Свойства сосны древесины – Применение древесины сосны. Характеристика свойств и строения древесины сосны

Характеристика свойств и строения древесины сосны

Древесина - это продукт растительного происхождения, по химическому составу представляющий собой сложный комплекс, состоящий в основном из органических веществ различного состава и структуры. Наиболее значимыми для характеристики растительного сырья является целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин, существенное значение имеет содержание экстрактивных веществ, уронновых кислот, зольных компонентов, а так же углеводный состав гидролизатов, образующихся при количественном гидролизе легко- и трудногидролизуемых полисахаридов и других веществ.

В последнее время хвойные породы древесины получили широкое применение в лесохимической и деревоперерабатывающей промышленностях, изучение их химического состава, строения и морфологических особенностей играет важную роль в правильном и рациональном использовании древесинных пород.

1. Аналитический обзор

Сосна обыкновенная (Pinus silvestris L.) широко распространена на всей территории России. Это одна из ценнейших хвойных пород нашей страны. Дерево первой величины, достигающее высоты (35-40) м, вечнозеленое, однодомное, раздельнополое, анемофильное (ветроопыляемое). При условиях неблагоприятных, например, на болоте, сосна остается карликом, и столетние экземпляры не превышают иногда высоты одного метра. Очень светолюбивая древесная порода. Крона у молодых деревьев конусовидная, позже – округлая, более широкая, а в старости зонтиковидная или плоская. Очень морозо- и жаростойка. Продолжительность жизни дерева от 150 до 200 (иногда 400) лет. Размножается семенами. Обладает пластичной корневой системой, развивающейся в соответствии с характером и структурой почвы. Обычно для сосны обыкновенной выделяют четыре типа корневых систем, достаточно сильно различающиеся по форме и строению.

1. Мощная корневая система с развитым стержневым («редькой») и боковыми корнями типична для почв, достаточно свежих и хорошо дренированных.

2. Мощная корневая система со слабо развитым стержневым корнем, но исключительно сильно развитыми боковыми корнями, располагающимися на ничтожной глубине параллельно поверхности почвы, - типична для сухих почв с очень глубоким горизонтом грунтовых вод.

3. Слабо развитая корневая система, состоящая только из поверхностно расположенных коротких, редко разветвленных корней, - типична для почв с избыточным увлажнением, полуболотных и болотных.

4. Густая, но неглубокая корневая система «щеткой» - типична для плотных почв с глубоким расположением уровня грунтовых вод.

Эта пластичность корневой системы сосны делает её чрезвычайно ценной в лесоводственном отношении древесной породой, давая возможность для искусственного облесения на самых сухих, бедных и заболоченных почвах.

Ствол сосны, растущей в сравнительно сомкнутых насаждениях, стройный, прямой, ровный, высокоочищенный от сучьев; в изреженных насаждениях или на просторе дерево менее высокое, ствол сбежистый и более суковатый. Кора в разных частях дерева различной толщины и разного цвета: в нижней части ствола она толстая, бороздчатая, красно-бурая, почти серая; в средней и верхних частях ствола и на крупных ветвях - желтовато-красная, отслаивающаяся тонкими пластинками, почти гладкая, тонкая. Почки красновато-бурые, удлиненно-яйцевидные, остроконечные, длиной (6-12) мм, в большинстве смолистые, расположены на конце побега мутовчато вокруг конечной почки, иногда почки появляются на побегах сбоку, но ветвей не образуют. Наибольший прирост по высоте дает в благоприятных условиях в возрасте (15-30) лет, достигая к восьмидесяти годам 30 м.

Древесина сосны с розовым или буро-красным ядром и желтовато-бурой заболонью, прямослойная, легкая, смолистая, прочная, легко обрабатывается. Годичные слои хорошо видны, ранняя часть годичного слоя светлая, поздняя – темная.

Хвоя темно-зеленая, растет в пучках по две, длиной (4-7) см, сверху выпуклая, снизу плоская, жесткая, остроконечная. Держится на дереве в течение трех лет, опадает вместе с укороченным побегом. Укороченные побеги располагаются спирально, равномерно покрывая как главный, так и боковые побеги и придавая им радиальную симметрию. Укороченные побеги выходят из пазухи чешуек, представляющих собой редуцированные листья. Эти чешуйки хорошо видны только на молодом побеге. Укороченный побег имеет сложное строение, хорошо различимое сразу после распускания почек. Он состоит из очень короткого от 1 до 2мм стебля, двух хвоинок, между которыми на стебле имеется маленькая спящая почка. Кроме того, укороченный побег имеет еще пленчатые чешуйки двух видов, плотно охватывающие его в виде трубки, - так называемое влагалище укороченного побега. Эти пленчатые чешуйки являются редуцированными листьями. Они хорошо видны только весной на молодых побегах, позже засыхают и опадают. Спящая почка опадает вместе с хвоей. При сильном повреждении хвои, например, насекомыми или при поломке верхней части удлиненного побега, при повреждении верхушечной почки у многих укороченных побегов спящие почки прорастают, и между двумя хвоинками появляется удлиненный побег. Хвоя ежегодно опадает с дерева, но не вся сразу, а частично, так как отдельные иглы живут (2-3) года. Хвоя сосны может служить источником витаминных препаратов. Её широко использовали в годы Великой Отечественной войны для профилактики лечения гипо- и авитаминоза.

В конце мая сосны начинают цвести. В это время можно видеть целые тучи «желтой пыли», поднимающейся над лесом. В случае дождя вся эта пыльца падает на землю и сносится водой в низины, что дает повод несведущим людям говорить о выпадении «серного дождя». На одних ветвях образуются мужские шишки, собранные в большом количестве в виде колосовидного «соцветия», желтого цвета, а на верхушках молодых побегов, того же дерева находятся женские шишки. Женские шишечки овальной формы, длиной от 5 до 6 мм, во время цветения красноватые, сидят на коротких ножках. Опыление происходит весной, а оплодотворение летом следующего года. Зрелые шишки сосны удлиненно-яйцевидные, длиной (2,5-7,0) см и шириной (2-3) см, буровато-серые, матовые, с плотными деревянистыми семенными чешуями, свисающие на загнутых ножках вниз. Щитки, или апофизы, на концах семенных чешуй матовые или слабо блестящие почти ромбические, пупок (бугорок апофиза) слабовыпуклый. Встречаются шишки красно-коричневые, лилово-коричневые, серые, серо-зеленые. Примерно 85% общего урожая орехов в России приходится на сосну сибирскую. В годы со средней урожайностью сырьевой запас орехов составляет 733 тыс. т, из них 672 тыс. т. приходится на Сибирский, 43 тыс. т. на Уральский и 18 тыс. т. на Дальневосточный федеральные округа. Наибольшая плотность урожая орехов приходится на Томскую область, Республику Тыва и на Иркутскую область.

Урожайность сибирской сосны зависит от условий ее произрастания. В центре ареала лишь один год из пяти бывает неурожайным, в то же время на северной границе ареала хорошие и средние урожаи бывают три - четыре раза за 10 лет. Среднемноголетняя урожайность сибирских кедровников находится в пределах от 10 до 170 кг/га. В разреженных лесах от 140 до 180-летнего возраста урожаи достигают 800 кг/га.

Семена удлиненно-яйцевидные, длиной (3-4) мм, различной окраски (пестрые, серые, черные) с крылом в три-четыре раза длиннее семян, охватывающим семя с двух сторон, как щипчиками, и легко от него отделяющимся. Время вылета семян растянуто и продолжается с первых дней весны до конца мая – начала июня. Прорастание семян и появление всходов возможно в течение всего вегетационного периода. В лесу сосна начинает плодоносить с сорока лет, при свободном состоянии с (15-30) лет. Семенные годы повторяются через два-три-пять иногда даже до двадцати лет (в зависимости от региона и погодных условий).

Всходы обычно с (4-7) трехгранными семядолями. Хвоинки на всходах одиночные, сидят спирально. Парная хвоя появляется на второй год. Верхушка удлиненного побега второго года заканчивается одной верхушечной и несколькими боковыми почками, из которых весной следующего года образуется первая мутовка. Следовательно, при определении возраста молодых сосенок к числу мутовок надо прибавлять две единицы, так как первые два года мутовки не образуются. Определять возраст сосны по мутовкам сравнительно легко до ( 40-50) лет, поскольку с возрастом сучья нижних мутовок отмирают и делаются незаметными на стволе, зарастая древесиной и корой. К тому же при благоприятных условиях в течение вегетационного периода сосна может за один год давать два и более прироста, соответственно образуя две и более мутовки.

Сосна образует ряд форм, различающихся цветом шишек, формой апофиза, строением крон. У сосны обыкновенной имеются формы с пирамидальной и плакучей кроной, с золотистой, серебристой и беловатой окраской хвои у молодых побегов, с корой пластинчатой и чешуйчатой.

mirznanii.com

Сосна / Центр Абразивов

Сосна

Ареал распространения

Сосна — одна из наиболее рас­пространенных пород деревьев не только в России, но и в мире. У нас она занимает примерно 1/6 часть всех лесов. Ареал распространения в России очень широк: от гор Кавка­за и до самого крайнего Севера, от Дальнего Востока до Калининград­ской области. В мире существует около 100 видов сосны.

Род сосны подразделяют на два подрода: двухвойные сосны с крыла­тыми семенами (Diploxylon) и пяти-хвойные, или кедровые, с бескрылы­ми семенами (Haploxylon).

