6.2Химический состав древесины

Химический состав древесины зависит частично от ее состояния. Древесина свежесрубленных деревьев содержит много воды. Но в абсолютно сухом состоянии древесина состоит из органических веществ, а неорганическая часть составляет всего лишь от 0,2 до 1,7 %. При сгорании древесины неорганическая часть остается в виде золы, которая содержит калий, натрий, магний, кальций и в небольших количествах – фосфор и другие элементы.

Органическая часть древесины всех пород имеет примерно одинаковый элементный состав. Абсолютно сухая древесина содержит в среднем 49–50 % углерода, 43–44 % кислорода, около 6 % водорода и 0,1–0,3 % азота. Лигнин, целлюлоза, гемицеллюлоза, экстрактивные вещества – смола, камедь, жиры, танниды, пектины и другие – составляют органическую часть древесины. Гемицеллюлоза имеет в своем составе пентозаны и генксозаны. У хвойных пород в органической части больше целлюлозы, а у лиственных – пентозанов. Целлюлоза является главной составляющей клеточных стенок растений, причем она же обеспечивает механическую прочность и эластичность растительных тканей. Как химическое соединение целлюлоза представляет собой полиатомный спирт. При обработке целлюлозы кислотами происходит ее гидролиз с образованием простых и сложных эфиров, которые используют для производства пленок, лаков, пластмасс и др. Кроме того, при гидролизе целлюлозы образуются сахара, из которых получают этиловый спирт путем их сбраживания. Древесная целлюлоза является ценным сырьем для выработки бумаги. Другой компонент органической части древесины – гемицеллюлоза – представляет собой полисахариды высших растений, которые входят в состав клеточной стенки. В процессе переработки целлюлозы получается лигнин – аморфное полимерное вещество желто-коричневого цвета. Наибольшее количество лигнина – до 50 % – образуется при переработке древесины хвойных пород, а из древесины лиственных пород выход его составляет 20–30 %.

Очень ценные продукты получают при пиролизе древесины – сухой перегонке без доступа воздуха при температуре до 550 °C – древесный уголь, жижку и газообразные продукты. Древесный уголь используют при выплавке цветных металлов, в производстве электродов, медицине, в качестве сорбента для очистки сточных вод, промышленных отходов и для других целей. Из жижки получают такие ценные продукты, как антиокислитель бензина, антисептики – креозот, фенолы для производства пластмасс и пр.

В органической части древесины хвойных пород имеются смолы, которые содержат терпены и смоляные кислоты. Терпены являются основным сырьем для получения скипидара. Живица, выделяемая хвойным деревом, служит в качестве сырья для получения канифоли.

В процессе переработки древесины получают экстрактивные вещества, в том числе дубильные, применяемые для выделки кож – дубления. Основную часть дубильных веществ составляют танниды – производные многоатомных фенолов, которые при обработке кож взаимодействуют с их белковыми веществами и образуют нерастворимые соединения. В результате кожи приобретают эластичность, стойкость к загниванию и не набухают в воде.

16.краткая характеристика хвойных пород древесины

Хвойные породы

Лиственница – самая распространенная порода. На территории России произрастает 14 видов. Наибольшее хозяйственное значение имеют лиственница даурская и сибирская.

Древесина лиственницы имеет ядро красновато-бурого цвета, резко отграниченную узкую белую или желтоватую заболонь, хорошо видимые годичные слои, малочисленные и мелкие смоляные ходы.

Древесина обладает высокой плотностью (в среднем ρ12 = 600 кт/м3) и прочностью, имеет красивую текстуру.

Древесина легко растрескивается при сушке, раскалывается, труднее других хвойных пород обрабатывается на станках.

Сплав лиственницы затруднен из-за высокой плотности.

Применяется в домостроении в виде шпал, в производстве мебели, паркета, фанеры, в гидролизной, целлюлозно-бумажной и других отраслях промышленности.

Сосна – наиболее распространена сосна обыкновенная. Следует отметить сосну крымскую, древесина которой отличается от сосны обыкновенной высокой смолопродуктивностью.

Древесина имеет слегка розоватое ядро, которое становится буровато-красным, хорошо видны годичные слои, довольно крупные и многочисленные смоляные ходы.

Древесина средней плотности (ρ12 = 500 кт/м3) достаточно высокой прочности, стойка против гниения, хорошо обрабатывается.

Используется в строительстве, машиностроении, мебельном производстве, на железнодорожном транспорте, в тарном производстве и т.д. Широко используется как сырье для химической переработки с целью получения целлюлозы, кормовых дрожжей, лесоматериалов в больших количествах экспортируется.

