет к появлению масел в волокнах, которые не испаряются после усушки.

Промасленность некоторых пород чувствуется пальцами, а иногда и визуально — наприме, если обработать поверхность бруска растворителем:

Разные породы древесины зародились и прижились там, где смогли приспособиться к условиям, и растут в тесной взаимосвязи с окружающей флорой и фауной. Деревья улавливают любые изменения среды, отвечая на них адаптацией в самой структуре, поэтому даже внутри породы, семейства, рода и вида растения могут сильно отличаться друг от друга. В том числе и по плотности.

Эти породы произрастают на одном континенте в похожих погодных условиях, однако под микроскопом их структура сильно отличается:

Подведем итоги

Параметры	Дуб	Ясень
Плотность (кг/м3)	750	700
Прочность	3,7	4,1
Фактура	Яркие годичные кольца	Годичные кольца, перетекающие в волнистый узор
Оттенок	Благородный коричневый, бурый	Коричневый, бурый, молочный, серо-коричневый
Сфера применения	Универсальный	Идеален для пола и мебели
Долговечность	Может служить веками при правильном уходе. Со временем темнеет под лаком.	Всегда темнеет со временем, древесина восприимчива к солнечным лучам
Обработка	Подвергается любой обработке	Не любит морения, быстро темнеет под прозрачным лаком
Цена	Высокая	Немного дешевле дуба

Ясень и дуб можно назвать практически идеальными материалами для интерьера, поэтому и стоят они соответствующе. Оба материала прочны, качественны, износостойки и эстетически очень привлекательны. Они даже похожи внешне. Различить доски ясеня и дуба можно разве что по оттенку древесины: у ясеня она заметно светлее, чем у дуба. Кстати, если дуб можно долго морить до глубоких оттенков, то ясень для морения вообще непригоден: при воздействии раствора он приобретает сероватый оттенок, непривлекательный на вид.

Это, к слову, один из немногих способов проверить настоящую породу древесины, если есть опасение, что продавец выдает ясень за дуб.

К спискуСледующая статья