int(0)
Реклама


Древесина

16 видов древесины:
1. Pinus sylvestris (Сосна)
2. Picea abies (Ель)
3. Larix decidua (Лиственница)
4. Juniperus communis (Можжевельник)
5. Populus tremula (Осина)
6. Carpinus betulus (Граб)
7. Betula pubescens (Берёза)
8. Alnus glutinosa (Ольха)
9. Fagus sylvatica (Бук)
10. Quercus robur (Дуб)
11. Ulmus glabra (Вяз)
12. Prunus avium (Черешня)
13. Pyrus communis (Груша)
14. Acer platanoides (Клён)
15. Tilia cordata (Липа)
16. Fraxinus excelsior (Ясень)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
Кодовый символ, указывающий, что древесина может быть вторично переработана

Древеси́на:

Самые ранние из известных науке ископаемых древесных растений были обнаружены в 2011 году в канадской провинции Нью-Брансуик, где между 395 и 400 миллионами лет назад произрастал древний лес[1].

Значение древесины[ | код]

Человек использовал древесину на протяжении тысячелетий для многих целей, в первую очередь в качестве топлива, а также в качестве строительного материала, для изготовления орудий труда, оружия, мебели, тары, произведений искусства, бумаги, жилищ.

Благодаря годичным кольцам, которые в процессе роста из-за сезонных колебаний температуры или влажности образуют в своём стволе многие виды деревьев, изучением, поперечных оси роста деревьев, древесных спилов с помощью методов дендрохронологии, можно очень точно определить местность, где произрастало дерево, из которого было создано деревянное изделие или часть сооружения и год его вырубки. Изучение ежегодного изменения ширин годичных колец и анализ содержания в них некоторых изотопов элементов, позволяет понять состояние климата и атмосферы в древние времена[2].

Образование древесины[ | код]

Древесина является одной из составных частей сосудисто-волокнистого пучка и противопоставляется обыкновенно другой составной части пучка, происходящей из того же прикамбия или камбия — лубу, или флоэме. При образовании сосудисто-волокнистых пучков из прокамбия наблюдаются 2 случая: либо все прокамбиальные клетки превращаются в элементы древесины и луба — получаются так называемые замкнутые пучки (высшие споровые, однодольные и некоторые двудольные растения), либо же на границе между древесиной и лубом остаётся слой деятельной ткани — камбий и получаются пучки открытые (двудольные и голосеменные).

В первом случае количество древесины остаётся постоянным, и растение неспособно утолщаться; во втором благодаря деятельности камбия с каждым годом количество древесины прибывает, и ствол растения мало-помалу утолщается. У российских древесных пород древесина лежит ближе к центру (оси) дерева, а луб — ближе к окружности (периферии). У некоторых других растений наблюдается иное взаимное расположение древесины и луба (см. Сосудисто-волокнистые пучки). В состав древесины входят уже отмершие клеточные элементы с одеревеневшими, в основном толстыми оболочками; луб же составлен, наоборот, из элементов живых, с живой протоплазмой, клеточным соком и тонкой неодеревеневшей оболочкой. Хотя и в лубе попадаются элементы мёртвые, толстостенные и одеревеневшие, а в древесине, наоборот, живые, но от этого, однако, общее правило не изменяется существенно. Обе части сосудисто-волокнистого пучка отличаются ещё друг от друга и по физиологической функции: по древесине поднимается вверх из почвы к листьям так называемый сырой сок, то есть вода с растворёнными в ней веществами, по лубу же спускается вниз образовательный, иначе пластический, сок. Явления же одеревенения клеточных оболочек обусловливаются пропитыванием целлюлозной оболочки особыми веществами, соединяемыми обыкновенно под общим названием лигнина. Присутствие лигнина и вместе с тем одеревенение оболочки легко узнаётся при помощи некоторых реакций. Благодаря одеревенению, растительные оболочки становятся более крепкими, твёрдыми и упругими; вместе с тем при лёгкой проницаемости для воды они теряют в способности впитывать воду и разбухать.

Химический состав древесины[ | код]

В основном древесина состоит из холоцеллюлозы — около 70 % и лигнина — смесь полимеров родственного строения ароматической природы, не менее 20 %. В холоцеллюлозы входят гемицеллюлозы и целлюлоза, не менее 40 %.[3][4]

Химический состав древесины

Свойства древесины[ | код]

Для древесины основными и наиболее важными являются следующие свойства:

  1. Механические: прочность, твёрдость, деформативность, удельная вязкость, эксплуатационные характеристики, технологические характеристики, износостойкость, способность удерживать крепления, упругость;
  2. Физические: внешний вид (текстура, блеск, окраска), влажность (усушка, коробление, водопоглощение, гигроскопичность, плотность), тепловые (теплопроводность), звуковые (акустическое сопротивление, звукопроводность), электрические (диэлектрические свойства, электропроводность, электрическая прочность);
  3. Химические свойства.

