Общие сведения о древесине. Виды распилов

СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ И ОСНОВНЫЕ ВИДЫ РЕВЕСНОЙ ПРОДУКЦИИ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ДРЕВЕСИНЕ

Древесина — материал, состоящий из клеток-волокон, имеющих трубчатую форму и направленных вдоль ствола. Поэтому древесина обладает такими достоинствами, как высокая прочность, упругость, малая плотность, малый вес, низкая теплопроводность, стойкость к воздействию химически агрессивных сред, природной декоративностью, простотой обработки.

Строение древесины. Основной частью дерева является ствол, который дает 60—90% деловой древесины. Тонкую часть ствола называют вершиной, толстую — комлем. Древесину ствола используют в виде бревен или распиливают на бруски и доски.

Строение древесины видно на ее поперечном разрезе, на котором отчетливо выделяются сердцевина, кора и годичные слои (рис. 1.1). Строение древесины необходимо рассматривать на трех главных разрезах ствола — поперечном, радиальном и тангенциальном (рис. 1.2).

На различных разрезах древесины годичные слои имеют различный вид:

  • • на поперечном разрезе — концентрических окружностей;
  • • на радиальном — продольных полос;
  • • на тангенциальном — извилистых конусообразных линий.

Рис. 1.1. Строение древесины: Рис. 1.2. Основные разрезы ствола:

1 — сердцевина; 2 — сердцевинные 7 — поперечный (торцевой); 2 — ради-лучи; 3 — ядро; 4 — камбий; 5 — лу- альный; 3 — тангенциальный

бяной слой; 6 — кора; 7 — годичные кольца; 8 — заболонь

Также на поперечном разрезе можно увидеть светлые, направленные от сердцевины к коре линии — сердцевинные лучи. У одних пород древесины (дуб, бук) эти линии ярко выражены, у других (сосна, липа и др.) — чуть заметны.

Породы древесины, у которых сердцевинные лучи ярко выражены, считаются более ценными в декоративном отношении.

Темноокрашенная часть ствола называется ядром, а светлая периферическая — заболонью.

Молодые деревья всех пород не имеют ядра и состоят из заболони. Лишь с течением времени образуется ядро за счет перехода заболонной древесины в ядровую. Ядро формируется путем отмирания живых клеток, закупорки водоотводящих путей, отложения дубильных веществ, смол, углекислого кальция. В результате этого меняются физико-механические свойства древесины. Переход от заболони к ядру может быть резким или плавным. Когда центральная часть ствола содержит меньшее количество влаги, древесину называют спелой, а породы — спелодревесными.

Породы, имеющие ядро, называют ядровыми. Остальные породы, у которых нет различия между центральной и периферической частью ствола ни по цвету, ни по содержанию влаги, называют заболонными (безъядровыми). По качеству ядровая часть древесины значительно превосходит заболонную, что оказывает влияние на область ее применения.

Сердцевинные лучи и годичные слои образуют текстуру древесины, представляющую собой характерный для различных пород рисунок. Ширина годичных слоев зависит от породы, условий роста, положения в стволе. У одних пород (быстрорастущих) годичные слои широкие (тополь, ива), у других — узкие (самшит, тис). Большое влияние на текстурный рисунок оказывают красящий пигмент, а также разница в цвете ранней и поздней древесины.

Породы древесины подразделяются на хвойные и лиственные.

Хвойные породы. Древесина хвойных пород имеет меньшую плотность, а следовательно, она легче обрабатывается и выше ее теплосберегающие свойства. Древесина хвойных пород характеризуется ярко выраженным очертанием годовых слоев. К группе хвойных пород относятся следующие виды: сосна, лиственница, ель, пихта, кедр и пр.

Лиственные породы. Лиственные породы делят на кольцево-сосудистые и рассеянно-сосудистые. Имеющиеся у лиственных пород сосуды (трубки, каналы разных диаметров), предназначенные для проведения воды, на торцовом разрезе видны в виде отверстий. Сосуды бывают крупные, хорошо видимые, и мелкие, не различимые невооруженным глазом.

Крупные сосуды расположены в ранней древесине годичных слоев и на поперечном разрезе образуют сплошное кольцо. Это относится к кольцево-сосудистым лиственным породам. У рассеянно-сосудистых лиственных пород мелкие и крупные сосуды равномерно распределены по всей ширине годичного слоя. Годовые слои у первой группы пород хорошо видны на всех разрезах. К группе лиственных пород относятся следующие виды: дуб, береза, липа и др.

Распиловка и пиление древесины

Древесина является ценным природным материалом, который создан самой природой. Люди много столетий пользуются этим замечательным сырьем для стройки домов, создания мебели, декоративных предметов интерьера, а также применяют его в промышленных целях. По этим причинам грамотная обработка срубленного ствола представляет собой крайне важную задачу. Распиловка и строгание древесины – наиболее важные операции с деревом. В этой статье мы расскажем о том, что такое распиловка древесины и какие существуют типы пиления.

Распиловка бревна – это процесс превращения ценного природного сырья в пиломатериал. При пилении древесины различными методами можно получить различных размеров пиломатериал. Для получения качественной продукции нужно выбирать качественные, ровные бревна, не поврежденные вредителями.

Виды распила древесины

Качество конечного продукта зависит от большого числа факторов – сорта древесины и качества исходного сырья, профессионализма работников, правильной сушки. Однако есть еще один немаловажный аспект – это метод распила лесоматериалов.

Различают такие методы распила:

  • тангенциальный
  • радиальный
  • рустикальный
  • продольный
  • поперечный.

