Цель: Ознакомить учащихся со свойствами, структурой и пороками древесины.

Архитектура деревьев Формы деревьев: (слева направо) можжевельник, ива, боярышник, ель, бук, акация карликовая; берёза, кипарис и пальма, тополь пирамидальный, акация белая, гледичия, сосна пицундская

Пороки древесины Основные разновидности сучков: 1 - круглый, 2 - овальный, 3 - продолговатый, 4 - пластовой 5 - кромочный, 6 - ребровый, 7 - сшивные, 8 - групповые, 9 - разветвлённые.

Основные разновидности трещин. 1 – мятликовые, 2 – морозные, 3 – трещины усушки, 4 – откупные, 5 – пластовые, 6 – кромочные, 7 – торцевые

Свойства древесины Внешний вид древесины определяется цветом, блеском, текстурой и макроструктурой. Цвет Цвет древесине придают находящиеся в ней дубильные вещества, смолистые и красящие вещества, содержащиеся в полостях клеток. Древесина пород, произрастающих в различных климатических условиях, имеет различный цвет: от белого (осина, ель, липа) до черного (Черное дерево). Древесина пород, произрастающих в жарких и южных районах имеет более яркую окраску по сравнению с древесиной пород умеренного пояса. В пределах климатического пояса каждой древесной породе присущ свой особый цвет, который может служить дополнительным признаком для ее распознавания. Так, древесина граба имеет светло-серый цвет, дуба и ясеня - бурый, ореха - коричневый. Под влиянием света и воздуха древесина многих пород теряет свою яркость, приобретая на открытом воздухе сероватую окраску. Блеск Блеск - это способность направленно отражать световой поток. Блеск древесины зависит от ее плотности, количества, размеров и расположения сердцевидных лучей. Особым блеском отличается древесина бука, клена, ильма, платана, белой акации, дуба. Древесина осины, липы, тополя, обладающая очень узкими сердцевинными лучами и сравнительно тонкими стенками клеток механических тканей, имеет матовую поверхность.

Макроструктура Макроструктура характеризуется шириной годичных слоев, определяемой числом слоев на 1 см отрезка, отмеренного в радиальном направлении на поперечном срезе. Древесина хвойных пород имеет более высокие физико-механические показатели, если в 1 см не менее 3 и не более 25 слоев. У лиственных кольце сосудистых пород (дуба, ясеня) увеличение ширины годичных слоев происходит за счет поздней зоны и поэтому увеличиваются прочность, плотность и твердость. У древесины лиственных рассеянно сосудистых пород (березы, бука) нет четкой зависимости свойств от ширины годичных слоев. По образцам древесины хвойных и кольце сосудистых лиственных пород определяют содержание поздней древесины в процентах. Чем выше содержание поздней древесины, тем больше ее плотность и, следовательно, лучше механические свойства.

Макроструктура Микроструктура древесины: 1 – годичный слой, 2 – сердцевинные лучи, 3 – вертикальный смоляной ход, 4 – ранние трахеиды, 5 – поздняя трахеида, 6 – окаймленная пора, 7 – лучевая трахеида, 8 – сосуды, 9 – крупный сосуд ранней древесины, 10 – мелкий сосуд поздней древесины, 11 – широкий сердцевинный луч, 12 – узкие сердцевинные лучи, 13 – либриформ, 14 – лестничная перфорация.