Ель – распространена ель обыкновенная, сибирская.

Безъядровая, спелодревесная порода, древесина белая, со слабым желтоватым оттенком. Годичные слои хорошо заметны, смоляные ходы малочисленные и мелкие. Средняя плотность ρ12 = 445 кт/м3.

Трудно обрабатывается из-за обилия сучков и их повышенной твердости.

Применяется в тех же областях, что и древесина сосны, но особенно в целлюлозно-бумажной промышленности. Кроме того, ее используют в производстве музыкальных инструментов. Из коры получают дубильные вещества. Еловые лесоматериалы электризуются.

Пихта – распространена пихта сибирская, европейская, белая, сахалинская, белокорая, кавказская.

Безъядровая, спелодревесная порода. По внешнему виду очень похожа на древесину ели, отличается отсутствием смоляных ходов.

Наиболее высокими показателями обладает древесина пихты кавказской и европейской. Используется так же, как и ель. Применение других видов пихты для изготовления, которых изделий не допускается в связи с пониженной прочностью ее древесины.

Кедр – к роду кедров относятся: кедр сибирский или сосна кедровая сибирская, кедровый стланик.

Древесина имеет ядро светло- или желтовато-розового цвета, не редко ограничена от широкой желтовато-белой заболони. Годичные слои заметные, смоляных ходов мало, чем у сосны, но они не более крупные.

Древесина мягкая, хорошо обрабатывается в разных направлениях, более стойка к гниению.

Характерная область применения кедра – карандашное производство. Кроме того, кедр применяется в тех же областях, что сосна и ель.

Из кедровых орехов добывают масло для пищевых и технических целей.

Можжевельник – его разновидности: кара-арча и саур-арча, которые произрастают в горах Туркмении, Киргизии в виде крупных кустарников или небольших деревьев.

Относится к ядровым породам с узкой заболонью. Ядро коричневое, годичные слои волнистые, смоляных ходов нет, сердечные лучи не видны.

Имеет плотность 500-700 кт/см3, хорошо обрабатывается режущими инструментами.

Можно использовать для получения карандашной дощечки, однако она сильно коробится; в горах применяется для строительства. Арчовое масло используют в медицине для лечения кожных и других заболеваний.

Тис – очень древняя порода. В настоящее время встречаются два вида:

- тис ягодный европейский;

- тис остроконечный, дальневосточный.

Древесина тиса имеет красно-бурое ядро и резко отграниченную узкую желтовато-белую заболонь. Годичные слои извилистые, смоляных ходов нет. Древесина имеет красивую текстуру и ценится как отделочный материал, из нее изготавливают высококачественную мебель.

Древесину капов применяют для изготовления поделок, строганного шпона.

17 Краткая характеристика лиственных пород древесины

. Лиственные породы

По строению лиственные породы разделяются на две группы:

- кольцесосудистые – твердые

- рассеяно-сосудистые – твердые и мягкие.

Кольцесосудистые породы

Дуб – наиболее распространен дуб черенчатый или летний.

Древесина имеет ядро темно-бурого или желтовато-коричневого цвета и узкую желтовато-белую заболонь, на поперечном разрезе в ранней зоне годичного слоя видны крупные сосуды, а в темный поздней древесине – светлые радиальные пламевидные полоски, образованные мелкими сосудами.

Древесина прочная, стойкая против гниения, хорошо гнется, имеет красивую текстуру и находит многообразное применение: в виде паркета, строганного шпона для отделки изделий, в мебельной промышленности, машиностроении и т.д.

Ясень – ядровая порода с белой заболонью, годичные слои хорошо видны. Сердцевинные лучи не заметны.

Древесина ясеня по свойствам близка к древесине дуба, поэтому и область применения примерно одинакова. Обладает высокой ударной вязкостью, хорошо гнется, не дает отщепов, используется преимущественно в производстве спортивного инвентаря (теннисных ракеток, хоккейных клюшек и др.).

Вяз, ильм, берест

Ильмовые – ядровые породы. Годичные слои хорошо различимы, на поперечном разрезе в поздней древесине видны светлые волнистые непрерывные линии, направленные вдоль годичных слоев (у вяза, ильма) или под углом к ним (у береста).

Древесина вяза имеет сравнительно широкую желтовато-бурую заболонь, постепенно переходящую в светло-бурое ядро. Сердцевинные лучи заметны только на радиальном разрезе, и их можно обнаружить лишь по блеску.

У древесины ильма ядро темно-бурое, заболонь узкая. Сердцевинные лучи видны на поперечном разрезе.

