Свойства древесины разных пород

Каждое из вышеперечисленных свойств внешнего вида древесины, зависящее от конкретной породы, безусловно, является крайне важным, однако, как уже отмечалось ранее, эти характеристики могут изменяться под воздействием различных факторов окружающей среды.

Физические свойства древесины

Основные физические свойства древесины, которые имеют критическое значение для резчиков по дереву, включают в себя такие характеристики, как цвет, текстура, запах, уровень влажности, гигроскопичность, а также способность к усушке и разбуханию. Все они непосредственно влияют на эстетические качества и общее восприятие изделия.

Цвет древесины является отличительной чертой конкретной породы; при этом у ядровых пород, таких как дуб или лиственница, возникают контрастные оттенки между сердцевиной и заболонью. В то же время заболонные породы, к которым относятся ольха, береза и граб, демонстрируют более однотонный окрас. На цвет древесины влияют несколько факторов:

• 1) возраст дерева: цвет, как правило, усиливается с течением времени;
• 2) влияние окружающей среды, в том числе механические и химические воздействия;
• 3) использование отделочных материалов, которые могут изменять цветовую палитру;
• 4) угол падения света, который изменяет восприятие блеска древесины. Блеск, в свою очередь, способствует повышению декоративности изделий, хотя данный фактор зависит также от характера освещения и степени обработки поверхности. Некоторые породы, такие как дуб, клен, платан и кизил, могут выделяться особым блеском на радиальном срезе;
• 5) условия и сроки использования изделия, которые могут повлиять на его внешний вид.

Внешний вид и декорирование изделия также подчеркиваются текстурой древесины, то есть естественным рисунком, который проявляется на радиальных и тангенциальных срезах. Текстура определяется следующими признаками:

• 1) размещение годичных колец, отображающих рост дерева;
• 2) различия в окрашенности ранней и поздней древесины;
• 3) анатомические особенности древесины;
• 4) размеры сердцевинных лучей, которые могут быть как мелкими, так и крупными, а также их форма и цвет.

Резчику по дереву нужен ли топор? В число основных инструментов резчика по дереву входит топор и его разновидности. При необходимости изготовления заготовки из кряжа, используется колун, представляющий собой тяжелую форму топора, тогда как для ствола применяется традиционный плотницкий топор. Если резчик собирается в лес для заготовки, он берет походный топор, который подходит для обтесывания мелких заготовок. Для обработки фигурных элементов мастер использует тесло, разновидность топора, лезвие которого образует прямой угол с топорищем. Часто резчики изготавливают такие инструменты индивидуально.

Наросты на деревьях, незрелые почки и закрученные формы могут способствовать появлению уникальной текстуры. В то время как в деревообрабатывающей отрасли такие пороки могут рассматриваться как брак, для резчиков по дереву они определяют ценность изделия. Например, в XVIII-XIX веках капы пользовались высоким спросом и продавались по весу, при этом за них были готовы платить значительные суммы.

Каждая древесина, в зависимости от породы, обладает уникальным запахом. Он определяется содержанием в материале смол, дубильных веществ и других компонентов. Запах свежесрубленного дерева обычно более интенсивен, чем аромат более старой древесины. Опытные мастера способны определить породу дерева по его уникальному запаху.

Влажность составляет не менее важный параметр древесины, так как именно она оказывает влияние на качество и некоторые эксплуатационные свойства материала.

В древесине присутствуют связанная и свободная влага. Связанная влага представлена в виде тончайших прослоек, находящихся в клеточных стенках, тогда как свободная влага заполняет клетки и межклеточные пространства. Распределение влаги в древесине неравномерно: на уровне комля содержание влаги максимальное, в средней части ствола этот показатель снижается, а ближе к верху – снова увеличивается. Уровень влажности зависит от породы древесины (например, свежесрубленные хвойные деревья могут иметь влажность ядра от 35 до 70%, а заболонь – в 2-3 раза выше; у лиственных пород эта разница менее выражена), а также от условий произрастания, времени года и даже времени суток.

СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

Если бы новички в резьбе по дереву имели возможность выбирать породу, для работы можно было бы рекомендовать следующие варианты, начиная с самых лучших: красный эвкалипт, лимонное дерево, бук, груша, осина, береза, липа, можжевельник, самшит.

Физические свойства плиточных материалов. Среди свойств материалов, из которых изготавливаются плиты для подвесных потолков, важными являются следующие:

• – звукоизоляция;
• – теплоизоляция;
• – светоотражение;
• – ударопрочность.