Подрод двухвойных включает сосну обыкновенную, эльдарскую, пицунд-скую и др.; подрод пятихвойных — кедр сибирский, сосну веймутову, кед­ровый стланик, сосну корейскую.

Самый распространенный вид со­сны, произрастающей в России, — сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L). Общими для этого вида чертами являются парное расположение хвои на укороченных побегах, плос­ковыпуклая форма хвоинок в попе­речном разрезе, крепкие деревяни­стые шишки с характерно утолщен­ными концами чешуи, полутораго­дичный период их созревания и др.

На Дальнем Востоке распростра­нены сосна корейская (P. koraiensis Siebold Zukk.), сосна погребальная (P. funebris Kom.). В культуре на тер­ритории Белоруссии и Прибалтики встречаются сосна черная и сосна веймутова (P. stobys L).

Высота сосны колеблется от 20 до 40 метров. Живет сосна в среднем 300-500 лет. Однако, среди видов сосны есть и поразительные долго­жители. Самым старым деревом в мире считается сосна остистая дол­говечная, произрастающая в США, в штате Невада, в горах на высоте 3275 м. Ее возраст составляет 4700 лет и зовется она «Мафусаил». Сосна — быстрорастущая порода. При отсутствии затенения наиболь­ший прирост по высоте в благоприят­ных условиях отмечается в возрасте 15-20 лет; в худших условиях произрастания — в 25-30 лет. Годовой прирост сосны в высоту при благо­приятных условиях произрастания может составлять 0,8-1 м.

После 40-50 лет прирост по высоте начинает постепенно уменьшаться, хотя и сохраняется весьма продолжительный период. В Сибири (сосняки Приангарья) иногда встречаются деревья 300-летне­го возраста, у которых наблюдается при­рост не только по диаметру, но и по вы­соте. Сосны здесь достигают высоты 45-50 м при диаметре 1 м. Прирост сосны по диаметру зависит от температуры воздуха и осадков ве­гетационного периода. Во время похо­лодания прирост резко снижается. Во второй половине лета, когда запасы влаги в почве истощаются, рост сосны по диаметру зависит от количества вы­падающих осадков. Во время продол­жительных засух радиальный прирост прекращается и может возобновиться после дождей. В сосновых насаждени­ях зоны хвойно-широколиственных ле­сов в мае-июне накапливается от 2/3 до 3/4 годового прироста древесины. В комлевой части ствола толщина коры в 5-6 раз больше, чем на полови­не высоты дерева. На высоте пня тол­щина коры нередко достигает 10 см.

Такая толстая кора способствует повы­шению устойчивости сосны к воздейст­вию огня в период пожаров. Из всех древесных пород сосна в наименьшей степени страдает от пожаров.Самым старым растущим деревом в мире считается сосна Бристлкоун, произрастающая в США, в штате Невада, в горах на высоте 3275 м. Ее возраст составляет 4700 лет.

 

Требования к свету

Сосна — светолюбивая порода и хо­рошо растет только без затенения. Ес­ли еловый подрост под пологом древо­стоя не теряет жизнеспособности до 60-80 лет и более, то подрост сосны обычно погибает в возрасте 10-15 лет, и лишь групповой подрост, распо­ложенный в окнах, сохраняет жизне­способность выше указанного срока.

При естественном и искусственном возобновлениях сосны на вырубках с высокопроизводительными почвами необходимо осветление, т. е. удале­ние лиственных пород, которые по высоте перегоняют сосну, резко ухуд­шают ее рост и приводят к гибели.

Плохой рост подроста сосны, осо­бенно под пологом взрослых древо-стоев, произрастающих на сухих бед­ных почвах, обусловлен не только не­достатком света, но и тем, что дере­вья материнского древостоя своими мощными и хорошо развитыми кор­нями перехватывают питательные вещества и влагу из почвы.

 

Сосна в разрезе

На древесине сосны хорошо видны годичные слои на всех разрезах, серд­цевинные лучи не видны, сосудов нет. Ядро присутствует. Древесина ядра светло-розовая, желтовато-розовая, буровато-красная или красновато-коричневая, заметно отличается от заболони светлого цвета. Смоляные ходы есть. На поперечном разрезе вертикальные смоляные ходы заметны в виде светлых точек среди темно-окрашенной поздней древесины годичных слоев, а на продольных раз­резах в виде темных черточек (более темных, чем окраска древесины). Они довольно крупные и многочисленные.

Поздняя зона годичных слоев хоро­шо развита и резко отличается от ранней более темной окраской.

Заболонь широкая: от желтоватого до бледно-розового цвета. При сплаве заболонь сосны приобретает ино­гда желтую окраску, а при высокотем­пературной сушке появляется буро­ватый оттенок. Текстура у сосны однообразная, оп­ределяемая преимущественно шири­ной годичных слоев, разницей в окрас­ке поздней и ранней древесины, а также ядра и заболони. Извилистые очертания годичных слоев иногда об­разуют более интересный рисунок.

Сосна обладает малой равноплотно-стью в связи с резкой разницей в стро­ении ранней и поздней древесины. Плотность ранней зоны в 2-3 раза ни­же плотности поздней зоны годичного слоя. Среднее содержание поздней древесины в годичном слое — 27%.

Среднее число годичных слоев в 1 см для сосны на территории России составляет от 4 до 14. Большее число годичных слоев характерно для се­верных районов России.

 

Физические свойства

Влажность. Средняя влажность растущего дерева сосны составляет в заболони — 112%, в ядре — 33%. Влажность заболони к вершине дере­ва возрастает, а ядра остается прак­тически постоянной. Наблюдаются су­точные и сезонные колебания влаж­ности. Наибольшая влажность (на 20-30% выше средней) наблюдается утром, к концу дня она снижается до минимума (на 30-35% ниже средней) и с вечера снова начинается рост. На­ибольшее значение влажность древе­сины сосны имеет зимой (ноябрь-февраль), а наименьшее — летом (июль-август). Причем эта разница (25-50%) характерна только для за­болони, влажность ядра у сосны оста­ется практически постоянной. Влажность свежесрубленной дре­весины составляет в среднем 85% (заболонь — 100-120%; ядро — 30-40%; кора —120%).

Сушка сосны. Для использования древесину сушат. Поэтому весьма важными параметрами являются процент усушки. Для сосны усушка в тангенциальном направлении состав­ляет в среднем (до стандартной влаж­ности —12%) 6,7% — для ранней зоны годичных слоев и 7,5% — для поздних зон. Однако древесина материал гиг­роскопичный, и при увеличении влаж­ности окружающего воздуха происхо­дит поглощение влаги. Процессы суш­ки и влагопоглощения практически можно считать взаимно обратимыми. По этой причине принято характери­зовать изменение размеров образца древесины при изменении его влаж­ности коэффициентом разбухания (% изменения размеров на % влажности древесины). Среднее значение коэф­фициента разбухания для сосны обыкновенной составляет:
•  в радиальном направлении — 0,18;

•  в тангенциальном направлении — 0,31;

• объемный — 0,50.
Древесина сосны в меньшей сте­пени, чем лиственные породы склон­ на к короблению и растрескиванию в процессе сушки. При правильном выборе режима сушки и расположе­нии сортиментов в камере можно су­щественно снизить процент брака.

Плотность. Сосна, как и большин­ство хвойных, принадлежит к группе пород малой плотности. Среднее значение плотности при стандартной влажности 12% (505 кг/куб. м), плот­ность абсолютно сухой древесины — 480 кг/куб. м.

Плотность возрастает от сердцеви­ны к коре, достигает максимума на 2/3 радиуса и затем начинает сни­жаться. Снижается плотность и по вы­соте дерева. При увеличении сбежи-стости ствола среднее ее значение уменьшается. При воспроизведении сосны вне­сение удобрений и другие агрохими­ческие мероприятия, ускоряющие рост деревьев, снижают плотность древесины на 5-15%.

Проницаемость жидкостями и га­зами. Древесина сосны обладает вы­сокими значениями воздухопроница­емости и влагопроницаемости, осо­бенно это относится к заболони. При избыточном давлении 0,1 Мпа (с од­ной стороны образца) значение воз­духопроницаемости в радиальном на­правлении составляет 56,2 куб. мм/кв. см/с — для заболони и 2,6 куб. мм/кв. см/с — для ядра. Для сравне­ния, значение воздухопроницаемости древесины дуба при том же давлении составляет 0,13 куб. мм/кв. см/с.

Высокое значение влагопроницае­мости позволяет успешно использовать различные защитные вещества. По способности пропитываться защит­ными веществами заболонь сосны от­носится к легкопропитывающимся по­родам, а ядро — ксреднепропитываю-щимся. Тогда как ель и лиственница относятся к труднопропитывающимся.

Тепловые свойства. Так как веще­ства, составляющие древесину раз­ных пород, одни и те же, теплоемкость древесины не зависит от породы. Теп­лопроводность возрастает с увеличе­нием плотности. Тепловое расшире­ние древесины обнаружить весьма сложно, т. к. оно маскируется явления­ми усушки и влагопоглощения. По теп­лоизоляции древесина имеет показа­тели существенно превышающие по­казатели таких материалов, как алю­миний (применяемый для производст­ва окон), и несколько более высокие (сравнимые), чем у ПВХ.