Рустикальный – это распил, который выполняется под острым углом к направлению волокон. Такой метод применяется в изготовлении пиломатериала для рустикального напольного покрытия, которое можно назвать самым неоднородным и оригинальным по узору и оттенку.

В ходе тангенциального распила плоскость разреза пролегает по касательной к годичным слоям материала на определенном расстоянии от сердцевины. Поскольку волокна древесины, чаще всего, расположены в различных направлениях, то на поверхности получается естественный узор в форме причудливых “арок”, “завитушек”, “колец”. Структура доски при таком варианте распила отличается неоднородностью, могут присутствовать древесные поры. По окончанию тангенциального распила доски отличаются повышенным коэффициентом усушки и разбухания. Также эта схема распиловки бревна дает возможность повысить коэффициент полезного выхода, что становится причиной снижения себестоимости конечного продукта.

Пиление заготовок из древесины радиальным методом осуществляется перпендикулярно годовым кольцам. Таким образом, получается однородная доска с наименьшими промежутками между годовыми слоями. При этом создается привлекательный рисунок, а также повышается прочность пиломатериала. Радиальные материалы характеризуются высокой сопротивляемостью деформации и износоустойчивость. Также такие доски имеют более низкие показатели усушки и разбухания в сравнении с пиломатериалами тангенциального распила. Поэтому готовые изделия, к примеру, паркетная доска, половая доска, блок-хаус, вагонка, практически не растрескиваются на лицевой части, а вот материалы тангенциальной распиловки подвержены таким явлениям. Клееный брус создают только из досок радиального и полурадиального распила, потому что механические и геометрические параметры находятся в прямой зависимости от сопротивления волокон. Данное сопротивление растет во время склеивания пластей с разнонаправленными годовыми кольцами под углом наклона не более 45°.

Из цельного бревна можно получить лишь 10-15% радиальных досок. Поэтому они имеют высокую стоимость. Самые лучшие показатели демонстрирует материал, имеющий угол между годичными слоями и плоскостью распила от 80 до 90 градусов.

Пиление древесины поперек волокон

Технология пиления древесины поперек волокон – это наиболее распространенный метод обработки лесоматериалов в столярном деле. Вместе с тем такое пиление можно назвать самым простым. Продольное пиление древесины требует намного больше усилий и определенных навыков.

Инструменты для поперечного распила лесоматериалов выбирают в зависимости от необходимой точности, объема работы и условий, имеющихся в каждой отдельно взятой мастерской. Можно воспользоваться:

  • электрической дисковой пилой. Она делает аккуратные и быстрые пропилы. Для бытового использования отлично подойдет модель с мотором мощностью 1000 Вт и сечением диска 180 мм. Большая часть дисковых пил имеют в комплекте комбинированное лезвие, которое можно применять для реализации самых разных работ. Зубцы этого лезвия представляют что-то среднее между зубцами поперечной и продольной пил. Для долгой работы лучше взять лезвие, которое покрыто карбидом. Стоимость у него более высокая, но тупится в 10 раз дольше
  • стуслом и шипорезной пилой. Они используются для чистовой обработки. Такими инструментами можно сделать наиболее точные пропилы
  • циркулярной электропилой
  • поперечной пилой. При покупке обратите внимание на то, что зубцы такого инструмента должны быть попеременно разведены влево и вправо от самого полотна. Они должны быть хорошо заточены и быть скошенной формы. Наиболее популярной можно назвать пилу с 10 зубьями на 25 мм полотна. При количестве зубьев 8, пила будет пилить быстрее, однако создавать грубые пропилы.

Пиломатериал. Виды и сорт. Распил и обработка. Особенности

Пиломатериал – это продукт пиления, получаемый в результате роспуска древесного ствола с помощью циркулярной, цепной или ленточной пилы. Его эксплуатационные качества зависят в первую очередь от применяемой древесины, а также сезона ее заготовки, степени поражения грибками или насекомыми. Наибольшей прочностью и устойчивостью обладают пиломатериалы из заготовленного зимой леса, когда в стволе дерева прекращено движение сока.

Технология распила

Одним из ключевых критериев, определяющий внешний вид и прочность пиломатериала, является применяемая технология распила.

Существует 5 вариантов распиловки:
  1. Поперечный.
  2. Рустикальный.
  3. Радиальный.
  4. Тангенциальный.
  5. Смешанный.

Поперечная распиловка предусматривает пиления ствола дерева поперек волокон. Такой способ применяется достаточно редко, поскольку позволяет получить короткий пиломатериал. Однако он является распространенным при производстве художественного паркета. Кроме этого по такой технологии делают кухонные разделочные доски.

Рустикальный способ распиловки предусматривает спил дерева под острым углом к волокнам. Он применяется для изготовления напольного покрытия сорта Рустик. При таком способе на поверхности спила просматривается неровный зазор древесных волокон, что имеет интересный декоративный эффект.

Радиальным распилом пиломатериал приобретает привлекательный внешний вид с ровными древесными волокнами. При этом не просматривается сердцевидное строение ствола. Материалы, полученные радиальным способом, имеют высокую устойчивость к деформации. При таком распиле инструмент проходит через сердцевину бревна под прямым углом до годовых колец. Это позволяет получать срез с однородной текстурой и минимальным расстоянием между кольцами.

Как следствие открывается небольшое количество капилляров, поэтому материал практически не разбухает и не усыхает. Степень изменения его габаритов при колебании влажности и температуры составляет не более 0,2%. Именно по этой причине пиломатериал радиального распила широко используется при изготовлении дорогого напольного покрытия, такого как паркет. Высокая стоимость радиальных досок объясняется тем, что фактически их выход даже из очень качественного бревна составляет порядка 30%.