Текстура древесины Порода Текстура Береза обыкновенная Муаровый рисунок, шелковистый блеск Бук Блестящие крапинки, темные тонкие штрихи Дуб Крупная текстура с годичными слоями, крупными сосудами, сердцевинными лучами в виде язычков пламени, темных штрихов Ольха Текстура выражена Осина Текстура слабо выражена

Прочность древесины Прочностью называется способность древесины сопротивляться разрушению под действием механических нагрузок. Она зависит от направления действующей нагрузки, породы дерева, плотности, влажности, наличия пороков и характеризуется пределом прочности - напряжением, при котором разрушается образец. Различают основные виды действия сил: растяжение, сжатие, изгиб, скалывание. Предел прочности при растяжении. Средняя величина предела прочности при растяжении вдоль волокон всех пород составляет 130 МПа. На прочность при растяжении вдоль волокон оказывает большое влияние строение древесины. Даже небольшое отклонение от правильного расположения волокон вызывает снижение прочности. Прочность древесины при растяжении поперек волокон очень мала и в среднем составляет 1/20 часть от предела прочности при растяжении вдоль волокон, т.е. 6,5 МПа. Предел прочности при сжатии. При сжатии вдоль волокон деформация выражается в небольшом укорочении образца. Прочность древесины при сжатии поперек волокон ниже, чем вдоль волокон, примерно в 8 раз.

Запах древесины. Запах древесины зависит от количества эфирных масел, смол и дубильных веществ. Древесина только что срубленного дерева или сразу после ее механической обработки обладает сильным запахом, у хвойных пород более сильный запах, чем у древесины лиственных пород. Характерный запах скипидара у хвойных пород – сосны, ели. Дуб имеет запах дубильных веществ, бакаут и палисандр – ванили. По запаху древесины можно определить ее породу.

Твердость древесины Твердостью называется способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. Твердость торцовой поверхность выше тангенциальной и радиальной на 30% у лиственных породи на 40 % - у хвойных. На величину твердости оказывает влияние влажность древесины. При изменении влажности на 1% торцовая твердость изменяется на 3%, а тангенциальная и радиальная - на 2%. По степени твердости все древесные породы при 12% - ной влажности можно разделить на три группы: А) мягкие (торцовая твердость 38,6 МПа и менее) - сосна, ель, кедр, пихта, тополь, липа, осина, Б) твердые (торцовая твердость от 338,6 до 82,5 МПа) - лиственница сибирская, береза, бук, вяз, ильм, карагач, клен, яблоня, ясень, В) очень твердые (торцовая твердость более 82,5 МПа) - акация белая, береза железная, граб, кизил, самшит. Твердость древесины имеет существенное значение при обработке ее режущими инструментами: фрезеровании, пилении, лущении, а также в тех случаях, когда она подвергается истиранию при устройстве полов, лестниц перил.

Строение древесины 1 - сердцевина, 2 - сердцевинные лучи, 3 - ядро, 4 - пробковый слой, 5 - лубяной слой, 6 - заболонь, 7 - камбий, 8 - годичные слои.

Строение древесины На поперечном разрезе ствола различают: кору, древесину с годичными кольцами и сердцевину. Кора покрывает дерево сплошным кольцом и состоит из наружного пробкового слоя и внутреннего лубяного. Наружный слой защищает дерево от атмосферных влияний и механических повреждений, внутренний передает вниз по стволу органические питательные вещества, выработанные в листьях кроны. Кора бывает разной по виду и цвету. Она используется для дубления кож, получения некоторых химических веществ, служит сырьем для производства лекарственных препаратов, а также дегтя; из пробкового слоя изготавливают поплавки, пробки, теплоизоляционные и строительные плиты. Из луба делают мочало, рогожи, веревки и многое другое. Камбий - слой, неразличимый невооруженным глазом, находящийся па границе между древесиной и корой. При росте камбиальные клетки слегка вытягиваются по радиусу ствола и делятся тангенциальными перегородками. Одна из образовавшихся клеток остается камбиальной, а другая идет на формирование элементов древесины или коры. Деление клеток в сторону древесины происходит в 10 раз чаще, чем в сторону коры, поэтому древесина нарастает быстрее коры. В условиях умеренного климата деятельность камбия проявляется периодически: - замирает на зиму и возобновляется весной. Следствием этого является слоистость древесины (образование годичных слоев).

Главные разрезы ствола 1 - поперечный (торцевой), 2 - радиальный, 3 - тангенциальный.