Электрические свойства. Древеси­ну относят к диэлектрикам. Удельное объемное сопротивление абсолютно сухой древесины сосны вдоль волокон составляет 1861015 Ом/см, а поперек волокон 2,361015 Ом/см. С увеличе­нием влажности древесины ее удель­ное сопротивление падает (при 12% — примерно на 5%).

Звуковые свойства. Древесина со­сны обладает довольно низкой звуко­изоляцией. Например, сосновая пере­городка толщиной 30 мм снижает уро­вень шумности на 12 дб, тогда как тре­бования СНиП составляют 40 дб.

Свойства, связанные с электро­магнитными и проникающими излу­чениями. Светопроницаемость: чув­ствительные приборы позволяют об­наружить проникновение светового излучения через образцы древесины сосны толщиной до 35 мм.

Рентгеновское излучение практи­чески не оказывает влияния на стру­ктуру и прочностные свойства древе­сины, поэтому используется для де­фектоскопии сортиментов.

В настоящее время установлено, что древесина может быть весьма эффективно использована для экра­нирования нейтронного излучения. Сосновое покрытие толщиной 100 мм заменяет полиэтиленовую защи­ту, обеспечивая при этом большую термостойкость и долговечность.

Механические свойства

Наилучшими прочностными свой­ствами обладает древесина сосен, произрастающих в северных районах европейской части России. Среди хвойных пород сосна по прочности уступает только кавказской пихте. Предел прочности:

•  при статическом изгибе — 70-92 МПа;

•  при растяжении вдоль волокон — 100-116 МПа;

•  при   сжатии   вдоль   волокон   — 40-49 МПа;

•  при скалывании вдоль радиальной плоскости — 6,1-7,6 МПа;

•  при скалывании вдоль тангенци­альной плоскости — 6,6-8,1 МПа; Модуль упругости при статическом

изгибе —8,0-13,1 ГПа.

Технологические и эксплуатацион­ные свойства:

  • ударная    вязкость    —    28-51 кДж/кв. м;

твердость:

  • торцевая — 28-33 Н/кв. мм;
  • радиальная — 21-25 Н/кв. мм;
  • торцевая — 16-23 Н/кв. мм.

Сосна относится к мягким породам (до 40 Н/кв. мм), твердые — 41-80 Н/кв. мм; очень твердые — более 80 Н/кв. мм. Следовательно, сосна име­ет очень низкую износостойкость. Способность удерживать крепле­ния (гвозди, шурупы) также весьма низкая. Например, у граба этот пока­затель в 4 раза выше.

Способность к гнутью — как и у всех хвойных пород — низкая. Харак­теризуется отношением толщины за­готовки (высоты сечения) — h к ради­усу изгиба R. h/R — для бука —1:2,5; для сосны —1:11.

В силу того, что сосна имеет мяг­кую древесину, она прекрасно обра­батывается режущим инструментом. Удельная сила резания для сосны примерно в 1,7-1,8 раза ниже, чем для березы, и в 2-2,5 раза ниже, чем для дуба. Примерно также соотносят­ся и периоды стойкости режущего ин­струмента (характеристика затупле­ния инструмента).

Степень уширения зубьев на сторо­ну для рамных пил составляет для влажной древесины сосны — 0,7-0,85 мм, для мерзлой и сухой — 0,65-0,75 — такая же, как и для хвой­ных (кроме лиственницы) и мягких ли­ственных пород. Для ленточных и дис­ковых пил углы заточки зубьев и сте­пень ихуширения для сосны не отлича­ется от перечисленных выше пород.

Сосна очень хорошо шлифуется — высота микронеровностей составля­ет 8-60 мкм, тогда как для дуба, ясе­ня, клена — до 200 мкм (из-за осо­бенностей их анатомических неров­ностей). Выше уже отмечалось, что сосна легко пропитывается защитными ве­ществами, но ее высокая влагопро-ницаемость имеет и отрицательную сторону — увеличенный расход отде­лочных материалов. Кроме того, большое количество смолы в древесине сосны требует обессмоливания перед нанесением лакокрасочного покрытия. Обессмоливание произво­дится растворяющими или обмыли­вающими смолу веществами (бен­зин, ацетон, спирт, специальные ще­лочные растворы).

Древесина сосны относится к группе стойких к биологическим воздействи­ям (поражение грибами). Ель, напри­мер, относится к среднестойким, а бе­реза к слабостойким. Причем биостой­кость растет с возрастом дерева. Наи­более стойкая древесина в нижней ча­сти ствола. Если дерево срублено в ве­гетационный период, то его древесина более склонна к загниванию.

В целом же время рубки деревьев не влияет на механические и эксплуа­тационно-технологические свойства древесины сосны. Значения этих пока­зателей заметно снижаются (от 1 до 12%) после высокотемпературной суш­ки (при t = 105-110 °С). Сушка токами СВЧ не оказывает никакого негатив­ного влияния на свойства древесины.

Пребывание абсолютно сухой дре­весины в условиях повышенных тем­ператур (80-100 °С) в течение 15 су­ток снижает значения прочностных показателей сосны на 5-15%, в тече­ние 30 суток — на 10-30%.

В замороженном состоянии предел прочности при сжатии и статическом изгибе возрастают на 35%, а при ска­лывании — на 75%. Однако ударная вязкость снижается почти вдвое.

Заболонь сосны снижает свои прочностные характеристики на 10-15% после пребывания в тече­ние 30 суток в морской воде, ядро в этих условиях сохраняет эти свойст­ва неизменными. Наиболее характерные пороки дре­весины сосны (помимо тех, которые присущи всем остальным породам):

• образование гладких наростов, ко­торые имеют большую (по отноше­нию к основной древесине) плот­ность, большую усушку и низкую прочность;

•  засмолки — обильно пропитанные смолой участки древесины, возника­ющие в результате ранения ствола. Засмолки обнаруживаются на круг­лых сортиментах по ранам на стволе или обильному количеству смолы. Они темнее основной древесины и про­свечивают на тонких сортиментах. Ре­же, чем у ели, но все же встречаются
смоляные кармашки (смоловместилища внутри годичных слоев).

 

Область применения древесины сосны

Применение древесины сосны очень разнообразно. Она использует­ся в строительстве в качестве конст­рукционных и отделочных материалов, машиностроении, мебельном произ­водстве, железнодорожном транспор­те, тарном производстве, для крепле­ния горных выработок и др. Широко используется как сырье для химиче­ской переработки с целью получения целлюлозы, кормовых дрожжей. Из сосны добывают живицу, хвою сосны используют для получения биологиче­ски активных веществ.

Сосна — не слишком популярное в мебельном производстве дерево. Смолистая и мягкая древесина ее ис­пользуется, как правило, в произ­водстве корпусной мебели, при этом сосновый каркас облицовывается толстым шпоном более благородных пород (скажем, красным деревом).

Сосна незаменима в производст­ве саун — после специальной обра­ботки, позволяющей удалить избы­ток смолы и уплотнить древесину. Светлые сосновые панели не только очень привлекательно выглядят, но и наполняют нагретый воздух неж­ным ароматом. Еще один немало­важный момент — древесина сосны стоит недорого, и производители са­ун эконом-класса пользуются этим обстоятельством. Для саун попроще используется обычная сосна, а для саун высокого класса — канадская
сосна (тсуга).

www.abrasive.ru

Свойства древесины

06.04.2011 А. Ф. Афанасьев Обновлено 03.07.12

Страница 1 из 16

Свойства некоторых пород древесины

Сосна. Ель

Сосна. Ель. По текстуре древесины ель и сосну неспециалисту трудно отличить друг от друга, особенно в выдержанном изделии. Очень сходны и свойства этих пород дерева в резьбе. Из отличительных черт сосны и ели можно указать на следующие. Свежеобструганная древесина ели ярко-светлая (сосна темнее, охристее), контрастность годичных колец ее выражена менее четко. От времени ель темнеет медленнее, чем сосна, но тон их все равно постепенно выравнивается. Древесина сосны пахнет смолой, а запах еловой древесины напоминает ее хвою. В текстуре ели выражена отчетливо прямослойность, она легко колется. В продольном разрезе ели видны мелкие, изолированные, как бы вставленные, отторженные от остальной
древесины сучочки; они даже обладают
способностью иногда выпадать из поделки во
время работы.

Для резчика по дереву хвойные породы удобны своей доступностью: благодаря их широкому распространению как материала в строительстве, в изготовлении бытовых поделок можно легко найти и нужную заготовку для резьбы. Однако у сосны и ели есть и существенные недостатки, которые ограничивают область применения их в резьбовых поделках: колкость древесины и ее полосатая текстура. Поэтому лучше всего использовать сосну и ель для резьбы с крупными элементами, для поделок крупногабаритных или занимающих большие площади. Это домовая резьба, декоративные панно на стенах общественных помещений, резьба в садах, парках. В этом случае их недостатки или блокируются, или превращаются иногда даже в положительные качества. Так, контрастные полосы делают большие поля резного панно более выразительными, они часто подчеркиваются обжигом, тонированием.

Удобна хвойная древесина и для прорезной резьбы, рисунок или орнамент которой смотрится как силуэт (см. рис. 65). Но и на ровной поверхности резьбовой поделки резчик с опытом умело использует полосы хвойной древесины. Они превращаются, например, в интересный рисунок на ровной кривой и полированной поверхности вазы.

Крупнослоистая яркая хвойная древесина не подойдет для выполнения маски (под маской здесь понимается скульптурное изображение лица) женщины или ребенка, но иногда может придать дополнительную выразительность лицу старого человека. Те же контрастные полосы ели или сосны способствуют декору простой, условной или ритуальной маски крупных размеров или маски несложной формы.