Тангенциальный распил позволяет получить доску с привлекательным узором, составленным кольцами и арками. Он является практически симметричным. Такой вариант распила получается при пилении параллельно слоям годичных приростов. При выполнении тангенциального разделения ствола режущий инструмент проходит по касательной относительно годовых слоев бревна. При этом не затрагивается сердцевина ствола. Получаемые в результате волнообразный рисунок имеет четко выделенные кольца.

Читайте также:  Пеноплекс – особенности, преимущества и область применения

Недостаток способа распила заключается в более высокой степени усушки и разбухания материала при изменении условий влажности окружающей среды. При этом обеспечивается возможность получения большего количества пиломатериала из одного ствола, что позволяет уменьшить его фактическую стоимость. Тангенциальный распил не применяется при изготовлении строительных материалов, которые будут использоваться как несущие конструкции, поскольку существует высокая вероятность их коробления.

Также большим спросом пользуется смешанный способ распиловки, поскольку позволяет получить из одного бревна максимальное количество качественных материалов, минимизируя отход.

Как отличить пиломатериал по способу обработки

При сборке различных конструкций удобство работы с пиломатериалами зависит в первую очередь от способа обработки используемой доски. Чем выше качество обработки, тем шире возможность использования материала.

По способу обработки пиломатериалы бывают:
  • Необрезные.
  • Обрезные.
  • Строганные.

Необрезные – это самые дешевые доски, которые имеют необработанные неровные стороны. Их используют для создания различных черновых конструкций, поскольку присутствие только нескольких срезанных поверхностей не позволяет состыковать элементы между собой.

Обрезной имеет прямоугольную форму с углами по 90 градусов. Такая доска сначала распущена вдоль по бревну, после чего в ней срезаются боковые части для подравнивания. Благодаря такому подходу обрезные пиломатериалы имеют правильную геометрию, поэтому могут применяться для производства практически любых деревянных конструкций.

Строганные – это обрезные доски, имеющие абсолютно гладкую поверхность. Она достигается благодаря строганию, которое может выполняться вручную или с помощью рейсмуса. После строгания древесина становится очень гладкой, поэтому от нее невозможно загнать занозу под кожу. Материал применяется для изготовления мебели, окон и других сложных элементов.

Виды пиломатериалов по форме
Форма пиломатериалов является определяющим фактором их применения. Существуют следующие формы:
  • Брус.
  • Брусок.
  • Доска.
  • Шпалы.
  • Обапол.
  • Горбыль.

Брусом является обрезанное со всех сторон бревно, которое в результате такой обработки приобрело квадратную или прямоугольную форму. Это тяжелый крепкий элемент, который применяется для строительства домов, обустройства стропильной системы, а также используется при сборке окон, лестниц. Брусом могут называться пиломатериалы имеющие толщину более 100 мм.

Брусок – это меньший аналог бруса с толщиной до 100 мм. Он широко используется при сборке мебели, для монтажа гипсокартона, устройства обрешетки для набивания полов, кровельных материалов. Бруски могут иметь как квадратную, так и прямоугольную форму сечения.

Доска является тонким пиломатериалом, у которого показатель ширины существенно превышает толщину. Она производится путем распила бревен или крупного бруса. Благодаря большой ширине применение такого материала позволяет выполнять монтажные работы быстрее. Из доски склеиваются столярные щиты, ее используют для настила пола и так далее.

Шпалы представляют собой брус, стороны которого могут быть обрезанными ровно или иметь форму со скругленными боковинами. Такой пиломатериал получил свое название благодаря его использованию в качестве монтажных элементов для укладки рельсов.

Обапол – это не черновой материал, у которого качественно распиленной является только внутренняя сторона. Противоположная плоскость скруглена или частично пропилена для улучшения формы элемента. Материал может использоваться для производства заборного штакетника. Также его часто закупают для сооружения опалубки при заливке бетона. Из обапола делают строительные леса для выполнения реставрационных работ на старых зданиях.

Горбыль является самым дешевым материалом. Его отличительной характеристикой является наличие скругленной поверхности на обратной стороне от спила. Горбыль остается после окончания распиловки древесного ствола. На первый взгляд он является очень похожим на обапол. Однако второй предусматривает точное соотношение толщины доски. В случае с горбылем все обрезки имеют произвольную толщину.

Сорта пиломатериалов
Все материалы, полученные путем распила принято классифицировать на 4 сорта. Чем выше цифра, тем хуже качество:
  • Материал первого сорта является самым визуально привлекательным и крепким. Он может использоваться для выполнения строительных работ, изготовления мебели, лодок. У данного сорта отсутствуют выпадающие сучки, а размер наличествующих не превышает 1 см. Первосортная доска не имеет трещин длиннее 1 см, а также ран полученных еще в период роста дерева. На ней отсутствует плесень и следы механического повреждения, оставленные от врастания инородных предметов.

  • Пиломатериал второго сорта широко применяется при изготовлении мебели. Это очень качественные изделия, в которых нет ослабляющих сквозных трещин. Для таких пиломатериалов характерно наличие не более 3 червоточин на 1 погонный метр. Дерево не имеет трухлявых участков, а также следов воздействия паразитов.
  • Материалы 3 и 4 сорта используется для изготовления черновых конструкций или изделий, для которых визуальная привлекательность не является главным критерием. Пиломатериал 3 сорт часто применяется при сборке тары. Из 4 сорта делают хозяйственные сооружения, а также строительные леса, готовят опалубку для заливки бетона.
Отличия между цельными и срощенными пиломатериалами

Для изготовления материала первого сорта должен применяться практически безупречный ствол дерева, что встречается очень редко. Наличие у выпиленных изделий сучков, а также различных дефектов, влечет снижение механической прочности. Как следствие при дальнейшем высушивании такой доски ее концы сгибаются.

