5. Древесные материалы и изделия

5.1. Строение и состав древесины

Д ревесиной называют освобожденную от коры ткань волокон, которая содержится в стволе дерева. Ствол дерева состоит из клеток, имеющих разное назначение в растущем дереве, разную форму и величину. Макроструктуру ствола (видимую невооруженным глазом или через лупу) можно рассмотреть на трех основных разрезах (см. рис.5.1). На торцевом срезе видна кора, камбий и древесина. Кора состоит из наружной кожицы, пробкового слоя под ней и внутреннего слоя  луба. Под слоем луба у растущего дерева находится тонкий камбиальный слой, состоящий из живых клеток, размножающихся делением. Древесина состоит из вытянутых веретенообразных клеток  ячеек, стенки которых состоят в основном из целлюлозы. Эти пустотелые ячейки образуют волокна, воспринимаю­щие механические нагрузки.

Целлюлоза является природным линейным полимером, нитевидные цепи которого жестко связаны (сшиты) гидроксильными связями. Это объясняет отсутствие у древесины области высокоэластичного состояния, возникающего при нагревании многих линейных полимеров.

Ежегодно в вегетативный период кам­бий откладывает в сторону коры клетки луба и внутрь ствола в значительно большем объеме клетки древеси­ны. Деление клеток камбиального слоя начинается весной и заканчивается осенью. Поэтому древесина ствола состоит из ряда концентрических годовых колец. В свою очередь каждое годовое кольцо включает внутренний слой ранней (или весенней) древесины и внешний слой поздней (или летней) древесины.

Древесина, образовавшаяся весной и в начале лета, состоит из крупных тонкостенных клеток. Поздняя древе­сина, образовавшаяся летом и в начале осени, состоит из клеток меньшего размера и имеет более темный цвет, большую плотность и прочность, чем ранняя древесина, поэтому механическая прочность древесины возрастает при увеличении относительного содержания в ней позд­ней древесины.

На поперечном разрезе ствола дерева можно выделить сердце­вину, ядро и заболонь.

Сердцевина  рыхлая первичная ткань, которая состоит из тонкостен­ных клеток, имеет малую прочность и легко загнивает. Поэтому сердцевина не допускается в тонких досках и брусках, предназначенных для растянутых и изгибаемых элементов конструкций. Нежелательна сердцевина и в столярных изделиях, так как она постепенно выкрашива­ется.

Ядро, или спелая древесина  внутренняя часть ство­ла дерева, состоящая из омертвевших клеток. Ядро вы­деляется темным цветом, так как стенки клеток древесины ядра постепенно изменяют свой состав: у хвойных пород они пропитываются смолой, а у лиственных  ду­бильными веществами. Движение влаги по этим клеткам прекращается, поэтому древесина ядровой части ствола обладает большей прочностью и стойкостью к загнива­нию по сравнению с древесиной заболони.

Заболонь состоит из колец более молодой древесины, окружающих ядро (или спелую древесину). По живым клеткам заболони растущего дерева перемещается влага с растворенными в ней питательными веществами. Дре­весина заболони имеет большую влажность, легко загнивает, вследствие значительной усушки усиливает короб­ление пиломатериалов.