Не мешает текстура хвойной древесины и маске женщины на рис. 39, где она выполнена стилизованно и является частью орнамента. Здесь текстура древесины удачно использована, вносит поэтичность в изделие, поделка интригует зрителя: из целого ли куска древесины все это сделано? Именно рисунок слоев дерева обобщает композицию и отвечает на вопрос утвердительно.

На рис. 40 мы видим, как мастер обыгрывает слоистую структуру хвойного дерева, использует его как материал камеи: лепит форму, увязывая ее со светлыми и темными полосами древесины.

Очевидно, большинству резчиков начинающих, да и сравнительно опытных, придется иметь дело с хвойной древесиной: именно она может выручить, когда нет другой, более соответствующей заготовки, особенно крупногабаритной. Об этом говорят примеры поделок, изображенных на рис. 67 и 24. Поэтому ель и сосну как материал для резьбы стоит изучать досконально, составляя для себя заметки о ее свойствах. В одном и том же лесу можно встретить различные сосны, которые отличаются и по внешнему виду, и по свойствам древесины. Так, сосна, выросшая на сухом высоком месте, имеет более твердую, плотную древесину, текстура которой будет также с плотными, узкими кольцами (вспомним хотя бы корабельную сосну). А сосна, выросшая в низком, иногда заболоченном месте, обладает более мягкой древесиной. Встретившийся среди молодых деревьев могучий, толстый ствол засохшей сосны говорит о том, что она росла когда-то одна. Древесина ее в сердцевинной части будет с красивым спектром широких годичных колец. А внешние слои, относящиеся к тому времени, когда дерево встретило помехи роста, будут отмечены аномалиями: свилеватость в местах заросших старых сучков и повреждений; засмолки (участки, пропитанные смолой) — результат затянувшихся ран; смоляные кармашки — также пропитанные смолой части годичных колец.

Еще интереснее сличить отдельные признаки ели и сосны. Некоторые оригинальные свойства сосны приводятся ниже на основании опыта автора книги.

Обычно сосна или ель легко режется, пилится и стругается. Но долго стоявшая (сушняк) сосна или лежавшая в сухом виде режется трудно, иногда крошится. При падении заготовка или поделка часто раскалывается. В некоторых местах древесина лежавшей сосны, особенно если началось ее частичное загнивание, режется с необычайным трудом, мнет жало лезвия. Такую древесину почти невозможно резать полукруглой стамеской поперек волокон, приходится с одновременным нажимом на стамеску поворачивать ее вокруг' продольной оси — создавать более эффективное режущее движение лезвием. Надежда в этом случае на стругание ножом из крепкой стали под углом 45° к направлению волокон.

Особенно резчику по дереву нужно избегать таких участков на древесине сосны, где началось уже расслоение: смолистые слои стали совсем твердые, а мягкие перегорели. Под ножом такая древесина не режется, а только мнется, пружинит и ломается. Также надо избегать при выборе древесины и тех участков на стволе сосны, которые от долгого лежания дерева на земле изменились в цвете, потемнели, хотя внешне они и не похожи на гнилые. Во влажном состоянии такая древесина кажется прочной, годной для обработки, удар топором по этому месту звонкий. Но после высыхания эта древесина совсем не режется, инструмент от нее тупится, и, как ни бейся с такой древесиной, ее все равно придется заменить на вставку от здорового дерева.

В связи с этим полезно обратить внимание резчика на то обстоятельство, что «мягкий» и «легко режущийся» инструментом материал не всегда совпадающие свойства. Так, например, кожа служит для правки лезвия ножа (этим пользуются и резчики по дереву) или опасной бритвы. От резания кожи, материала более мягкого, чем дерево, нож тупится сильнее. Резец токарного станка от древесины тупится больше, чем от стали.

Рассматривая сходные признаки сосны и ели, резчику надо учитывать, что контрастность годичных колец этих пород дерева со временем уменьшается, древесина приобретает обобщенный глубокий охристый тон. Если при выполнении поделки резчик чувствует, что контрастность полос разбивает общий вид, мешает восприятию поделки, то этот недостаток со временем уменьшится или совсем исчезнет. И наоборот, в том случае, когда контрастные годичные кольца используются для дополнительного декора изделия, достигнутый эффект уменьшится после выдержки древесины на свету.

Обратим внимание резчика по дереву и на то, что не все полезные качества ели и сосны используются на практике для декоративной отделки резьбового изделия. Очевидно, причиной этого является доступность и изобилие материала, что вызывает недостаточное уважение к нему. Более внимательное изучение наших хвойных пород показывает широкие возможности их использования. Замечено, например, что самый теплый тон (имеется в виду желтый и оранжевый тона) среди применяемых в резьбе пород деревьев дает выдержанная сосновая древесина. Отдельные просмоленные участки сухой сосны, стоявшей в лесу в течение длительного времени, напоминают янтарь. Такая древесина сохраняет свою форму и твердость, не размягчается от тепла. Из нее хорошо делать бусы, ягоды, декоративные вставки в интарсии. Автор провел опыт по собиранию просмоленных кусков сосновой древесины, изготовил из них виноградную кисть, набранную из точеных ягод. Выдержанная на солнце и покрытая лаком, она действительно казалась янтарной, причем отдельные ягоды просвечивали, как виноградные. Даже полосы годичных слоев в этом случае можно использовать с выигрышем в декоре при определенной ориентации слоев древесины и повороте точеной ягодки. Наиболее подходящие просмоленные места в стволе сосны для такой цели — это сучки, идущие внутри ствола, и места ранений дерева (засмолки) .

Просмоленные части сосны не следует перед покрытием лаком промасливать: от этого они тускнеют, сереют, приобретают вид обычной сосновой древесины, только более желто-коричневого цвета. Здесь сказывается тот фактор, что смола (живица) в масле растворяется.

Подобную темно-охристую кисть целесообразно сочетать в орнаменте с более светлыми листьями из той же сосны, но выполненными из середины ствола. Для листьев можно использовать и наборную резьбу, ориентируя полосы годичных слоев составных деталей листа как прожилки листьев, а также варьируя рисунок прожилок шириной полос, зависящей от направления плоскости обработки листа к годичным кольцам. Для главных прожилок выигрышно сделать врезки из темного шпона.

Сердцевина старой большой сосны с крупными годичными кольцами красива в продольном разрезе и вдоль и поперек колец, имеет янтарный оттенок, похожа на лимонное дерево. Особенно желтеет эта древесина, когда поделка из нее выдержана на солнце и воздухе в течение одной-двух недель, затем промаслена и снова выстояна на солнце. Контрастность годичных полос при этом смягчается, общий охристый тон углубляется, обобщается.

Из сердцевины сосны можно выделить участки светлых колец для поделки из них желтых ягод, желтых вставок для интарсии.

В отличие от ели сосновая древесина характерна переплетением волокон ствола с волокнами отходящих от этого ствола сучков, что дает в разрезе интересный рисунок. Этим пользуются в последнее время некоторые резчики для изготовления точеных или многогранных ваз, подставок под канцелярские принадлежности. В качестве заготовки для такой поделки применяется так называемая мутовка — часть ствола с ответвлениями. Чем больше в данном месте отходит от ствола сучков, тем интереснее получится рисунок на поделке. Резьбовое изделие может быть выполнено и из одной мутовки, и из набора, где несколько небольших мутовок предварительно склеиваются послойно по плоским обработанным поверхностям и при самой различной их ориентации друг к другу. Понятно, что в данном случае на передний план в технологии выступает подгонка склеиваемых поверхностей, т. е. наличие машинной обработки предпочтительно.

Еще более интересные поделки с применением свилеватой сосновой древесины можно получить способом обклейки изделия слоями такой древесины. Это может быть не обязательно точеная или многогранная ваза. Ручной подборкой и подгонкой по кривым, изогнутым швам удается получить изделие любой формы, причем отдельные детали могут быть цельнорезными из такой же сосны или контрастной ей по цвету древесины, из липы, березы например. Для вазы такими деталями могут стать: крышка, ручка, донце (основание), накладной орнамент и др. (на рис. 44 в таком решении выполнена ваза, но из другого материала). При обклейке поделки слоями сосновой древесины с использованием замеса опилок на столярном клею не обязательна точная подгонка стыков кривых поверхностей, так же как и в просветы швов между деталями обклейки можно вставить дополнительную деталь любой формы и любого размера, но с соблюдением гармонии рисунка древесины.

Рис. 44. Ваза (клееный слоистый шпон, липа, бронза)

Интересно ведет себя сосновая древесина, которая под влиянием заболевания приобрела красноватый, иногда ярко-красный оттенок. Эти покраснения попадаются в различных местах ствола. В результате опытов, проведенных автором с такой древесиной, выяснилось, в одном случае, что промасленная и выдержанная древесина постепенно утратила полностью красивый оттенок, превратилась в обычную древесину. В другом случае такое покраснение было выявлено в крупном стволе долго стоявшей сухой сосны. Под действием света и масла эта древесина при незначительном потускнении красного оттенка приобрела резко выраженную контрастность годичных колец, при этом смолистые слои стали темно-красными, текстура древесины сделалась исключительно нарядной, декоративной. Особенно выигрышно превратить такие кольца (полосы) в широкие, сориентировав форму обрабатываемой поверхности почти по направлению годичных колец сосны.