Для решения данной проблемы применяется технология склеивания. Для этого участок доски с сучками или другими дефектами вырезается. Полученные в результате короткие обрезки обрабатываются с помощью специальной фрезерной насадки, делающей волнообразный торец. Обрезки смазываются клеем, и плотно прижимаются торцами до полного застывания. После склейки получается длинный брус или доска без дефектов, способных повлиять на геометрию материала.

Такой стык можно визуально заметить по линиям перехода, поэтому склеенный пиломатериал не может применяться для изготовления мебели или других декоративных изделий. При этом он подходит практически для всего остального, особенно если полученные предметы планируется покрасить непрозрачной краской.

Общие сведения о древесине

Изделия из древесины и древесных отходов

Занятие №22

Древесина относится к одному из весьма распространенных строительных материалов. Древесные материалы применялись в строительстве с глубокой древности. Еще в XII. XIII вв. русскими зодчими были созданы замечательные сооружения из древесины — мосты, стеновые укрепления, великолепные по архитектурной выразительности и долговечности здания. Некоторые из них сохранились и до сих пор как памятники архитектуры.

В XVIII. XIX вв. древесина оставалась одним из основных строительных материалов в России. Основные лесные массивы произрастают в России главным образом в Сибири и на Дальнем Востоке. Это огромная общественная ценность, определяющая климатические условия в стране, сохраняющая здоровье человека.

Древесина обладает рядом положительных свойств:

ü достаточно высокая прочность — при сжатии предел прочности составляет 35. 70 МПа, при растяжении и изгибе пределы прочности, равны 80. 120 МПа;

ü легкость — средняя плотность древесины составляет примерно 400. 600 кг/м3 (у самых распространенных пород— сосны, ели, лиственницы, дуба);

ü низкая теплопроводность (особенно поперек волокон);

ü высокая химическая стойкость в отношении кислот и щелочей;

ü технологичность при использовании: гвоздимость, легкая обрабатываемость, надежная склеиваемость и т. д.;

ü красивый внешний вид.

Сочетание высокой прочности и легкости обеспечивает высокий коэффициент конструктивного качества (ККК) древесины. Этот коэффициент равен отношению предела прочности при сжатии материала к его средней плотности. У древесины этот коэффициент равен 0,7 и выше, тогда как у кирпича 0,06. 0,15, у стали марок 3 и 5 — от 0,5 до 1,0. Высокие показатели ККК у пластмасс.

Текстура древесины – это естественный рисунок, образованный волокнами и слоями древесины и обусловленный особенностями ее структуры. Зависит от расположения древесных волокон, различимости годовых слоев, цветовой гаммы древесины, количества и размеров сердцевинных лучей. По цвету и текстуре определяют породу древесины.

Твердость древесины в первую очередь зависит от породы древесины, а также в большой степени от условий роста дерева, влажности и пр. В пределах одного вида разброс значений может быть весьма значительным. Обычно указываются средние относительные показатели твердости по Бринелю в процентах по отношению к дубу, относительная твердость дуба принимается за 100%.

Твердость по Бринелю определяется вдавливанием в испытываемый образец стального закаленного шарика диаметром 10 мм с определенной силой. Затем измеряют образовавшуюся лунку и рассчитывают величину твердости по Бринелю (чем меньше лунка, тем тверже древесина). Чем тверже древесина, тем выше число по этой шкале.

Древесина является гигроскопичным материалом, который обладает свойством поглощать влагу из окружающей среды и отдавать ее. Ее влажность изменяется при изменении климатической характеристики окружающего воздуха. Например, при относительной влажности воздуха 50% и температуре +20 °С равновесная влажность древесины составит 9%, при влажности воздуха 30% и температуре +25 °С этот показатель равен 5%. Скорость изменения влажности древесины зависит от породы.

При изменении влажности древесины происходит и изменение линейных размеров планок, характеризуемое коэффициентом линейного расширения. Данный показатель выражается в % от ширины планки.

Деформация древесины, являющейся анизотропным материалом, происходит неодинаково в различных направлениях и зависит от типа распила и от наличия остаточных напряжений после сушки. Свежесрубленное дерево может иметь относительную влажность древесины 50-70%. Существуют различные способы сушки древесины, в т.ч. горячим воздухом, СВЧ и с помощью вакуумных камер. В ходе технологического процесса важно не только довести влажность древесины до требуемой величины (9±3 %), но и не создать при этом остаточных напряжений, которые могут в дальнейшем привести к короблению паркета или его растрескиванию. Необходимо понимать, что даже хорошо высушенный паркет будет реагировать на перепады влажности в помещении. Но при этом изменения, происходящие в нем, не будут носить критический характер, если относительная влажность и температура в помещении соответствуют нормальным условиям. Исходя из общих для разных пород древесины критериев оценки, можно определить характеристики, которые трансформируются в потребительские свойства изделий из древесины, и составить соответствующую таблицу.

В качестве критериев оценки свойств древесины применяются следующие:

§ твердость и стойкость к нагрузкам, влияющие на износостойкость – срок службы паркетного пола;

§ стабильность и степень усадки, характеризующие реакцию древесины на изменение температуры и влажности и определяющие, в том числе совместимость разных пород в структурах художественного паркета;

Читайте также:  Теплоизоляционная краска: применение, состав, преимущества и недостатки, виды, особенности нанесения

§ степень окисления, определяющая стабильность цвета древесины в процессе эксплуатации; выразительность текстуры, характеризующая эстетические свойства поверхности древесины.