Строение древесины

Основная масса (70-90%) объема взрослого дерева сосредоточена в стволе, который и представляет собой строительный материал. Однако важно понимать, что не весь ствол является таковым, а только его определенная часть — древесина, состоящая из множества структурных элементов.

К основным частям ствола относятся: П – поперечный срез, Р – радиальный срез, Т – тангенциальный срез.

Кора

Кора представляет собой часть дерева, занимающую от 6 до 25% его объема. Она состоит из корки, которая защищает ствол от резких температурных колебаний, проникновения грибов, бактерий, испарения влаги и механических повреждений, и луба, который находится в непосредственном контакте с камбием. Луб отвечает за транспортировку питательных веществ от кроны в корни.

Камбий

Камбий представляет собой тонкий кольцевой слой живых клеток, способных делиться и расти. Его активность наибольшая весной и летом, когда формируется годичный слой древесины, состоящий из ранней (весенней) и поздней (летней) древесины. В этом и заключается одно из ординарных свойств древесины – ежегодный прирост. Как правило, летняя древесина имеет большую плотность по сравнению с весенней.

Древесина

Древесина является основной частью ствола, по ней происходит транспортировка воды от корней к кроне. В центре ствола располагается сердцевина диаметром 2-5 мм. Древесина имеет анизотропное строение, что обеспечивает различие физических свойств в разных направлениях.

Строение дерева: от клеток до корней

У многих древесных пород можно выделить центральную темную зону – ядро, и наружную светлую – заболонь. В раннем возрасте все деревья состоят только из заболони, но со временем (что зависит от породы, и ширина ее тоже меняется) живые клетки постепенно отмирают, возникает закупорка водопроводящих путей и накопление экстрактивных веществ в центральной части ствола. Так формируется ядро у тех породов, которые называются ядровыми, к примеру, к ним относятся: можжевельник, тисс, сосна, лиственница, кедр, дуб, ясень, вяз, ильм, грецкий орех, ива, тополь.

Другие породы не демонстрируют потемнения центральной части дерева, так как она остается однородной по цвету древесины. Их называют безъядровыми.

Существует также категория пород – спелодревесные, обладающие спелой древесиной в центральной части ствола (которая более сухая по сравнению с другими частями). Эти породы имеют заболонь одинаковой окраски с спелой древесиной. К этим породам относят ель, пихту, бук, осину.

Некоторые породы не имеют различий между центральной и периферийной частями по цвету и свойствам, они называются заболонными. К ним можно отнести березу, липу, клен, граб и многие другие.

У некоторых лиственных пород на поперечном срезе ствола заметны светлые блестящие линии, которые расходятся от сердцевины – это сердцевинные лучи. В радиальном направлении они видны как узкие полоски, однако чаще всего их неразличимо невооруженным глазом. Сердцевинные лучи можно легко увидеть на дубе, буке, клене и некоторых других породы.

Лиственные породы содержат водопроводящие сосуды, которые проходят вдоль оси ствола в древесине. На поперечном срезе они видны только в виде сечений, имеющих разную форму. Некоторые породы имеют крупные сосуды, хорошо видимые, формируя нечто похожее на кольца. Эти деревья именуются кольцесосудистыми – дуб, ясень, вяз. Породы с мелкими и неупорядоченно расположенными сосудами называются рассеяннососудистыми – береза, осина, липа, клен, ольха, бук.

Технологические свойства древесины

Технологические свойства являются важными при обработке древесного материала. К ним относятся способности выдерживать нагрузку, дизайнерские преимущества и ценообразование.

Экологические

Древесина относится к наиболее экологически чистым материалам, которые доступны на современном рынке. Исключение составляют только клееные строительные материалы, обладающие высокой степенью выделения вредных веществ.

Показатель экологичности определяется строго регламентированными нормами, которые могут варьироваться в разных странах, поэтому этот показатель имеет относительный характер.

Эксплуатационные

К эксплуатации древесины необходимо отнести такие характеристики, как износостойкость, теплосбережение и звукопоглощение. По всем этим критериям дерево показывает заметное преимущество перед другими строительными материалами. К примеру, брус из хвойных пород толщиной 200 мм по своим теплоизоляционным свойствам сопоставим с кирпичной стеной толщиной 600 мм.

• Устойчивость к износу в значительной степени зависит от условий эксплуатации.
• Существуют деревянные сооружения, которые были построены более 100 лет назад, и они до сих пор сохраняют свою функциональность.

Для повышения огнестойкости древесины и увеличения её долговечности доступны специализированные огнеупорные составы.