Обратим внимание читателя и на тот факт, что длинные тонкие корни сосны обладают исключительной гибкостью, применяются для художественного плетения. Это свойство может взять на вооружение и резчик по дереву, когда гнутая деталь получается удобней и надежней в резьбовом изделии (ручка небольшой вазы, хвост обезьяны, например) .


Следующая страница:БерезаПоследняя страница:Палисандр Следующий раздел: Сушка древесины Предыдущий раздел: Выбор древесины для резьбы

podelki-sr.ru

Сосна ее свойства механические, физические и область применеyия на holz-les.ru

Строительный рынок предоставляет покупателям широкие возможности выбора материала. Однако по-прежнему именно деревянный дом вызывает чувство спокойствия, умиротворения и домашнего уюта. Наши предки знали толк в древесине, определяя для каждой породы дерева свое предназначение. Хвойные породы шли на изготовление деталей строительных конструкций, где необходима была прочность и долговечность. Этими свойствами обладают карельские сосны, из которых делали корабельные мачты для петровской флотилии. Древесина большинства лиственных пород менее плотная, легче поддавалась обработке и использовалась для украшения построек.

Применение древесины сосны

Чаще всего в строительстве используется древесина сосны, ели, лиственницы и пихты. Ботанический род сосны относится к семейству Сосновых и насчитывает 120 видов, растущих только в северном полушарии. В России широко распространенным и наиболее ценным видом является сосна обыкновенная. Целебные свойства сосны связаны с высоким содержанием эфирных масел и аскорбиновой кислоты в хвое и почках. В химический состав древесины сосны входят целлюлозы и гемицеллюлозы, лигнин, смола-живица. Из нее в дальнейшем после переработки получают скипидар и канифоль. Древесина сосны широко применяется как сырье для производства бумаги. Кроме того, важным свойством сосны обыкновенной является ее чувствительность к загрязнению воздуха.

Основная масса древесины сосны используется в строительстве. В России из нее производится более трети всех стройматериалов и более половины ценного поделочного леса. Наилучшим качеством отличается древесина сосны, растущей в северных районах. Положительные свойства древесины сосны как строительного материала определяются ее смолистостью, твердостью и прочностью. Эти характеристики формируются благодаря особому строению древесины сосны. На спиле соснового дерева можно увидеть темную центральную часть и светлую ближе к краям. Это ядро, обеспечивающее механические свойства древесины сосны, и заболонь, клетки которой частично способны проводят воду и минеральные вещества.

Состав древесины сосны

Основную массу древесины сосны составляют отмершие клетки-трахеиды. Геометрически правильное их расположение и особенности строения клеточной стенки формируют плотную древесину сосны. Плотность древесины сосны при влажности 12% составляет около 510 кг/м3. Ее увеличение уменьшает гигроскопичность и акустические свойства, повышает коэффициент теплопроводности древесины сосны. Эта древесина хорошо поддается обработке любыми режущими инструментами. Однако наибольшую цену такая древесина сосны имеет у художников - резчиков по дереву.

Цвет древесины сосны во многом зависит от условий произрастания деревьев. Более сухие, песчаные почвы формируют плотную мелкослойную древесину, красноватого оттенка, называемую кондовой. Такая древесина сосны отличается повышенной плотностью, ее удельный вес в воздушно-сухом состоянии может достигать 0,6 и, соответственно, она имеет высокую стоимость. На влажных глинистых почвах заготавливают мяндовую сосну с древесиной светло-желтого цвета и удельным весом 0,38. Зачастую такая древесина страдает широкослойностью, относящейся к порокам древесины сосны. Кроме того, химический состав древесины сосен, растущих на бедных почвах, отличается пониженным содержанием целлюлозы.

Древесина сосны поддается отбеливанию, если необходимо убрать цвет и подчеркнуть фактуру. Также обработка древесины важна как мероприятие по борьбе древесными вредителями: насекомыми и грибами.

Вдохните подаренный сосной смолистый аромат досок, паркета или мебели. Замечательные свойства древесины сосны еще много лет будет радовать ваш взор и беречь ваши деньги.

На сайте holz-les.ru вы можете приобрести пиломатериалы из древесины сосны для строительства по доступным ценам.

www.holz-les.ru

Характеристика свойств и строения древесины сосны

Распространение ареала сосны в Сибири занимает территорию около 5,7 млн. км2 к югу от 66° с.ш. Дальше всего на север она проникает по долине реки Лены (примерно до 68° с.ш.). Наиболее крупные массивы высокопроизводительных сосновых лесов сосредоточены в бассейне реки Ангары, в верховьях Подкаменной Тунгуски, Иртыша и Оби.

Сосна сибирская мало требовательна к плодородию и влажности почвы (мезоксерофит, олиготроф). Может расти на чрезвычайно сухих почвах, на которых не могут расти не только другие древесные породы, но и даже травянистые растения. На сухих и бедных почвах часто образует чистые насаждения – боры. На плодородных почвах она обычно входит в состав смешанных лесов.

Ствол и ветви сосны пронизаны смоляными ходами, наполненными смолой, которую обычно называют «живицей», она имеет большое значение для дерева: заживляет раны, нанесенные ему, отпугивает насекомых вредителей. Живицу добывают путем подсочки. Используют для получения скипидара, канифоли и т.д. «Смолистый воздух», богатый озоном и чистый от микробов, в сосновых лесах издавна славится своими благоприятными свойствами для здоровья человека. В медицине широко используются сосновые почки, собираемые весной до их распускания. В почках содержатся смолы, эфирные масла, крахмал, горькие и дубильные вещества. Хвоя сосны обыкновенной в больших количествах содержит витамин С и каротин. Сосновые леса, благодаря исключительной ценности сосновой древесины, являются основным объектом лесоэксплуатации.

1.1 Строение древесины

Древесина хвойных пород состоит из ранних и поздних трахеид, сердцевинных лучей, смоляных ходов, древесной паренхимы. Макроструктурой называют строение дерева и древесины, видимое невооружённым глазом или через лупу, а микроструктурой – видимое под микроскопом. Обычно изучают три основных разреза ствола: поперечный (торцовый), радиальный, проходящий через ось ствола, и тангенциальный, проходящий по хорде вдоль ствола. При рассмотрении разрезов ствола дерева невооруженным глазом или через лупу можно различить следующие основные его части: кору, камбий, древесину и сердцевину. Сердцевина состоит из клеток с тонкими стенками, слабо связанных друг с другом. Сердцевина совместно с древесной тканью первого года развития дерева образует сердцевинную трубку. Это часть ствола дерева легко загнивает и имеет малую прочность. Кора состоит из кожицы или корки, пробковой ткани и луба. Корка или кожица защищает дерево от вредных влияний среды и механических повреждений. Луб проводит питательные вещества от кроны в ствол и корни. Под лубяным слоем у растущего дерева располагается тонкий кольцевой слой живых клеток – камбий. Ежегодно в вегетативный период камбий откладывает в сторону коры клетки луба и внутрь ствола, в значительно большом объеме, - клетки древесины. Деление клеток камбиального слоя начинается весной и заканчивается осенью. Поэтому древесина ствола (часть ствола от луба до сердцевины) в поперечном срезе состоит из ряда концентрических, так называемых годичных колец, располагающихся вокруг сердцевины. Каждое кольцо состоит из двух слоёв: ранней (весенней) древесины, образующейся весной или в начале лета, и поздней (летней) древесины, которая образуется в конце лета. Ранняя древесина светлая и состоит из крупных, но тонкостенных клеток; поздняя древесина более темного цвета, менее пориста и обладает большой прочностью, так как состоит из мелкополостных клеток с толстыми стенками. В процессе роста дерева стенки клеток древесины внутренней части ствола, примыкающей к сердцевине, постоянно изменяют свой состав, одеревеневают и пропитываются у хвойных пород смолой, а у лиственных – дубильными веществами. Движение влаги в древесине этой части ствола прекращается и она становится более прочной, твердой и менее способной к загниванию. Эту часть ствола, состоящую из мертвых клеток, называют у некоторых пород ядром, у других – спелой древесиной. Часть более молодой древесины ствола ближе к коре, в которой ещё имеются живые клетки, обеспечивающие перемещение питательных веществ от корней к кроне, называют заболонью. Эта часть древесины имеет большую влажность, относительно легко загнивает, мало прочна, обладает большой усушкой и склонностью к короблению. В древесине всех пород располагаются сердцевинные лучи, которые служат для перемещения влаги и питательных веществ в поперечном направлении и создании запаса этих веществ на зимнее время. Древесина легко раскалывается по сердцевинным лучам, по ним же она растрескивается при высыхании.