Защита древесины подразумевает сравнительно широкий круг мер и средств, призванных воспрепятствовать влиянию на нее воздействий, разрушающих ее или изменяющих ее характеристики в нежелательном направлении. Это, прежде всего защита от влажности, предусматривающая нанесение на поверхность дерева (с пропиткой его на некоторую глубину) лаков, восковых мастик или масел. Защита от влажности в процессе хранения и транспортировки предусматривает использование соответствующей упаковки, защищающей как от влажности, так и от механических воздействий при перевозке. Для определенных условий эксплуатации предусматривается пропитка древесины гидрофобными и антисептическими средствами.

С целью повышения твердости древесины при изготовлении некоторых видов напольных покрытий она подвергается специальному прессованию, повышающему плотность поверхностных слоев. Для таких видов напольных покрытий, как паркетная доска и пронто-паркет, используется многослойная структура в подоснове материала с взаимно-перпендикулярным креплением слоев, что способствует повышению стабильности геометрических размеров элементов напольных покрытий.

И, наконец, задаче защиты натуральной древесины служит поддержание нормальных условий эксплуатации напольных покрытий из нее. Ибо, несмотря на все защитные покрытия и меры по гидроизоляции полов, мы ценим натуральные деревянные полы, кроме всего прочего, за их способность «дышать», т.е. обеспечивать влагообмен с окружающим воздухом. Излишняя влажность или, наоборот, пересушенный воздух вредны для нас также, как и для используемых нами изделий из натурального дерева. При этом следует иметь в виду, что ни применяемая упаковка, ни любые виды защитных покрытий, используемых для полов, не обеспечивают полной влагонепроницаемости.

Древесина обладает и некоторыми недостатками, ограничивающими области ее применения:

ü анизотропностью, т. е. неоднородностью ее структуры и свойств в разных направлениях;

ü повышенной гигроскопичностью;

ü загниваемость в переменно-влажностных условиях;

ü легкая возгораемость;

ü наличие разнообразных пороков, снижающих сортность древесных материалов.

Большинство этих недостатков возможно преодолевать техническими мероприятиями и созданием благоприятных условий при эксплуатации конструкций из древесины.

Строение древесины изучают на трех разрезах ствола — поперечном, или торцевом, радиальном, проходящем через ось ствола, и тангенциальном, параллельном оси ствола.

Ствол состоит из следующих структурных элементов:

§ Кора состоит из корки и луба. Луб проводит питательные вещества от кроны в ствол и корни. Кора составляет от 6 до 25% объема дерева.

§ Камбий, расположенный под лубом,— тонкий кольцевой слой живых клеток, способных к делению и росту; большая их часть откладывается в сторону древесины, меньшая — в сторону луба. Древесина является основной частью ствола и находится под камбиальным слоем. По ней поднимается вода от корней в крону.

§ Сердцевина, или сердцевинная трубка, — примерно в центре ствола вдоль его оси является рыхлой первичной малопрочной тканью. Древесина состоит из концентрически расположенных годичных слоев. Каждый годичный слой представлен ранней (весенней) и поздней (летней) древесиной. Ранняя древесина образуется весной и в начале лета, поздняя — летом и в начале осени. Чередуясь, ранняя и поздняя древесина создают слоистость в строении дерева. Летняя древесина является более плотной, чем весенняя.

§ По радиальным направлениям в виде узких полосок проходят так называемые сердцевинные лучи, чаще невидимые простым глазом; они видны у дуба, бука, клена и некоторых других пород дерева.

§ Лиственные породы имеют водопроводящие сосуды, которые проходят вдоль оси ствола в древесине и на поперечном разрезе видны их только сечения разной формы. В некоторых породах они крупные и хорошо видны, образуя как бы кольца. Такие породы называют кольцесосудистыми—дуб, ясень, вяз. Породы с мелкими, беспорядочно расположенными сосудами называют рассеянно-сосудистыми — береза, осина, липа, клен, ольха, бук.

§ В разном возрасте внутренняя часть древесины ствола некоторых пород приобретает более темную окраску, что объясняется выделением в эту древесину дубильных и красящих веществ. Такая древесина называется ядровой или ядром, а породы, имеющие ядро, называются ядровыми. К ним относятся: из хвойных пород — сосна, лиственница, кедр; из лиственных — дуб, ясень, вяз.

§ Периферийная, неокрашенная часть древесины — заболонная (заболонь). В породах, в которых отсутствует ядро, имеется только заболонь; они называются заболонными: береза, липа, клен, граб и др. Различают еще одну разновидность пород — спелодревесные, которые имеют спелую древесину в центральной части ствола (более сухую, чем остальная), заболонь одинаковой со спелой древесинной окраской. К ним относятся ель, пихта, бук, осина. Древесина ядра имеет пониженную влажность и повышенные стойкость против загнивания и прочность по сравнению с древесиной заболони.

§ У многих хвойных пород (сосна, ель, лиственница, кедр и др.) присутствуют смоляные ходы, представляющие собой тонкие каналы в древесине, заполненные смолой. Они отсутствуют у пихты, можжевельника, тисса. Смоляные ходы бывают вертикальными и горизонтальными, сообщающимися друг с другом. Простым глазом можно рассмотреть только вертикальные смоляные ходы. Смола повышает стойкость древесины против гниения.

Пороками древесины называют различные отклонения от нормы, существенно изменяющие и, как правило, понижающие качество древесины, ограничивающие ее использование. К порокам относят также повреждения древесины грибами и насекомыми, а иногда и дефекты, возникающие при обработке древесины (например, при камерной сушке). Всего насчитывают свыше 200 пороков.

