Виды, строение и свойства древесины
В каждый год жизни дерева образуется ОДНО годичное кольцо. Весной клетки дерева менее плотны и прочны (ранняя древесина), чем летом и осенью (поздняя древесина); кроме того, первые более светлого цвета. В центральной части ствола расположена сердцевина из рыхлой 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 следующим образом.
Ядровые: сосна, лиственница, дуб, ясень — имеющие светлую заболонь и темное ядро.
Заболонные: белый бук, клен, береза; у этих пород нет темного ядра.
Спелодревесные: ель, пихта, красный бук, липа; у этих деревьев древесина не делится на ядро и заболонь, но внутренние слои более прочные и спелые, как и у ядровых пород.
К числу важных свойств древесины относится плотность. Она определяет многие другие ее свойства, в первую очередь прочность. Чем больше плотность, тем древесина прочнее, тяжелее и тверже, но тем сложнее ее обработка. Самым легким является бальзовое дерево, его плотность составляет 0,15 т/м3; наиболее тяжелыми — 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 (т. е. вдоль ствола) древесина дышит очень мало, и величина деформации (усушки либо набухания) составляет 0,1-0,3%, что несущественно для работы;
2) в радиальном направлении — около 5%; это заметная величина;
3) в направлении годовых колец, т. е. тангенциально (по касательной) к ним величина усушки может составлять 10—12%, что очень важно учитывать при работе с деревом.
Влажная древесина быстро загнивает, плохо склеивается; изготовленные из нее предметы коробятся, растрескиваются. Поэтому целесообразнее всего работать с древесиной такой влажности, которую она будет иметь в готовом изделии, т.е. содержать влаги не более 18% от массы древесины, в то время как, например, в све-жесрубленном дубе эта величина составляет 50-70%. Поэтому для получения древесины, пригодной для столярных работ, ее выдерживают на свежем воздухе от 1 до 3 лет. Высушеннаядревесина хорошо обрабатывается, прочно склеивается, красится, не коробится и не рассыхается. Лучше сохнут доски обрезные и строганые.
А теперь приведем краткие сведения об основных свойствах древесины наиболее распространенных пород деревьев.
Сосна. Древесина сосны имеет среднюю плотность, весьма высокую прочность и стойкость против загнивания; сравнительно долговечна, умеренно гибка и упруга; раскрываемость умеренная. Сравнительно легко обрабатывается, это один из лучших поделочных материалов: может применяться как для внутренних, так и для внешних конструкций; особенно часто используется для изготовления деревянных сооружений, полов и мебели.
Ель. По прочности и стойкости к загниванию несколько уступает сосне. Древесина легкая, мягкая, белая; очень гибкая и эластичная, выдерживает высокие нагрузки, легко раскалывается, имеет высокую прочность на разрыв. Из-за обилия сучков обрабатывается труднее и не столь чисто, как древесина сосны. Малоустойчива к перемен ному действию влажной и сухой атмосферы. Применяется в строительстве, для различных поделок и изготовления музыкальных инструментов.
Пихта имеет прямой стройный ствол. У нее легкая и мягкая 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 так же, как и сосна, и, кроме того, для изготовления музыкальных инструментов.
Лиственница. Ее древесина легкая, она тверже и богаче смолой, чем сосна, отличается высокой прочностью и эластичностью, легко раскалывается; мало дышит. Это самая твердая и долговечная древесина из хвойных пород. Обрабатывается трудно; хороша для строительных работ. Применяется для тех же целей, что и сосна.
Кедр. Более стоек к загниванию, чем сосна. Древесина желтоватого или красноватого цвета, легкая, легко режется; используется как строительный материал.
Дуб. Его древесина твердая, тяжелая, очень прочная и вязкая; стойкая против загнивания, хорошо гнется; исключительно долговечна, мало усыхает и набухает. Хорошо противостоит непогоде и мало изнашивается; сколь угодно долго сохраняется под водой. Долго пролежавший под водой дуб становится черным; он называется мореным. Часто используется для изготовления инструмента, деревянных пробок, паркетных и дощатых полов порогов и дверей, мебели и гидротехнических сооружений.
Красный бук имеет твердую, тяжелую, прочную и вязкую древесину. Она легко раскалывается, хорошо противостоит деформациям разрыва и среза. Не очень устойчива к переменному действию влажности и сухости, 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. Это 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 и деревянных молотков.
Ясень. Его древесина по свойствам и внешнему виду похожа на дуб: 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 т. д.
Береза имеет однородную, средней плотности древесину. Используется в мебельном производстве как поделочный материал. 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.
Ольха обладает светлой, краснеющей на воздухе древесиной, которая хорошо противостоит увлажнению. Применяется для изготовления фанеры, тары, мебели.
Пиломатериалы. Ствол можно распилить на брусья, бруски, доски, обаполы, пластины и четвертины. Пиломатериалы с опиленными кромками называются обрезными, с неопиленными - необрезными.
Брусья (рис. 2) изготовляются толщиной более 100 мм и до 400x400 мм. У них могут быть опилены две, три либо четыре стороны; в этих случаях они называются соответственно двух-, трех- и четырехкантными.
Бруски (рис. 3) 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.
Древесные материалы (ДМ). Это конструкционные, изоляционные и поделочные материалы, производимые на основе древесины. Технология — горячее прессование древесных опилок, стружек, волокон, которые смешиваются со связующим веществом, либо склеивание листов лущеного шпона — тонких листов древесины, получаемых лущением коротких бревен на специальных стенках.
ДМ в ряде случаев имеют преимущества по сравнению с натуральной древесиной, в частности, превосходят ее по эксплуатационным свойствам, а также по габаритам.
К ДМ относятся следующие материалы: фанера, древесно-волокнистые плиты (ДВП), древесно-стру-жечные плиты (ДСП), древесные пластики.
Фанера. Этот вид ДМ 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 (таблица 1).
Древесно-волокнистые плиты - это древесный материал, представляющий собой 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 т. п. ДВП с отделанной лицевой стороной называется оргалитом. Для повышения 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 ДМ, представляющий собой спрессованные в плиты древесные стружки со связующим веществом, чаще всего синтетическими смолами. ДСП, как и ДВП, классифицируют по нх 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).
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 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.
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.