Дизайнерские

Древесина представляет собой один из самых эстетически привлекательных материалов с точки зрения дизайнеров. Уникальная текстура древесины позволяет избежать необходимости в применения дополнительных отделочных материалов, и активно применяется в современных дизайнерских решениях.

Стоимость

Соотношение цена-качество древесины один из лучших среди строительных материалов. Хотя стоимость пиломатериалов не является самой дешевой, её преимущества в виде прочности, тепло- и звукопроницаемости являются хорошей компенсацией.

Физические свойства древесины

Физическими свойствами древесины являются такие характеристики, которые можно определить без применения дополнительных методов воздействия на материал. Их можно измерить, взвесить или визуально оценить.

К ним относятся:

• Внешний вид;
• Плотность;
• Влажность;
• Усушка и разбухание;
• Теплопроводность, звукопроводимость и электропроводимость.

Свойства, определяющие внешний вид

Древесина обладает разнообразными свойствами, уникальными и характерными только для данного материала:

1. Запах – определяется породой и содержанием различных смол. Запах древесины невозможно перепутать с чем-либо ещё.
2. Цвет – зависит от породы элемента, может варьироваться между влажной и сухой древесиной, а также у здоровых и пораженных деревьев.
3. Текстура – свидетельствует о наличии особого неповторимого рисунка, который зависит от возраста ствола и взаимодействия волокон.
4. Блеск – более выражен у плотных пород и связан с количеством лучей, исходящих из сердцевины.

Плотность

Плотность древесины измеряется при стандартной влажности. При увеличении уровня влажности также увеличивается и плотность. Этот показатель тесно связан с прочностью: чем тяжелее древесина, тем более прочной она является, что делает её более ценной для производителей.

Выделяют три типа плотности:

• Высокая – более 760 кг/м³;
• Средняя – от 510 до 750 кг/м³;
• Низкая – менее 510 кг/м³.

Влажность

Влажность древесины представляет собой соотношение влаги, находящейся в стволе, к массе сухого материала, и выражается в процентах. У свежесрубленного дерева уровень влажности будет значительно выше, чем у древесины, пролежавшей несколько дней, что связано с тем, что дерево в течение всей своей жизни поглощает влагу из окружающей среды.

Плотность

• Плотность прямо пропорциональна влажности. Следовательно, все показатели физико-механических свойств следует сводить к стандартной влажности, принимаемой за 12%.
• С увеличением уровня влажности растет и плотность древесины. Пример: плотность бука при влажности 12% равна 670 кг/м³, а при влажности 25% – 710 кг/м³.
• Существует тесная связь между плотностью и прочностью. Более тяжелая древесина обычно более прочная.

При влажности 12% древесина делится на три группы по плотности:

1. породы малой плотности (510 кг/м³ и менее): сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ива, ольха, каштан, маньчжурский орех, бархатное дерево;
2. породы средней плотности (550-740 кг/м³): лиственница, тис, береза, бук, вяз, груша, дуб, ильм, карагач, клен, платан, рябина, яблоня, ясень;
3. породы высокой плотности (740 кг/м³ и выше): акация белая, железная береза, граб, самшит, саксаул, фисташка, кизил.

Древесина с высокой плотностью очень ценится на производстве благодаря своей прочности и легкости в обработке.

Теплопроводность, звукопроводимость, электропроводимость

Теплопроводность древесины определяется её способностью проводить тепло от одной поверхности до другой через свою толщину. Теплопроводность сухой древесины невелика, что объясняется её пористой структурой.

• Звукопроводимость – это характеристика материала, обозначающая его способность проводить звук с определенной скоростью. Наиболее быстро звук распространяется вдоль волокон, медленнее — в радиальном и тангенциальном направлениях. Звукопроводимость древесины в продольном направлении на 16 раз выше, а в поперечном – в 3-4 раза выше, чем звукопроводимость воздуха. Это качество может быть нежелательным при создании деревянных перегородок и потолков, что требует использования звукоизолирующих материалов. Однако повышение звукопроводимости является преимуществом в производстве музыкальных инструментов, где древесина ели, кавказской пихты и сибирского кедра наиболее подходящая для этих целей.
• Электропроводность показывает, насколько материал сопротивляется прохождению электрического тока. Уровень электропроводимости зависит от породы древесины, температуры, направления волокон и уровня влажности.

Все о влажности

Влажность является одним из важнейших факторов, характеристик древесины, который позволяет определить количество воды, заключенной в материале. Вода содержится в каждом дереве, что служит необходимым условием для его роста и функционирования. Однако когда речь идет о древесине, предназначенной для использования в производственном процессе, количество влаги в материале должно быть минимальным.