Пороки делят на девять групп; сучки, трещины, пороки формы ствола, пороки строения древесины, химические окраски, грибные поражения, повреждения насекомыми, инородные включения и дефекты, деформации.

Пороки древесины можно разделить также по времени их образования:

§ возникающие в растущем дереве

§ образующиеся в срубленном дереве

Пороки растущего дерева переходят в срубленную древесину, в которой, в свою очередь, возникают пороки, аналогичные некоторым порокам растущего дерева. Поэтому обычно их рассматривают совместно.

Сучки— живые и отмершие, закрытые и заросшие, здоровые и загнившие представляют собой части ветвей, заключенные в древесине. Они нарушают однородность строения древесины, затрудняют обработку пиломатериалов, нарушают правильность распределения внутренних напряжений, снижают прочность древесины и, следовательно, ее сортность.

Ненормальные окраски и гнили. Ложное ядро отличается от настоящего ядра древесины непостоянством по времени образования, по форме и размерам. Ложное ядро чаще всего встречается у бука, березы и других заболонных и спелодревесных пород; иногда располагается эксцентрично. Значительного влияния на качество древесины этот порок не оказывает, если отсутствует признак загнивания, но может нарушать общую фактуру изделия.

Пятнистость(радиальная и тангенциальная) наблюдается на торце в виде пятен шириной не более ширины годичного слоя, вытянутых на радиальном срезе незначительно в виде узких полос, а на тангенциальном — в виде широких полос, вытянутых вдоль ствола на несколько метров. Этот порок, ухудшая внешний вид пиломатериалов, не влияет на их механические свойства.

Ложное ядро и пятнистость характерны для растущего дерева. Но изменение окраски, сопровождаемое гнилью, наблюдается также и у срубленной древесины при ее хранении. В частности, к ним относятся химические и грибные окраски. К химическим окраскам относятся желтизна, оранжевая окраска, продубина, чернильные пятна, дубильные потеки. Все эти разновидности окраски проникают на глубину 1 . 5 мм, но мало влияют на физико-механические свойства древесины, ухудшая в основном только внешний вид пиломатериалов.

Грибные окраски (гнили) поражают отмирающую и мертвую древесину.

На отмирающей древесине при медленном подсыхании образуется так называемая прелость вследствие поражения складскими грибами: плесень, цветной налет в 1 . 2 мм глубиной, цветная заболонь, синева, коричневая или желтая окраска (в виде лимонно-желтых пятен и полос в отличие от химической окраски), коричная окраска; эти окраски развиваются за счет содержимого отмирающих клеток и мало затрагивают клеточные стенки, поэтому физико-механические свойства древесины ухудшаются незначительно. Более опасными являются изменения окраски древесины, связанные с формированием гнили у растущего дерева и мертвой древесины.

Гнили у растущего дерева — пестрая, белая и бурая — образуются под воздействием грибов. Белая, пестрая (коррозийные гнили) и бурая (деструктивная) гнили развиваются постепенно с появлением пятен и полос до появления мягкой гнили, имеющей трухляво-волокнистую структуру и легко ломающейся пальцами. Гнилая древесина почти полностью теряет свои механические свойства, сильно понижается плотность; она непригодна к использованию в строительстве.

Гнили мертвой древесины являются одним из самых опасных видов пороков. Они могут развиваться после вторичного увлажнения в лежалой древесине и открытых деревянных сооружениях. Особенно распространена бурая деструктивная гниль, вызываемая грибами заборным, столбовым, шпальным и др. Древесина становится бурой, появляются поперечные и продольные трещины; древесина быстро приобретает трухлявость и распадается на куски.

В закрытых сооружениях, плохо проветриваемых, с высокой влажностью и умеренной температурой развивается бурая деструктивная гниль под воздействием так называемых домовошахтных грибов, настоящего домового гриба (грибница ватообразная с каплями желтоватой жидкости), пленочного домового гриба (плодовое тело пленчатое распростертое), белого домового гриба (плодовые тела белые, мягкие, распростертые с большими угловатыми порами), шахтного или пластинчатого домового гриба (развивается в подземных сооружениях).

Эти разновидности грибов и делают древесину непригодной для применения, и опасной для окружающих древесных материалов.

Водослой— участок древесины, сильно пропитанный водой, расположенный на месте ядра, спелой древесины, ложного ядра или радиальной пятнистости. Как правило, водослой связан с очагами гнили. Водослойная древесина отличается повышенными усушкой и разбуханием; после высыхания образуются трещины.

Грибные ядровые пятна и полосы — измененная окраска в зоне ядра, вызываемая грибами в растущем дереве, наблюдается на торцах и продольном разрезе. Этот порок имеет также название как темнина или краснина. Ухудшая внешний вид пиломатериалов, порок на механические свойства почти не оказывает заметного влияния.

Значительное влияние на снижение качества древесины оказывают пороки, именуемые трещинами. Они характерны как для растущего дерева, так и для мертвой древесины, хотя их вид и paзмеры различные.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Виды распилов древесины

Уже много веков человечество использует древесину в качестве строительного материала и, несмотря на постоянное появление новых, самих современных материалов, популярность натуральной древесины совершенно не уменьшается.

Как же правильно выбрать пиломатериалы из огромного ассортимента? Чем обусловлены различия в цене и качестве?

Качество готовых материалов из древесины зависит от многих параметров – породы древесины и качества исходного лесоматериала, профессионализма станочников, соблюдения технологии сушки пиломатериалов и производства готовых изделий. Еще одним фактором, который оказывает существенное влияние на качество и внешний вид пиломатериалов, а также их механические свойства, является способ распила древесины, который определяет текстуру доски.