Берест по внешнему виду очень похож на ильм.

Древесина вяза, ильма и береста примерно одинакова по свойствам и применяется в одних и тех же областях: для производства мебели, строганного шпона, в машиностроении и т.д.

Древесина ильма и береста, обладающая красивой текстурой, используется преимущественно как отделочный материал, а также для художественных поделок (капы береста).

Каштан посевной, съедобный – ядровая порода с узкой серовато-белой заболонью и серовато-бурым ядром. Сердцевинные лучи узкие, незаметные. Древесина каштана по строению и внешнему виду очень похожа на древесину дуба.

Малые запасы древесины ограничивают ее применение, идет на изготовление клепки для бочек под вино, применяется в производстве строганного шпона и мебели.

Древесина и кора богаты дубильными веществами, все отходы используются для дубильно-экстрактного производства.

Бархатное дерево или бархат амурский – ядровая порода с узкой заболонью желтоватого цвета, резко отграниченной от коричневато – бурого ядра. Сердцевинные лучи узкие, малозаметные.

Древесина по строению и внешнему виду похожа на древесину ясеня.

Благодаря легкости обработки и красивому внешнему виду древесина применяется в производстве мебели и строганного шпона. Кора отличается сильно развитых слоем и идет на изготовление укупорочной пробки мелких размеров.

Фисташка – в пределах СНГ произрастает два вида: фисташка туполистная, или кевовое дерево, и фисташка настоящая.

Ядровая порода с широкой желтовато-белой заболонью. При камерной сушке или длительном хранении ядро становится красновато-бурым. Крупные сосуды закупорены тиллами. Сердцевинные лучи очень узкие, незаметные. В древесине по сердцевинным лучам проходят камедно-смоляные ходы, а в коре имеются вертикальные ходы.

Древесина очень плотная, твердая, износостойкая, трудно раскалывается, маслянистая на ощупь. Применяется в машиностроении.

Акация белая – ядровая порода с очень узкой заболонью желтоватого цвета. Годичные слои хорошо видны на всех разрезах. Сердцевинные лучи узкие, но заметные.

Древесина обладает красивым цветом и текстурой, высокой твердостью, прочностью и стойкостью против гниения.

Используется в машиностроении, для изготовления паркета, мебели.

Рассеяннососудистые породы

Береза – имеет два вида: повислая или бородавчатая, и пушистая.

Безъядровая порода. Древесина белая с желтоватым или красноватым оттенком. Годичные слои заметны плохо. Сердцевинные лучи видны лишь на строго радиальных разрезах. Сравнительно высокая прочность, твердость, ударная вязкость, но малая стойкость к гниению. Древесина находит многообразное применение: лущеный – для фанеры, лыжи, целлюлозы, паркета и т.д.

Древесина карельской березы и капов используется как декоративный материал.

18.Пороки древесины

Пороки строения древесины

Все пороки этой группы можно разделить на 7 подгрупп.

1. Неправильное расположение волокон и годичных слоев Наклон волокон – это отклонение волокон от продольной оси сортимента.

Различают две разновидности – тангенциальный и радиальный.

Свилеватость – это извилистое или беспорядочное расположение волокон, которые встречаются чаще у лиственных пород.

Завиток – это местное искривление годичных слоев у сучков и проростей.

2. Реактивная древесина

В наклоненных или изогнутых стволах и ветвях под действием силы тяжести, ветровой нагрузки, напряжений роста и других факторов образуется особая древесина, получившая название реактивной.

Крень – выражается в кажущемся увеличении ширины поздней зоны годичных слоев и встречается у хвойных пород. Различают сплошную и местную крень.

Тяговая древесина – порок древесины лиственных пород. В отличие от крени, он образуется в верхней зоне искривленных или наклоненных стволов и ветвей некоторых пород.

На торцах лесоматериал имеет вид дугообразных участков, отличающихся цветом и структурой от нормативной древесины.

3. Нерегулярные анатомические образования

Ложное ядро – темноокрашенная внутренняя зона древесины лиственных пород. Граница ложного ядра обычно не совпадает с годичными слоями. От заболони оно отделено чаще темной каймой

Различают округлое, звездчатое и лопастное ложное ядро.

Внутренняя заболонь – в древесине дуба, ясеня в зоне ядра образуется несколько смежных годичных слоев, похожих на заболонь по цвету и другим свойствам.

Пятнистость – в древесине растущих деревьев лиственных пород вследствие воздействия химических факторов, грибов и насекомых образуются сравнительно небольшие по размеру темноокрашенные участки древесины.