У большинства хвойных пород, преимущественно в слоях поздней древесины, расположены смоленые ходы – межклеточные пространства, заполненные смолой. В древесине лиственных пород имеются мелкие и крупные сосуды, имеющие форму трубочек, идущих вдоль ствола. В растущем дереве по сосудам передвигается влага от корней к кроне. У хвойных пород сосудов нет, их функции выполняют удлиненные замкнутые клетки, называемые ранними трахеидами. Механическую функцию выполняют поздние трахеиды, образующиеся во вторую половину вегетационного периода. Перемещение в горизонтальном направлении и хранение в период покоя запасных питательных веществ происходит по паренхимным клеткам, из которых состоят сердцевинные лучи. Паренхимные клетки также являются элементом строения смоляных ходов и древесной паренхимы.[1]

Трахеиды составляют от 90 до 95 % объема древесины хвойных пород. Типично прозенхимные клетки, имеют форму сильно вытянутых волокон с кососрезанными концами. Трахеиды - мертвые клетки, в стволе растущего дерева только вновь образующийся (последний) годичный слой содержит живые трахеиды. Их отмирание начинается еще весной, все больше трахеид отмирает к осени, а к середине зимы все трахеиды последнего годичного слоя отмирают.[9]

Форма поперечного сечения трахеид может быть прямоугольная, иногда квадратная, пяти- или шестиугольная. Размеры трахеид в тангенциальном направлении у всех пород практически одинаковы и составляют от 27 до 32 мкм. Размер ранних трахеид в радиальном направлении в два раза больше, чем у поздних, и находится в диапазоне от 21 до 52 мкм. Длина трахеид отечественных пород составляет от 2,5 до 4,5 мм. По длине ранние и поздние трахеиды почти не отличаются. Условия произрастания влияют на величину трахеид, в хороших условиях их длина и толщина увеличиваются. В годичном слое трахеиды расположены правильными радиальными рядами. Ранние трахеиды, составляющие раннюю зону годичного слоя, имеют тонкие стенки и большие внутренние полости; у поздних трахеид, составляющих позднюю зону годичного слоя, стенки толстые, внутренние полости малы. В пределах одного годичного слоя переход от ранних трахеид к поздним постепенный. Характерная особенность трахеид - наличие окаймленных пор, расположенных преимущественно на радиальных стенках у концов трахеид. Количество пор у ранних и поздних трахеид различно. У поздних трахеид поры меньших размеров и в значительно меньшем количестве. У ранних трахеид пор от 70 до 90 на одну трахеиду, у поздних от 8 до 25 пор. Изучая строение древесины под микроскопом, можно увидеть, что основную её массу составляют клетки веретенообразной формы, вытянутые вдоль ствола. Некоторое количество клеток вытянуто в горизонтальном направлении, то есть поперек основных клеток. Одинаковые по форме и функциям группы клеток объединяются в ткани, имеющие различное назначение в жизни древесины: проводящие, запасающие, механические. Живая клетка имеет оболочку, протоплазму, клеточный сок и ядро. Оболочки клеток сложены из нескольких слоёв очень тонких волоконец, называемых микрофибриллами, которые компактно уложены и направлены по спиралям под разным углом к продольной оси клетки в каждом слое. Иногда микрофибриллы ориентированы по встречным спиралям. Микрофибрилла состоит из длинных нитевидных цепных молекул целлюлозы – высокомолекулярного природного полимера со сложным строением макромолекул. Макромолекулы целлюлозы эластичны и сильно вытянуты. В клеточной оболочке содержатся и другие органические вещества – лигнин и гемицеллюлоза, которые размещаются преимущественно между микрофибриллами, а также небольшое количество неорганических веществ в виде солей щелочноземельных металлов.

Таблица 1- Содержание различных элементов в древесине хвойных пород

1.2 Химический состав

Химический состав отдельных видов древесных пород, а также их частей качественно сходен, однако в количественном содержании отдельных компонентов имеются существенные различия. Имеются и индивидуальные особенности в количественном содержании отдельных компонентов внутри одного вида, связанные с возрастом и условиями произрастания. Древесина состоит из органических веществ, в состав которых входят углерод, водород, кислород и немного азота. Абсолютно сухая древесина сосны в среднем содержит: 49,5 % углерода; 6,1 % водорода; 43,0 % кислорода; 0,2 % азота.

Кроме органических веществ, в древесине есть минеральные соединения, дающие при сгорании золу, количество которой колеблется в пределах (0,2—1,7) %; однако у отдельных пород (саксаула, ядра фисташки) количество золы достигает (3—3,5) %. У одной и той же породы количество золы зависит от части дерева, положения в стволе, возраста и условий произрастания. Больше золы дают кора и листья; Древесина ветвей содержит золы больше, чем древесина ствола; например, ветви березы и сосны дают при сгорании 0,64 и 0,32% золы, а стволовая древесина — 0,16 и 0,17 % золы. Древесина верхней части ствола дает золы больше, чем нижняя; это указывает на большое содержание золы в древесине молодого возраста.

mirznanii.com

ЗАО «Гермес» - Деревья России. Сосна. Pinus.

Класс Хвойные - Coniferales, Семейство Сосновые - Pinaceae, Род Сосна - Pinus L.
Все современные хвойные - деревянистые растения, большинство - деревья, в основном с одним прямым стволом с боковыми ветвями и выделенным доминированием верхушки.
Размеры взрослого дерева меняются от меньше чем метр до более 100 метров в высоту.

Загорелись ярким пламенем
Сосны старые, могучие,
Наряжали сетки хвойные
И покрывала златотканые.
С. Есенин

Сосна.
Ареал распространения.

Сосна -  одна из наиболее рас­пространенных пород деревьев не только в России, но и в мире. У нас она занимает примерно 1/6 часть всех лесов. Ареал распространения в России очень широк: от гор Кавка­за и до самого крайнего Севера, от Дальнего Востока до Калининград­ской области. В мире существует около 100 видов сосны, распространенных в Северном полушарии, причем в тропических областях сосны встречаются только в горах. В России в дикорастущем виде встречается около 10 видов сосен
Род сосны подразделяют на два подрода: двухвойные сосны с крыла­тыми семенами (Diploxylon) и пятихвойные, или кедровые, с бескрылы­ми семенами (Haploxylon).
Подрод двухвойных включает сосну обыкновенную, эльдарскую, пицундскую и др.; подрод пятихвойных - кедр сибирский, сосну веймутову, кед­ровый стланик, сосну корейскую.
Самый распространенный вид со­сны, произрастающей в России, - сосна обыкновенная (Pinus sylvestris L). Общими для этого вида чертами являются парное расположение хвои на укороченных побегах, плосковыпуклая форма хвоинок в попе­речном разрезе, крепкие деревяни­стые шишки с характерно утолщенными концами чешуи, полутораго­дичный период их созревания и др.
На Дальнем Востоке распростра­нены сосна корейская (P. koraiensis Siebold Zukk.), сосна погребальная (P. funebris Kom.). В культуре на тер­ритории Белоруссии и Прибалтики встречаются сосна черная и сосна веймутова (P. stobys L).

Следует иметь в виду, что три вида из числа дикорастущих сосен - сосна сибирская (или кедр сибирский), сосна корейская (или кедр корейский) и кедровый стланик не имеют никакого отношения к роду кедр - Cedrus (Tourn.) Mill., представленному тремя видами деревьев, распространенных преимущественно в странах Средиземноморья (кедры атласский, ливанский и гималайский).
Знакомые нам "кедры" или "кедровые сосны", дающие всем известные "кедровые орешки", также относятся к роду сосна - Pinus L.
Высота сосны колеблется от 20 до 40 метров. Живет сосна в среднем 300-500 лет. Однако, среди видов сосны есть и поразительные долго­жители. Самым старым деревом в мире считается сосна остистая дол­говечная, произрастающая в США, в штате Невада, в горах на высоте 3275 м. Ее возраст составляет 4700 лет и зовется она «Мафусаил». Сосна - быстрорастущая порода. При отсутствии затенения наиболь­ший прирост по высоте в благоприят­ных условиях отмечается в возрасте 15-20 лет; в худших условиях произрастания - в 25-30 лет. Годовой прирост сосны в высоту при благо­приятных условиях произрастания может составлять 0,8-1 м.
После 40-50 лет прирост по высоте начинает постепенно уменьшаться, хотя и сохраняется весьма продолжительный период. В Сибири (сосняки Приангарья) иногда встречаются деревья 300-летне­го возраста, у которых наблюдается при­рост не только по диаметру, но и по вы­соте. Сосны здесь достигают высоты 45-50 м при диаметре 1 м. Прирост сосны по диаметру зависит от температуры воздуха и осадков ве­гетационного периода. Во время похо­лодания прирост резко снижается. Во второй половине лета, когда запасы влаги в почве истощаются, рост сосны по диаметру зависит от количества вы­падающих осадков. Во время продол­жительных засух радиальный прирост прекращается и может возобновиться после дождей. В сосновых насаждени­ях зоны хвойно-широколиственных ле­сов в мае-июне накапливается от 2/3 до 3/4 годового прироста древесины. В комлевой части ствола толщина коры в 5-6 раз больше, чем на полови­не высоты дерева. На высоте пня тол­щина коры нередко достигает 10 см.
Такая толстая кора способствует повы­шению устойчивости сосны к воздейст­вию огня в период пожаров. Из всех древесных пород сосна в наименьшей степени страдает от пожаров.Самым старым растущим деревом в мире считается сосна Бристлкоун, произрастающая в США, в штате Невада, в горах на высоте 3275 м. Ее возраст составляет 4700 лет.

Требования к свету.

Сосна - светолюбивая порода и хо­рошо растет только без затенения. Ес­ли еловый подрост под пологом древо­стоя не теряет жизнеспособности до 60-80 лет и более, то подрост сосны обычно погибает в возрасте 10-15 лет, и лишь групповой подрост, распо­ложенный в окнах, сохраняет жизне­способность выше указанного срока.
При естественном и искусственном возобновлениях сосны на вырубках с высокопроизводительными почвами необходимо осветление, т. е. удале­ние лиственных пород, которые по высоте перегоняют сосну, резко ухуд­шают ее рост и приводят к гибели.
Плохой рост подроста сосны, осо­бенно под пологом взрослых древо-стоев, произрастающих на сухих бед­ных почвах, обусловлен не только не­достатком света, но и тем, что дере­вья материнского древостоя своими мощными и хорошо развитыми кор­нями перехватывают питательные вещества и влагу из почвы.