Читайте также:  Деревянные стеновые панели — роскошь, достойная лордов

Существуют несколько видов распила древесины — тангенциальный, радиальный, рустикальный и поперечный, из которых наибольшее распространение получили первые два. Чтобы понять разницу между видами распилов, необходимо хорошо знать строение дерева и понимать технологию распиловки древесины.

При поперечном распиле древесина разрезается поперек волокон. Способ применяется при производстве художественного паркета. Рустикальным распилом называется любой распил, выполненный под острым углом к направлению волокон. Способ используется в производстве пиломатериала для рустикального полового покрытия – самого неоднородного и оригинального по рисунку и оттенку.

При тангенциальном распиле плоскость разреза проходит по касательной к годичным слоям дерева на некотором расстоянии от сердцевины. Так как волокна древесины, как правило, не имеют единого направления, они создают на поверхности доски естественные узоры в форме причудливых “арок”, “завитушек”, “колец”. Текстура полученной доски тангенциального распила неоднородная, возможно наличие древесных пор. На некоторых из сухих досок после чистового строгания на поверхности могут образовываться расслоения. После тангенциального распила доски характеризуются более высокими коэффициентами усушки и разбухания, к тому же такая схема распиловки бревна позволяет увеличить коэффициент полезного выхода, что в свою очередь, приводит к снижению себестоимости доски.

Для радиального распила древесины плоскость распила располагается перпендикулярно годовым кольцам. При этом способе текстура доски получается довольно однородной с минимальным расстоянием между годовыми слоями. Это не только создает красивый рисунок, но и способствует повышению прочности пиломатериала.

Доски радиального распила отличаются хорошей устойчивостью к внешним воздействиям, имеют большую сопротивляемость деформации и износоустойчивость, чем доски тангенциального распила.

Коэффициенты усушки и разбухания пиломатериалов радиального распила равны соответственно 0,18% и 0,2%, что почти в два раза лучше, чем у пиломатериалов тангенциального распила. Причина этого явления заключается в том, что у досок радиального распила усушка и разбухание происходит по толщине материала, в отличие от досок тангенциального распила, у которых изменение размеров происходит по ширине доски. Этим объясняется тот факт, что у готовых изделий (паркетная доска, доска пола, блок-хаус, имитация бруса, вагонка) из пиломатериала радиального распила на лицевой поверхности почти не наблюдается щелей, что не исключается у изделий из пиломатериалов тангенциального распила. Для получения клееного бруса путем сращивания древесины без сучков используются заготовки и доски именно радиального и полурадиального распила, так как механические и геометрические характеристики бруса зависят от сопротивления волокон, возрастающего при склеивании пластей с разнонаправленными годовыми кольцами с углом наклона до 45°.

Средний коэффициент полезного выхода досок радиального распила составляет всего 10-15%. Этим объясняется их высокая себестоимость. К радиального распилу можно отнести ламели, у которых угол между годовыми кольцами и пластью составляет 60-90°. Если указанный угол находится в диапазоне 45-60°, такие доски относятся к полурадиальному распилу. Наилучшими эксплуатационными качествами обладает пиломатериал, у которого угол между годичными слоями и плоскостью распила составляет 80-90 градусов. С учетом досок полурадиального распила коэффициент полезного выхода может достигать 30%.

Обычно, при радиальной распиловке бревно изначально распиливают на четверти, а затем с каждой четверти отпиливают доски поочередно с двух пластей. Для распиловки бревна радиальным способом могут использоваться, например, продольно-распиловочные станки UP-700. Важное значение имеет микропроцессорная система управления и оптимизации UP-700, которая используется технологами для определения процента выхода доски радиального распила исходя из критериев оптимизации максимального выхода готовой продукции, а также условий радиальности и полурадиальности распила.

Сравнивая радиальный и тангенциальный виды распилов, можно сделать несколько выводов:

  1. Радиальные пиломатериалы обладают лучшими свойствами усушки и разбухания.
  2. Доски радиального распила имеют лучшие механические характеристики и стабильность геометрических размеров.
  3. Древесина досок радиального распила обладает равномерным оттенком и однородной текстурой, что придает особую декоративную ценность готовым изделиям из дерева.
  4. Благодаря своим характеристикам, радиальные доски находят более широкое применение, хотя и обладают более высокой ценой.

Общие сведения о древесине

I. Макроструктура древесины. В каждом растущем дереве можно выделить три части: крону (совокупность ветвей, одетых листьями), ствол и корни. На крону приходится от 5 до 20% древесины в зависимости от породы, на корни – от 5 до 25%,на ствол – от 50 до 90%. На производство деловой древесины для строительства идет только ствол.

Поскольку древесина имеет слоисто-волокнистое строение, ее изучают на трех главных разрезах ствола – поперечном (тор­цевом), радиальном и тангенциальном (рис.1). При этом выделя­ются следующие элементы макроструктуры (рис.2):

сердцевина – на поперечном разрезе имеет вид пятна диа­метром 2-5 мм коричневого или бурого цвета;

на радиальном разрезе сердцевина видна как узкая полоска того же цвета, состоит из мягкой первичной ткани;

ядро – часть ствола, окружающая сердцевину, состоящая из омертвевших клеток; эта часть древе­сины пропитана смолой (хвойные породы) или дубильными веществами (лиственные породы), имеет большую плотность и прочность ,мало проницаемая для воды и воздуха; имеет более темную окраску; образование ядра начинается с разного возраста, например, у дуба – на 8-12 год, у сосны в возрасте 30-35 лет;

у некоторых пород ядро по цвету не отличается от остальной древесины, такие породы назы­ваются спелодревесными, а древесину – спелой;