Древесина является анизотропным материалом, то есть материалом с неодинаковыми свойствами по направлениям относительно волокон. (Так, например, усушка вдоль волокон меньше, чем поперёк волокон, а усушка в радиальном направлении меньше, чем в тангентальном. Различны также, в зависимости от направления волокон, влагопроводность, паропроницаемость, звукопроводность и некоторые другие характеристики).

(Если образец 300 г после сушки стал весить 200 г, то его относительная влажность (300—200)/300*100 % = 33 %)

Влажность древесины определяется следующим образом: измеряется масса пробы влажного материала, затем измеренная проба высушивается в сушилке при температуре 100—105 °С, затем происходит повторное взвешивание, но уже сухого материала. Разница между массой влажного и сухого материала как раз и определяет количество воды, содержащееся в образце.

Для практических целей наибольшую важность имеет относительная влажность древесины, так как именно она показывает степень пригодности древесины к той или иной технологической операции. (Например, для склеивания оптимальна древесина с относительной влажностью 4—6 %, усушка древесины начинается при относительной влажности менее 30 %, развитие грибковых поражений древесины происходит при относительной влажности от 22 % до 80 % и т. п.)

Древесину по относительной влажности делят на следующие категории:

  • сырая — 23 % и более
  • полусухая — 18—23 %
  • воздушно-сухая — 12—18 %
  • сухая — 6—12 %
  • абсолютно сухая — менее 6%.
Степени абсолютной влажности древесины[5]
Наименование Абсолютная влажность в % Условия образования
Мокрая древесина более 100 % долговременное нахождение в воде
Свежесрубленная 50—100 %
Воздушно-сухая 15—20 % долговременное хранение на воздухе
Комнатно-сухая 6—10 %
Абсолютно сухая 0 %

Влажность свежесрубленной древесины в зависимости от месяца рубки (в процентах к абсолютно сухому весу древесины)[6]

Тип древесины / Месяц 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
Сосна: заболонь 122 116 135 153 102 102 109 100 96 119 123 123
Сосна: ядро 33 33 35 33 33 32 31 31 33 34 32 34
среднее значение 83 86 89 92 85 84 85 80 84 92 94 97

Чем больше влажность древесины, тем сложнее её использовать в производстве. Сырая древесина хуже клеится; если при производстве каких-либо изделий использовалась влажная древесина, то по мере её высыхания в предмете могут появляться трещины и щели между досками. Для предотвращения этого необходимо произвести предварительную сушку древесины[7][8][9].

Коробления и образования трещин можно избежать при соблюдении технологии сушки и при использовании определённых техник во время сборки изделий. Так, например, в брёвнах на всю длину материала делаются продольные разгрузочные пропилы, которые снимают внутренние напряжения, образующиеся при усушке.

Тип Плотность, кг/м3 Примеры пород
Породы с малой плотностью <550 Ель, сосна, липа
Породы средней плотности 550-750 Дуб, береза, вяз
Породы высокой плотности >750 Кизил, граб, фисташка

Породы древесины[ | код]

Хвойные деревья, а именно сосна, ель, кедр, относятся к голосеменным растениям, они поставляют основную часть древесины, используемой человечеством («мягкие породы»). Покрытосеменные растения делятся на два класса — однодольные и двудольные. Древесная ткань есть у немногих из однодольных (бамбук, пальмы, юкка), она находит ограниченное применение. К двудольным относятся важные лиственные («твердые») породы — дуб, эвкалипт, клен, древесина которых находит широкое применение в производстве мебели и отделочных материалов[12].

Ценные породы древесины[ | код]

Ценность различных пород древесины заключается в их прочности, долговечности и неповторимости рисунка. Такая древесина используется для изготовления красивой мебели, паркета, дверей, различных предметов интерьера, считающимися элитными, учитывая исходно высокую стоимость и размер усилий, затрачиваемые на её обработку. В России наиболее распространены следующие породы: дуб, вишня, бук, груша, палисандр, махагони, грецкий орех, клён (белый, сахарный, остролистный).

Основные эксплуатационные показатели[ | код]

Для каждой породы (иногда даже для различных частей дерева) все его свойства могут быть различны, это зависит от различных условий, в которых росло то или иное дерево.