Сосна в разрезе.

На древесине сосны хорошо видны годичные слои на всех разрезах, серд­цевинные лучи не видны, сосудов нет. Ядро присутствует. Древесина ядра светло-розовая, желтовато-розовая, буровато-красная или красновато-коричневая, заметно отличается от заболони светлого цвета. Смоляные ходы есть. На поперечном разрезе вертикальные смоляные ходы заметны в виде светлых точек среди темно-окрашенной поздней древесины годичных слоев, а на продольных раз­резах в виде темных черточек (более темных, чем окраска древесины). Они довольно крупные и многочисленные.
Поздняя зона годичных слоев хоро­шо развита и резко отличается от ранней более темной окраской.
Заболонь широкая: от желтоватого до бледно-розового цвета. При сплаве заболонь сосны приобретает ино­гда желтую окраску, а при высокотем­пературной сушке появляется буро­ватый оттенок. Текстура у сосны однообразная, оп­ределяемая преимущественно шири­ной годичных слоев, разницей в окрас­ке поздней и ранней древесины, а также ядра и заболони. Извилистые очертания годичных слоев иногда об­разуют более интересный рисунок.
Сосна обладает малой равноплотно-стью в связи с резкой разницей в стро­ении ранней и поздней древесины. Плотность ранней зоны в 2-3 раза ни­же плотности поздней зоны годичного слоя. Среднее содержание поздней древесины в годичном слое - 27%.
Среднее число годичных слоев в 1 см для сосны на территории России составляет от 4 до 14. Большее число годичных слоев характерно для се­верных районов России.

Физические свойства.

Влажность. Средняя влажность растущего дерева сосны составляет в заболони - 112%, в ядре - 33%. Влажность заболони к вершине дере­ва возрастает, а ядра остается прак­тически постоянной. Наблюдаются су­точные и сезонные колебания влаж­ности. Наибольшая влажность (на 20-30% выше средней) наблюдается утром, к концу дня она снижается до минимума (на 30-35% ниже средней) и с вечера снова начинается рост. На­ибольшее значение влажность древе­сины сосны имеет зимой (ноябрь-февраль), а наименьшее - летом (июль-август). Причем эта разница (25-50%) характерна только для за­болони, влажность ядра у сосны оста­ется практически постоянной. Влажность свежесрубленной дре­весины составляет в среднем 85% (заболонь - 100-120%; ядро - 30-40%; кора -120%).
Сушка сосны. Для использования древесину сушат. Поэтому весьма важными параметрами являются процент усушки. Для сосны усушка в тангенциальном направлении состав­ляет в среднем (до стандартной влаж­ности -12%) 6,7% - для ранней зоны годичных слоев и 7,5% - для поздних зон. Однако древесина материал гиг­роскопичный, и при увеличении влаж­ности окружающего воздуха происхо­дит поглощение влаги. Процессы суш­ки и влагопоглощения практически можно считать взаимно обратимыми. По этой причине принято характери­зовать изменение размеров образца древесины при изменении его влаж­ности коэффициентом разбухания (% изменения размеров на % влажности древесины). Среднее значение коэф­фициента разбухания для сосны обыкновенной составляет:
• в радиальном направлении - 0,18;
• в тангенциальном направлении - 0,31;
• объемный - 0,50.
Древесина сосны в меньшей сте­пени, чем лиственные породы склон­ на к короблению и растрескиванию в процессе сушки. При правильном выборе режима сушки и расположе­нии сортиментов в камере можно су­щественно снизить процент брака.
Плотность. Сосна, как и большин­ство хвойных, принадлежит к группе пород малой плотности. Среднее значение плотности при стандартной влажности 12% (505 кг/куб. м), плот­ность абсолютно сухой древесины - 480 кг/куб. м.
Плотность возрастает от сердцеви­ны к коре, достигает максимума на 2/3 радиуса и затем начинает сни­жаться. Снижается плотность и по вы­соте дерева. При увеличении сбежи-стости ствола среднее ее значение уменьшается. При воспроизведении сосны вне­сение удобрений и другие агрохими­ческие мероприятия, ускоряющие рост деревьев, снижают плотность древесины на 5-15%.
Проницаемость жидкостями и га­зами. Древесина сосны обладает вы­сокими значениями воздухопроница­емости и влагопроницаемости, осо­бенно это относится к заболони. При избыточном давлении 0,1 Мпа (с од­ной стороны образца) значение воз­духопроницаемости в радиальном на­правлении составляет 56,2 куб. мм/кв. см/с - для заболони и 2,6 куб. мм/кв. см/с - для ядра. Для сравне­ния, значение воздухопроницаемости древесины дуба при том же давлении составляет 0,13 куб. мм/кв. см/с.
Высокое значение влагопроницае­мости позволяет успешно использовать различные защитные вещества. По способности пропитываться защит­ными веществами заболонь сосны от­носится к легкопропитывающимся по­родам, а ядро - ксреднепропитываю-щимся. Тогда как ель и лиственница относятся к труднопропитывающимся.
Тепловые свойства. Так как веще­ства, составляющие древесину раз­ных пород, одни и те же, теплоемкость древесины не зависит от породы. Теп­лопроводность возрастает с увеличе­нием плотности. Тепловое расшире­ние древесины обнаружить весьма сложно, т. к. оно маскируется явления­ми усушки и влагопоглощения. По теп­лоизоляции древесина имеет показа­тели существенно превышающие по­казатели таких материалов, как алю­миний (применяемый для производст­ва окон), и несколько более высокие (сравнимые), чем у ПВХ.
Электрические свойства. Древеси­ну относят к диэлектрикам. Удельное объемное сопротивление абсолютно сухой древесины сосны вдоль волокон составляет 1861015 Ом/см, а поперек волокон 2,361015 Ом/см. С увеличе­нием влажности древесины ее удель­ное сопротивление падает (при 12% - примерно на 5%).
Звуковые свойства. Древесина со­сны обладает довольно низкой звуко­изоляцией. Например, сосновая пере­городка толщиной 30 мм снижает уро­вень шумности на 12 дб, тогда как тре­бования СНиП составляют 40 дб.
Свойства, связанные с электро­магнитными и проникающими излу­чениями. Светопроницаемость: чув­ствительные приборы позволяют об­наружить проникновение светового излучения через образцы древесины сосны толщиной до 35 мм.
Рентгеновское излучение практи­чески не оказывает влияния на стру­ктуру и прочностные свойства древе­сины, поэтому используется для де­фектоскопии сортиментов.
В настоящее время установлено, что древесина может быть весьма эффективно использована для экра­нирования нейтронного излучения. Сосновое покрытие толщиной 100 мм заменяет полиэтиленовую защи­ту, обеспечивая при этом большую термостойкость и долговечность.
Механические свойства.
Наилучшими прочностными свой­ствами обладает древесина сосен, произрастающих в северных районах европейской части России. Среди хвойных пород сосна по прочности уступает только кавказской пихте. Предел прочности:
• при статическом изгибе - 70-92 МПа;
• при растяжении вдоль волокон - 100-116 МПа;
• при сжатии вдоль волокон - 40-49 МПа;
• при скалывании вдоль радиальной плоскости - 6,1-7,6 МПа;
• при скалывании вдоль тангенци­альной плоскости - 6,6-8,1 МПа; Модуль упругости при статическом
изгибе -8,0-13,1 ГПа.
Технологические и эксплуатацион­ные свойства:

* ударная вязкость - 28-51 кДж/кв. м;

твердость:

* торцевая - 28-33 Н/кв. мм;
* радиальная - 21-25 Н/кв. мм;
* торцевая - 16-23 Н/кв. мм.