Влажность древесины измеряется в процентах и определяется соотношением массы воды, содержащейся в материале, к массе сухой древесины. В настоящее время этот показатель определяется в лабораторных условиях.

Существует два метода определения влажности на практике.

• Прямой метод. Этот достаточно длительный процесс подразумевает тщательное высушивание древесины, в ходе которого из материала выделяется вся вода.
• Косвенный метод. Этот метод чаще используется на практике для определения уровня влажности, так как он более прост и занимает меньше времени. Данные о количестве влаги принимаются с помощью специального устройства – кондуктометрического электровлагомера, с его помощью определяется величина электропроводности материала.

Несмотря на то, что прямой метод, хотя и трудоемкий, дает более точные результаты, косвенный метод может иметь погрешность до 30%. Доказано, что древесина, используемая в производстве, должна иметь уровень влажности не более 12%.

Существует классификация древесины в зависимости от её влажности.

• Мокрая древесина. У этого материала уровень влажности составляет 100%, чаще всего это древесина, находившаяся длительное время под водой.
• Свежесрубленная древесина. Влажность этого материала варьируется от 50% до 100%.
• Воздушно-сухая древесина. Это древесина, которая длительное время высохла на открытом воздухе, и её влажность составляет 15-20%.
• Комнатно-сухая древесина. Влажность данного материала не превышает 12%.
• Полностью сухая древесина. Это древесина, прошедшая обработку и высушенная в специальной камере при температуре 103°C.

Какие еще свойства относятся к физическим?

Древесина на сегодняшний день представляет собой один из самых востребованных материалов, и именно поэтому физические свойства древесины как конструкционного материала играют значительную роль. Эти характеристики влияют на эксплуатационные качества готовых изделий, изготовленных из древесины. Кроме перечисленных выше качеств, таких как внешний вид и уровень влажности, существуют и другие важные физические свойства.

Усушка

В процессе, когда из древесины удаляется связная влага, наблюдается уменьшение объема и линейных размеров. Максимальная усушка, при которой удаляется вся вода, приводит к визуальным преобразованиям и возникновению трещин как внутри, так и снаружи деревянного материала.

Коробление

При обработке древесины, такой как распил, строгание или ребровое деление, может происходить изменение первоначальной формы материала, что и называется короблением. Это явление может проявляться при усушке и бывает как продольным, так и поперечным.

Разбухание

Объем и линейные размеры древесины являются изменяемыми показателями, которые могут варьироваться со временем под влиянием различных факторов окружающей среды. Одним из таких факторов является увеличение объема связной воды внутри материала. Открытый воздух с повышенной влажностью способствует увеличению связной влаги.

Это свойство негативно сказывается на производстве изделий, например, мебели. Однако в случаях, когда необходимо создание судна или бочки для хранения вина, разбухание может быть гораздо более полезным. Оно способствует обеспечению плотного соединения всех элементов конструкции.

Влагопоглощение

Влагопоглощение считается одной из отрицательных характеристик древесины, характерной для всех пород. Именно поэтому все деревянные конструкции, прежде чем поступать на рынок, подвергаются обработке специальными защитными средствами. Поверхность обработана пленочными и лакокрасочными составами, которые предотвращают впитывание влаги в материал.

Плотность

Плотностью определяется масса единицы объема вещества. Этот показатель измеряется в кг/м³ или г/см³. В производственном процессе для определения плотности используется базисная плотность. Она выводится по двум величинам – массе сухого образца и объему во влажном состоянии, на основе соотношения этих показателей вычисляется базисная плотность древесины.

Существует классификация древесины по ее плотности: малой плотности – показатель менее 540 кг/м³, средней плотности – от 550 до 740 кг/м³ и высокой плотности.

Древесина высокой плотности определяется как материал с показателем более 740 кг/м³.

Проницаемость

Проницаемость древесины характеризует её способность пропускать жидкости и газы. В лабораторных условиях определяют, как и в каком объеме материал допускает прохождение веществ под высоким давлением.

Тепловые свойства

Тепловые свойства древесины включают такие показатели, как удельная теплоемкость, теплопроводность и тепловое расширение. Удельная теплоемкость демонстрирует способность вещества накапливать тепло. Специальные методы позволяют установить количество тепла, необходимого для нагрева 1 kg материала на 1°C.

Теплопроводность позволяет определить скорость переноса тепла внутри древесины, в то время как при оценке теплового расширения можно наблюдать изменения объема и линейных размеров материала под влиянием температурных изменений.