Применение[ | код]

Как топливо[ | код]

Древесина была первым видом топлива, её использовали ещё древнейшие люди: на их стоянках обнаруживают очаги с золой. Ныне из древесины получают топливо с различными свойствами: дрова, щепу, древесный уголь, древесную пыль, древесные гранулы и брикеты. Измельчённая и спрессованная древесина имеет более высокую плотность (это повышает КПД[источник не указан 249 дней]), не имеет проблем с влажностью и цвелью, в отличие от дров, такое биотопливо перевозить рационально, но опасно и не всегда удобно, так как оно крошится и воспламеняется легче дров.

Дрова заготавливают и измеряют: объёмная единица дров — кубический метр, а весовая — тонна. В единице объёма дров мало калорий; поэтому дрова нерационально перевозить далеко от мест заготовки.

Зольность[ | код]

Древесина — один из наименее засорённых золой видов топлива. На сухое вещество зольность составляет Az = 1%, лишь для сплавных дров она в единичных случаях незначительно повышается до Ас = 2% из-за песка в древесной коре. Опытами доказано, что сплавные дрова не накапливают чрезмерной влаги и быстро высыхают, не меняя топливных свойств.

Влажность[ | код]

По влажности дрова разделяются на сухие (≤25 %), полусухие (25—35 %) и сырые (>35 %).

Свойства при сгорании[ | код]

Преимущества древесного топлива — лёгкая воспламеняемость, отсутствие серы и малозольность. Теплотворная способность воздушно-сухих дров около 3000 ккал/кг (12,6 МДж/кг). Она мало зависит от породы дров. Из-за того что дрова покупают по объёму, может показаться, что разница есть, например, вес 1 м3 дубовых или берёзовых дров больше, чем еловых или осиновых. Разные породы деревьев различны по молекулярному строению, потому температура, цвет и форма огня может различаться.

Как сырьё[ | код]

Рама, сделанная из дерева
Деревянные статуэтки

Древесина служит исходным сырьём для выработки более двадцати тысяч продуктов и изделий.

В строительстве[ | код]

Деревянными могут быть любые строительные конструкции, в том числе:

Древесина как отделочный материал:

В мебельном производстве[ | код]

Мебелью могут быть:

Шкафы

• Полки

Столы

Стулья

Табуретки


Как поделочный материал[ | код]

Для резьбы по дереву чаще всего используется древесина липы. Древесина липы мягкая и легко режется острым инструментом[14].

Заготовка и транспортировка древесины[ | код]

Переработка древесины[ | код]

Способы переработки древесного сырья делят на три группы: механические, химико-механические и химические.

Механическая переработка древесины заключается в изменении её формы пилением, строганием, фрезерованием, лущением, сверлением, точением (на токарном станке), резьбой, раскалыванием и измельчением. В результате механической обработки получают разнообразные товары народного потребления и промышленного назначения, продукцию и сырьё для смежных перерабатывающих отраслей промышленности. Механическим истиранием древесины получают волокнистые полуфабрикаты.

При химико-механической переработке получают промежуточный продукт из древесины, однородный по составу и размерам, — специально резаную стружку, дроблёный шпон. Промежуточный продукт, получаемый механическим способом, покрывают связующим веществом. Под действием температуры и давления происходит реакция полимеризации связующего, в результате чего промежуточный древесный продукт прочно склеивается. При химико-механической переработке получают фанеру, столярные, древесностружечные и цементно-стружечные плиты, арболит и фибролит. Химико-механический способ используют при получении волокнистых полуфабрикатов в целлюлозно-бумажной промышленности.

Химическая переработка древесины осуществляется термическим разложением, воздействием на неё растворителей щелочей, кислот, кислых солей сернистой кислоты.

Термическое разложение или пиролиз древесины, осуществляется нагреванием древесины при высокой температуре без доступа воздуха. При пиролизе получают твёрдые, жидкие и газообразные продукты. Из них наибольшее практическое значение имеет древесный уголь.

При помощи растворителей из древесины, предварительно измельчённой в щепу, извлекают различные экстрактивные вещества. При экстракции водой получают дубители. Клеящие свойства камеди, извлекаемой водой из древесины лиственниц используются в полиграфической, текстильной и спичечной промышленности. При экстракции бензином пнёвого осмола, измельчённого в щепу, из древесины извлекают канифоль. Её широко используют для получения высококачественной бумаги, как заменитель жиров в мыловарении, для производства лаков, линолеума, резины, электротехнических и других изделий.

При производстве клееной древесины[ | код]

Переработка древесины в целлюлозно-бумажном производстве[ | код]

Для производства бумаги и картона широко применяются волокнистые полуфабрикаты в виде древесной массы и целлюлозы. Для нужд бумажного и картонного производства используется около 93 % целлюлозы. Остальная часть служит сырьём для химической переработки на искусственное вискозное или ацетатное волокно, киноплёнку, пластмассу, бездымный порох, целлофан и другие продукты.

