Некоторые физические свойства и параметры древесины

Физические свойства древесины разных пород влияют на внешний вид дерева, длительность использования, область применения. Физические свойства древесины, в своей совокупности, дают возможность определить породу дерева, которая находится перед вами.

Физическими называются свойства, наблюдаемые без изменения химического состава и целостности древесины. Остановимся на следующих физических свойствах:

внешний вид, влажность, плотность, твёрдость, и другие.

Исследования показали, что древесина дуба на сжатие выдерживает давление 450…500 килограммов на квадратный сантиметр, а на растяжение — до 1050 килограммов! То есть ее прочность на растяжение соперничает с лучшими сортами нейлоновых тканей. Для разных пород эти показатели могут меняться.

Внешний вид древесины характеризуется цветом, блеском, текстурой.

Цвет древесине придают находящиеся в ней экстрактивные вещества.

Древесина пород, произрастающих в различных климатических условиях, имеет различный цвет: от молочно-белого (осина, ель, липа) до черного (эбеновое дерево).

Породы древесины, произрастающие в тропических и экваториальных районах имеет более яркую окраску по сравнению с древесиной пород умеренного пояса.

В пределах климатической зоны каждой древесной породе присущ свой особый цвет, который может служить дополнительным признаком для ее распознавания. Например, 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 — это способность древесины отражать световой поток. Блеск древесины зависит от ее плотности, количества, размеров и расположения сердцевидных лучей.

Особым блеском отличается древесина дуба, бука, платана, чинары, белой акации. Матовый блеск имеют тополь, липа, осина, тик; шелковистый — ива, вяз, ясень, черемуха; золотистый — черешня; серебристый — сибирский кедр; муаровый — береза, серый клен, лавровишня.

Текстура — это рисунок, который получается на разрезах древесины. Текстура зависит от особенностей анатомического строения отдельных пород древесины и направления разреза. Она определяется шириной годичных слоев, разницей в окраске ранней и поздней древесины, наличием сердцевинных лучей, крупных сосудов, неправильным расположением волокон (волнистое или путаное). Хвойные породы на тангенциальном разрезе из-за резкого различия в цвете ранней и поздней древесины дают красивую текстуру. Лиственные породы с ярко выраженными годичными слоями и развитыми сердцевинными лучами (дуб, клен, каргач, ильм, платан) имеют очень красивую текстуру на радиальном и тангенциальном разрезах. Особенно красивый рисунок имеет древесина с неправильным расположением волокон. Текстура определяет декоративную ценность древесины, что особенно важно при изготовлении художественного паркета, различных поделок, музыкальных инструментов и др.

Свойства древесины очень сильно зависят от содержания влаги.

Абсолютной влажностью древесины называется отношение массы влаги, находящейся в данном объеме древесины, к массе абсолютно сухой древесины, выраженное в процентах.

Относительная влажность древесины — это отношение массы влаги, содержащейся в древесине, к массе древесины во влажном состоянии, выраженное в процентных. Общее количество влаги в древесине складывается из свободной и связанной влаги. Влага, находясь в полостях клеток и межклеточных пространствах, называется свободной, или капиллярной, а в клеточных стенках — связанной или гигроскопичной. В первую очередь из древесины испаряется свободная влага, при дальнейшей сушке начинается процесс испарения связанной влаги, в результате которого происходит значительное изменение физико-механичеких свойств древесины.

У живого (свежесрубленного) дерева содержание влаги будет обычно находиться в районе 50% -100%. После рубки содержание влаги снижается. Вначале испаряется свободная влага, пока не будет достигнута так называемая точка насыщения волокна.

Это та точка, при которой вся свободная вода ушла, а оставшаяся влага связана внутри стенок клетки. Эта точка зависит от температуры, но для большинства видов древесины составляет 30% (в пересчёте на сухой вес).

При удалении из древесины связанной влаги происходит уменьшение линейных размеров и объема древесины. Такой процесс называется усушкой. Усушка по разным направлениям не одинакова.

В поперечном направлении степень усушки вдвое выше, усушки в радиальном направлении. Продольная усушка незначительна и практически не имеет значения.

Усушка обычно зависит от плотности древесины, при этом лиственные породы дают большую усушку, чем хвойные. Вследствие различий в усушке по трем основным направлениям, высыхание древесины может приводить к деформации.

Процесс потери влаги продолжается до тех пор, пока уровень влаги в древесине не достигнет определенного предела (равновесной влажности), который напрямую зависит от температуры и влажности окружающего воздуха.

Только что срубленное бальсовое дерево может иметь влажность, доходящую до 600% и весить очень много. В высушенном состоянии это дерево легче пробки.

Из бальсового дерева был сделан плот Kon-Tiki знаменитого норвежского путешественника Тура Хейердала.

Плотность древесины — это отношение массы древесины к ее объему. Выражается плотность в кг/м 3 . Плотность древесины зависит от ее влажности. Все показатели физико-механических свойств древесины определяются при влажности 12%. Между прочностью и плотностью существует тесная связь. Более тяжелая древесина, как правило, является более прочной. Плотность определяется количеством древесинного вещества в единице объема.

По плотности при влажности 12% древесину можно разделить на 3 группы: легкая, средняя и плотная. Плотность древесины измеряется в г/куб.см.

Легкая плотность	Средняя плотность	Плотные породы
Бальса 0.15 Пихта сибирская 0.39 Ель 0.45 Ива 0.46 Осина 0.51 Сосна 0.52 Липа 0.53	Конский каштан 0.56 Орех грецкий 0.64 Береза 0.65 Вишня 0.66 Лиственница 0.66 Тиковое дерево 0.67 Бук 0.68 Дуб 0.69 Свитения (махагони) 0.70 Платан 0.70	Ясень 0.75 Слива 0.80 Пекан (кария) 0.83 Самшит 0.96 Хурма эбеновая 1.08

Плотность древесины имеет большое практическое значение. Более плотная древесина хуже пропитывается антисептиками, менее подвержена истиранию на таких местах как полы, лестницы, перила.

Твердостью называется способность древесины сопротивляться внедрению в нее более твердых тел. На величину твердости оказывает влияние влажность древесины. По степени твердости все древесные породы при 12%-ной влажности можно разделить на три группы:

• мягкие — сосна, ель, тополь, липа, осина
• твердые — лиственница, береза, бук, вяз, клен, ясень
• очень твердые — акация белая, эбен, эвкалипт, кизил, самшит

Твердые породы древесины более износостойки по сравнению с мягкими. Твердость древесины имеет существенное значение при обработке ее режущими инструментами: фрезеровании, распиловке.