Сосна относится к мягким породам (до 40 Н/кв. мм), твердые - 41-80 Н/кв. мм; очень твердые - более 80 Н/кв. мм. Следовательно, сосна име­ет очень низкую износостойкость. Способность удерживать крепле­ния (гвозди, шурупы) также весьма низкая. Например, у граба этот пока­затель в 4 раза выше.
Способность к гнутью - как и у всех хвойных пород - низкая. Харак­теризуется отношением толщины за­готовки (высоты сечения) - h к ради­усу изгиба R. h/R - для бука -1:2,5; для сосны -1:11.
В силу того, что сосна имеет мяг­кую древесину, она прекрасно обра­батывается режущим инструментом. Удельная сила резания для сосны примерно в 1,7-1,8 раза ниже, чем для березы, и в 2-2,5 раза ниже, чем для дуба. Примерно также соотносят­ся и периоды стойкости режущего ин­струмента (характеристика затупле­ния инструмента).
Степень уширения зубьев на сторо­ну для рамных пил составляет для влажной древесины сосны - 0,7-0,85 мм, для мерзлой и сухой - 0,65-0,75 - такая же, как и для хвой­ных (кроме лиственницы) и мягких ли­ственных пород. Для ленточных и дис­ковых пил углы заточки зубьев и сте­пень их уширения для сосны не отлича­ется от перечисленных выше пород.
Сосна очень хорошо шлифуется - высота микронеровностей составля­ет 8-60 мкм, тогда как для дуба, ясе­ня, клена - до 200 мкм (из-за осо­бенностей их анатомических неров­ностей). Выше уже отмечалось, что сосна легко пропитывается защитными ве­ществами, но ее высокая влагопро-ницаемость имеет и отрицательную сторону - увеличенный расход отде­лочных материалов. Кроме того, большое количество смолы в древесине сосны требует обессмоливания перед нанесением лакокрасочного покрытия. Обессмоливание произво­дится растворяющими или обмыли­вающими смолу веществами (бен­зин, ацетон, спирт, специальные ще­лочные растворы).
Древесина сосны относится к группе стойких к биологическим воздействи­ям (поражение грибами). Ель, напри­мер, относится к среднестойким, а бе­реза к слабостойким. Причем биостой­кость растет с возрастом дерева. Наи­более стойкая древесина в нижней ча­сти ствола. Если дерево срублено в ве­гетационный период, то его древесина более склонна к загниванию.
В целом же время рубки деревьев не влияет на механические и эксплуа­тационно-технологические свойства древесины сосны.   Значения этих пока­зателей заметно снижаются (от 1 до 12%) после высокотемпературной суш­ки (при t = 105-110 °С). Сушка токами СВЧ не оказывает никакого негатив­ного влияния на свойства древесины.
Пребывание абсолютно сухой дре­весины в условиях повышенных тем­ператур (80-100 °С) в течение 15 су­ток снижает значения прочностных показателей сосны на 5-15%, в тече­ние 30 суток - на 10-30%.
В замороженном состоянии предел прочности при сжатии и статическом изгибе возрастают на 35%, а при ска­лывании - на 75%. Однако ударная вязкость снижается почти вдвое.
Заболонь сосны снижает свои прочностные характеристики на 10-15% после пребывания в тече­ние 30 суток в морской воде, ядро в этих условиях сохраняет эти свойст­ва неизменными. Наиболее характерные пороки дре­весины сосны (помимо тех, которые присущи всем остальным породам):
• образование гладких наростов, ко­торые имеют большую (по отноше­нию к основной древесине) плот­ность, большую усушку и низкую прочность;
• засмолки - обильно пропитанные смолой участки древесины, возника­ющие в результате ранения ствола. Засмолки обнаруживаются на круг­лых сортиментах по ранам на стволе или обильному количеству смолы. Они темнее основной древесины и про­свечивают на тонких сортиментах. Ре­же, чем у ели, но все же встречаются
смоляные кармашки (смоловместилища внутри годичных слоев).

Область применения древесины сосны.

Применение древесины сосны очень разнообразно. Она использует­ся в строительстве в качестве конст­рукционных и отделочных материалов, машиностроении, мебельном произ­водстве, железнодорожном транспор­те, тарном производстве, для крепле­ния горных выработок и др. Широко используется как сырье для химиче­ской переработки с целью получения целлюлозы, кормовых дрожжей. Из сосны добывают живицу, хвою сосны используют для получения биологиче­ски активных веществ.
Сосна - не слишком популярное в мебельном производстве дерево. Смолистая и мягкая древесина ее ис­пользуется, как правило, в произ­водстве корпусной мебели, при этом сосновый каркас облицовывается толстым шпоном более благородных пород (скажем, красным деревом).
Сосна незаменима в производст­ве саун - после специальной обра­ботки, позволяющей удалить избы­ток смолы и уплотнить древесину. Светлые сосновые панели не только очень привлекательно выглядят, но и наполняют нагретый воздух неж­ным ароматом. Еще один немало­важный момент - древесина сосны стоит недорого, и производители са­ун эконом-класса пользуются этим обстоятельством. Для саун попроще используется обычная сосна, а для саун высокого класса - канадская сосна (тсуга).

*****

Качество древесины, долговечность строения или изделия из нее зависят и от того, в какое время года срублено дерево. Вот что писали в старом русском журнале в 1867 году: «...срубленные четырех одинаковых лет, с одного места и грунта сосновые деревья в течении декабря, января, февраля и марта по выделке из них четырех потолочных балок показали по нагрузке их тяжестью, что дерево, срубленное в январе на 12, в феврале на 20, в марте на 38 выдержало менее тяжести, чем срубленное в декабре. Из двух сосен одного места и одних лет, зарытых в сыром грунте, по прошествии восьми лет, сосна, срубленная в феврале, была совершенно проникнута гнилостью, между тем, срубленная в декабре, после 16-ти лет лежания в том же сыром грунте, оказалась еще вполне здоровой... В той же степени время рубки дерева имеет влияние на проницаемость его водою или другими жидкостями, а поэтому для бочек и других вододержащих сосудов должно выбирать дерево декабрьской рубки»...

Деревья России:

* Абрикос * Акация белая * Береза * Бук * Вишня * Вяз. Ильм * Граб * Груша * Дуб * Дугласия * Ель * Ива * Кедр * Кипарис * Клен * Конский каштан * Лиственница * Можжевельник * Ольха * Осина * Платан * Пихта * Рябина * Сандал * Сосна * Тик * Тис * Фисташка * Шелковица * Шорея * Яблоня * Ясень *

С использованием материалов «ДЕРЕВО.RU»
№ 1-2 ЯНВАРЬ-ФЕВРАЛЬ 2002

 

www.hermes-sz.com

Характеристики и свойства древесины лиственницы и сосны

Давайте рассмотрим превосходство или несовершенства этих пород.

Одно из главных отличий лиственницы и сосны — это место их произрастания. В России лиственница распространяется от северной границы лесов до границы с лесостепью. Большое количество лиственниц растет в Сибири и на Дальнем Востоке. Особенно богата ими Иркутская область и Красноярский край. Сосна же имеет очень широкий ареал. Ее нетребовательность к содержанию влажности и количеству питательных веществ почв делает ее самой распространенной породой. Из-за легкой доступности уменьшается и цена на нее.

Отличительные признаки лиственницы и сосны

Если вы хотите приобрести для строительства доски в магазине или на рынке, то следует уметь распознавать древесину. У сосны ядро имеет цвет розоватый, а ядро лиственницы красновато-бурого цвета. Сосна гораздо светлее лиственницы. На лиственнице очень хорошо видны годичные кольца. Годичные слои очень четкие, как и граница между ранней и поздней древесиной. Следующий отличительный признак представленных пород-это заболонь. Этот верхний слой у сосны толстый, что затрудняет его удаление и в дальнейшем на обработанных пиломатериалах могут появиться синеватые пятна. Заболонь лиственницы узкая, толщиной не более 2 см проста для удаления, пройдя механическую обработку полученный материал в дальнейшем не синеет.

Основные характеристики сосны и лиственницы

Обладая средней плотностью древесина сосны имеет довольно хорошую прочность. Прочность и плотность лиственницы очень высока, почти как у дуба. Сваи в Венеции, изготовленные из лиственницы, находятся в воде, но при этом остаются прочными и стойкими уже тысячу лет.

  • Огнестойкость

Московским государственным университетом леса проведены исследования на огнестойкость этих пород к горению. Результаты показали преимущество к огнестойкости у лиственницы.

  • Теплопроводность

Дома, построенные из материалов древесины этих пород пользуются большим спросом. Объясняется это тем, что древесина обладает хорошей теплопроводностью. Зимой в таких домах тепло. Летом, благодаря тому, что через деревянные стены нагретый воздух не проникает в помещение, остается свежо.  В здании из лиственничной древесины будет теплее, чем в доме из соснового материала, когда доски просохнут и высохнут. Их объемная теплоемкость превышает на 30% коэффициент у сосны.

  • Биологическая стойкость к образованию грибка и плесени, гниению.

На недолговечность древесины оказывают влияние микроорганизмы, насекомые вредители, что приводит к появлению грибка, плесени и ведет к разрушению и гниению деревянных построек. Пиломатериалы, изготовленные из лиственницы наиболее устойчивые к этому процессу, они не требуют специальной обработки и не так подвержены гниению.

  • Лечебные свойства

Еще одним важным фактором построек из данных видов древесных пород является их полезные лечебные свойства. Как сосна, так и лиственница обладают этими свойствами. В их состав входят фитонциды, которые благоприятно действуют на организм человека.

Лечебные свойства лиственницы определяются биологически активными питательными веществами, содержащими в ней — антиоксидантами. Они нужны организму для борьбы против старения, различных заболеваний. Медицинские лекарства, изготовленные из древесины лиственницы широко применяются для лечения многих болезней: астме, ишемической болезни сердца, болезни желудка, печени. Так же используют для снижения риска возникновения опухолей и инфекционных заболеваний. Широко применение экстракта сибирской лиственницы в косметологии. Вы можете наблюдать их в составе шампуней и других косметических средств. Применяются масла, полученные из этих деревьев и в медицине, как лекарство от простудных заболеваний и проблемах дыхательной системы.

Если вы подвержены приступам мигрени, неврозам, то вам наиболее подойдут здания из сибирской лиственницы, так как доказано их благоприятное влияние на спад этих заболеваний. У гипертоников снижается артериальное давление.  Происходит нормализация обмена веществ, повышается острота зрения. Являясь экологически чистой древесина не  содержит никаких аллергенов.

Итак, сравнив свойства и качества двух пород деревьев, мы видим преимущества построек сделанных из древесины лиственницы. Они безопасные и прочные. Прослужат долгие годы не только вам, но и вашим потомкам. Соответственно цена будет выше, чем на постройки из сосны, но качество не заставит вас пожалеть о принятом выборе.

sever-market.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о