заболонь – более светлая, чем ядро, древесина, состоящая из живых клеток и проводящая воду от корней в крону; в заболони отлагаются также питатель­ные вещества; менее прочная и плотная, чем ядро;

камбий – гонкий слой живых клеток между древесиной и корой, размножающийся делением; обеспечивает прирост в толщину древесины и коры;

кора на поперечном разрезе ствола имеет форму коль­ца, окрашенного темнее древесины; кора взрос­лого дерева состоит из наружного пробкового слоя, называемого коркой (его назначение пре­дохранять дерево от разных колебаний темпера­тур, испарения влаги и механических поврежде­ний), и внутреннего слоя, проводящего питатель­ные вещества от кроны вниз к стволу; этот слой называется лубом; объем коры от ‘7% (ель) до 22% (дуб, лиственница);

годичный слой – слой древесины, приросший за один год;

В зависимости от наличия ядра, заболони или спелой древе­сины породы называют – ядровыми, заболонными или спелодревесными.

Характеристика пород по макростроению

Сосна, кедр, тисс, лиственница, можжевельник

Дуб, ясень, вяз, тополь, ива, орех грецкий, яблоня

Береза, ольха, граб, липа, клен

Рис.1. Основные разрезы ствола:

1-поперечный (торцевой); 2-радиальный;3-тангентальный

Рис. 2. Макроструктура ствола:

1-сердцевина;2 -ядро;3-заболонь;4 -камбий; 5-луб; 6-кора;

ОСНОВНЫЕ ПОРОДЫ ДРЕВЕСИНЫ

Сосна. Сосна занимает около 1/6 лесов СНГ по площади. Сосна – ядровая порода со смоляными ходами. Лучшая сосна из Архангельской и Вологодской областей. В Сибири лучшая сосна в Новосибирской, Красноярской, Иркутской областях.

Это основная порода древесины для строительства с высо­кими свойствами, легко обрабатываемая. Используется также для шпал, столбов, рудничных стоек, мостов, столярно-мебельного производства и других целей.

Ель. Ель занимает примерно 1/8 часть лесных площадей СНГ. Лучшие породы – европейская и сибирская ель. Ель- спелодревесная порода со смоляными ходами. По физико-механическим свой­ствам и стойкости против гниения уступает сосне. Обрабатывае­мость хуже, чем у сосны. Применяется там же, где и сосна. Кроме того, является сырьем для целлюлозно-бумажного производства.

Лиственница. Лиственница занимает по площади 2/5 всех лесов СНГ. Лучшие породы – сибирская и даурская. Лиственница -ядровая порода со смоляными ходами. Лиственница по физико-механическим показателям стоит выше всех хвойных пород. Очень стойкая против гниения. Обрабатывается труднее сосны и ели. Склонна к растрескиванию при сушке. Используется для гидротехнических сооружений, свай, столбов, шпал, различных стоек и других целей при экономической целесообразности.

Кедр. Произрастает в основном в Сибири. Кедр-порода ядро­вая со смоляными ходами. Имеет мягкую, легкообрабатываемую древесину. Применяется в столярно-мебельном производстве, для производства карандашей, как местный материал в строительстве.

Пихта. Различают сибирскую пихту и кавказскую. Лучшая порода – пихта кавказская. Пихта -спелодревесная порода без смоляных ходов. Древесину пихты применяют вместо древесины ели, но с учетом ее пониженных физико-механических показателей и повышенной загниваемости.

Дуб. Наибольшее распространение из четырех видов, про­израстающих на территории СНГ, имеет дуб летний. Дуб – ядро­вая порода с высоко прочной и твердой древесиной. Стоек против гниения. Имеет красивую текстуру и цвет. Дуб применяется в гидротехническом строительстве, для производства паркета, столярных изделий, фанеры, дубовой клепки. Широко используется в судостроении.

Ясень. На территории СНГ произрастают два вида ясеня:

ясень обыкновенный и ясень маньчжурский. Лучшими свойствами обладает древесина ясеня обыкновенного.

Ясень – ядровая порода. Древесина высокой прочности и вязкости, малой склонности к растрескиванию. Прочнее дуба. Применение ясеня во многом аналогично применению дуба. Исполь­зуется преимущественно для изготовления спортивного инвентаря и в мебельном производстве.

Вяз. Произрастает в средней полосе России. Ядровая по­рода. По свойствам уступает дубу. Применяется в обозном и фанерно-мебельном производстве.

Береза. Береза занимает 2/3 площади всех лиственных ле­сов СНГ. Береза – заболонная порода с белой древесиной. По промышленному значению занимает первое место среди лиственных пород.

Применяется для получения лущеного шпона, фанеры, строи­тельных изделий, паркета. Легко загнивает при повышенной влаж­ности.

Осина. Растет практически везде, где может существовать древесная растительность. Это – без ядровая порода с белой древесиной. Древесина мягкая, легкая. Осина – основное сырье для производства спичек. Используется для производства древесностружечных плит и фанеры. Часто загнивает на корню.

Бук. Основное значение имеет бук кавказский. Бук -спело-древесная порода с прочной и красивой древесиной. Прочность несколько ниже, чем у дуба. Бук мало стоек против гниения. Хорошо гнется. Используется в столярно-мебельном производстве, для изготовления паркета, строганного шпона. Из бука изготов­ляют чертежные принадлежности.

ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

Усушка и разбухание

Коэффициент линейной и объемной усушки и разбухания раз­личных пород древесины представлены в таблице 2.

На рис.3 показано, как изменяется профиль изделий из древесины при усушке в зависимости от расположения.

Рис.3. Изменение профиля древесины при усушке

Ссылка на основную публикацию