Прожилки – представляют собой заросшие рыхлой паренхимной тканью следы повреждений камбиального слоя дерева личинками мух.

4. Сердцевина, смещенная и двойная сердцевина

Сердцевина – представляет собой часть ствола. В круглом лесоматериале присутствие сердцевины неизбежно и пороком не считается.

Смещенная сердцевина – порок выражается в эксцентричном расположении сердцевины.

Двойная сердцевина – в сортиментах, выпиленных из ствола вблизи его разделения на отдельные вершины, могут быть обнаружены две сердцевина, а иногда и более.

5. Пасынок и глазки

Пасынок – представляет собой отставшую в росте или отмершую вторую вершину ствола.

Глазки – это следы неразвившиеся в побег спящих почек.

6. Раны

Сухобокость – это наружное одностороннее омертвление ствола.

Прорость – это зарастающая или заросшая рана, содержащая кору и омертвелую древесину. Различают открытую и закрытую.

Рак – это рана, возникающая на поверхности ствола растущего дерева в результате деятельности грибов и бактерий. Рак может быть открытым и закрытым.

7. Ненормальные отложения в древесине

Засмолок – это обильно пропитанный смолой участок древесины, образующийся вследствие ранения стволов хвойных пород и отличающийся более темным цветом от окружающей древесины.

Кармашек – это полость внутри или между годичными слоями, заполненная смолой или камедиями.

Водослой – участки ядра или спелой древесины с повышенной влажностью в свежесрубленном состоянии.

Химические окраски

Химические окраски возникают на свежесрубленной или сплавной древесине в результате химических и биохимических процессов.

Продубина – представляет собой красновато-коричневую или синевато-бурую окраску глубиной до 5 мм у сплавной древесины. Появляется в результате окисления дубильных веществ.

Желтизна – наблюдается в сплавной древесине хвойных пород в виде сплошной поверхностной окраски желтого цвета.

Грибные поражения

Под действием грибов, низших споровых растений в древесине происходят изменения.

В одном случае под действием деревоокрашивающих грибов древесина только изменяет цвет, в другом изменяются физико-механические свойства древесины. Такой процесс называется гниением, а вызывающие его грибы – дереворазрушающими.

Грибные ядровые пятна и полосы – выражается в изменении цвета древесины центральной зоны ствола.

Ядровая гниль образуется в древесине растущего дерева под действием разрушающих грибов. Различают: пеструю ситовую, бурую трещиноватую, белую волокнистую гнили.

Плесень – представляет собой поверхностную окраску в виде отдельных пятен или сплошную в виде отдельных пятен или сплошного налета разных цветов в зависимости от окраски спор и грибницы, а также от выделяемого пигмента.

Заболонные грибные окраски – в заболони свежесрубленной или сухостойной древесины под действием деревоокрашивающих грибов образуются глубокие окраски. Различают окраску: синеву и цветные и заболонные пятна.

Побурение – при хранении свежесрубленной древесины лиственных пород в теплое время года заболонь приобретает бурую окраску.

Заболонная гниль – возникает при длительном неправильном хранении лесоматериалов.

Наружная трухлявая гниль возникает в заболони и ядре лесоматериала всех пород вследствие поражения древесины сильными дереворазрушающими грибами при длительном неправильном ее хранении.

Биологические повреждения

Червоточина – повреждение древесины насекомыми.

Повреждения древесины паразитными растениями – это отверстия в пилопродукции, оставшиеся от жизнедеятельности паразитных растений (омелы, ремнецветника).

Повреждения птицами – наблюдается в круглых лесоматериалах в виде ряда отверстий, которые представляют собой наклевы птиц.

Механические повреждения и пороки обработки, инородные включения

К механическим повреждениям стволов и лесоматериалам относится обдир коры, карра – просмоленное повреждение ствола при подсочке; заруб и запил; багорные наколы; вырывы.

В приторцовой части лесоматериала можно наблюдать отщеп, скол, скол пропила, козырек (выступающий участок древесины).

В группу пороков обработки входят дефекты, вызванные недостаточной или излишней обработкой: непрофрезеровка и недофилировка; выхват и прошлифовка, а также обзол – участок боковой поверхности бревна, сохранившийся на обрезном пиломатериале.

Инородные включения – тела недревесного происхождения: камни, проволока, гвозди, металлические осколки, которые встречаются в лесоматериале.

Покоробленности

Изменение формы пиломатериалов, возникающие при выпиловке, сушке и хранении. Основные виды покоробленности: поперечная, продольная по пласти и кромке, крыловатость.

19.Лесоматериалы