Переработка древесины при производстве древесно-волокнистых плит[ | код]

Плиты находят широкое применение в строительстве, малоэтажном стандартном домостроении, автомобиле- и судостроении, производстве мебели, контейнеров и ящиков. Для производства древесно-волокнистых плит используют древесное сырьё, предварительно измельчённое в щепу. Потребление 1 млн плит, изготовленных из отходов, сберегает 54 тыс. м³ круглых деловых лесоматериалов.

Древесина содержит целлюлозу и гемицеллюлозы — естественные высокомолекулярные полимеры — полисахариды, которые путём реакции присоединения воды можно опять превратить в простые сахара. Эта реакция, называемая гидролизом, позволяет перерабатывать древесину в пищевые и кормовые продукты.

Торговля древесиной[ | код]

По состоянию на 2017 год древесина (необработанные лесоматериалы) занимали 219-е место среди наиболее торгуемых продуктов на мировом рынке, объем сделок оценивается в 14,5 млрд. долл. США[15]

Крупнейшими экспортерами были:

Крупнейшие импортеры:

Древесина является ключевым экспортным товаров таких стран как Соломоновы Острова и Центрально-Африканская Республика.

Россия потеряла $30 млрд из-за ограничений экспорта круглого леса, такое заключение сделал журнал «Лесная индустрия». Снижение объёмов экспорта необработанной древесины наблюдалось в течение пяти лет с 2008 г., когда правительство России повысило пошлину на её экспорт, стараясь простимулировать приток инвестиций в деревообработку. Если в 2007 г. страна поставила на экспорт 75,55 млн м3 на сумму $6,03 млрд, то в 2008 г. произошло снижение до 48,6 млн м3 ($4,5 млрд), в 2009 г. — 21 652 млн м3 ($1,9 млрд), в 2010 г. — 21,24 млн м3 ($1,855 млрд), в 2011 г. — 20,93 млн м3 ($1,998 млрд), в 2012 г. — 17,6 млн м3 ($1,53 млрд). С 2007 г. стоимость внешних поставок кругляка упала на 46 %. Если предположить, что без введения запретительной ставки экспорт необработанной древесины остался бы на уровне 2007 г., то за шесть лет недополученный доход от экспорта составляет $30 млрд. Россия быстро потеряла первое место среди поставщиков кругляка в Китай — крупнейший по объёмам импорта рынок. Её долю «отъели» Канада и Новая Зеландия, нарастившие поставки в Поднебесную, несмотря на мировой финансовый кризис[16].

См. также[ | код]

Примечания[ | код]

  1. N.B. fossils show origins of wood, CBC.ca (12 августа 2011).
  2. Briffa K., et al. Trends in recent temperature and radial tree growth spanning 2000 years across northwest Eurasia (англ.) // Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences : journal. — 2008. — Vol. 363, no. 1501. — P. 2271—2284. — doi:10.1098/rstb.2007.2199. — PMID 18048299.
  3. Э. П. Терентьева, Н. К. Удовенко, Е. А. Павлова. часть 2 // Химия древесины, целлюлозы и синтетических полимеров. — Санкт-Петербург, 2015. — 15-16 с. — P. 15-16.
  4. Шарков В. И., Куйбина Н. И. Химия гемицеллюлоз. — Москва, 1972. — 181-184 с. — P. 181-184.
  5. Влажность древесины, дерева
  6. Петровский, B. C. Исследования образующей древесных стволов. // Лес. хоз-во. — 1964. — № 9. — С. 10—11.
  7. Теоретические основы сушки древесины после предварительной термохимической обработки
  8. Сушка древесины УКЛС-14-5, инфракрасная сушка древесины
  9. Изменение влажности древесины в процессе сушки
  10. Леонтьев Н. Л. Влияние влажности на физико-механические свойства древесины. Гослесбумиздат 1962, 114 с
  11. Физические свойства древесины. Первый лесопромышленный портал. Дата обращения: 15 ноября 2016.
  12. Древесина // Энциклопедия «Кругосвет».
  13. Паркетная доска.
  14. Doris Laudert. Mythos Baum: Geschichte, Brauchtum, 40 Baumporträts von Ahorn bis Zitrone. — 7. — München: BLV, 2009. — 169 с. — ISBN 978-3-8354-0557-8.
  15. Мировой рынок древесины по справочнику https://oec.world
  16. Россия потеряла $30 млрд из-за ограничений экспорта круглого леса, Лесная индустрия (1 октября 2014).

Литература[ | код]

Ссылки[ | код]

Реклама