Строение и свойства древесины
Древесина в натуральном виде и в виде шпона, фанеры и лигностона находит широкое применение во всех отраслях народного хозяйства в качестве строительного материала и сырья для машиностроительной и химической промышленности. Из дерева изготовляют значительное число деталей сельскохозяйственных машин, вкладыши подшипников в комбайнах и лущильниках, планки мотовила жаток, сцепки, каркасы веялок, брусья копнителя и т. п. Из древесины вырабатывают бумагу, картон, скипидар, канифоль, метиловый и этиловый спирты; ее применяют при производстве пластмасс.
Древесина имеет слоисто-волокнистое строение, которое обычно рассматривают в трех разрезах: в поперечном или торцовом — поперек волокон ствола; в радиальном — вдоль волокна ствола по диаметру или радиусу; в тангенциальном — вдоль ствола, под некоторым углом к оси волокон. На поперечном (торцовом) разрезе ствола различают кору, внутренний слой которой называется лубом, заболонь, ядро, сердцевину, годичные кольца и сердцевинные лучи.
Физические свойства древесины. Различают следующие физические свойства древесины: влажность, плотность, гигроскопичность, тепло-, звуко- и электропроводность, текстуру и др.
Под влажностью древесины подразумевается количество содержащейся в ней воды, выраженное в процентах от веса сухой древесины. Влажность, вычисленная по отношению к абсолютно сухой древесине (высушенной при температуре 95—105°С), называют абсолютной, а по отношению к весу древесины до высушивания — относительной. Относительной влажностью пользуются только при характеристике состояния древесного топлива.
При высыхании древесины наблюдается ее усушка, т. е. уменьшение линейных размеров и объема. Усушка вдоль волокон составляет 0,1%, в радиальном направлении 3—5% и в тангенциальном 6-10%. При увлажнении происходит разбухание древесины, т. е. явление, обратное усушке. Усушка и разбухание — отрицательные свойства древесины, вызывающие ее растрескивание и коробление.
Плотностью древесины называется масса единицы объема древесины, кгс/м3 (г/см3). Плотность служит показателем технических свойств древесины. Чем больше плотность, тем прочнее древесина. Сравнивать древесину различных пород по плотности можно лишь при одинаковой влажности (15%). Плотность древесного вещества не зависит от породы и в среднем равна 1,54 (с колебаниями 1,499—1,564).
Гигроскопичностью древесины называется ее способность поглощать влагу из окружающего воздуха. Для уменьшения гигроскопичности древесину покрывают лаками, красками или пропитывают искусственными смолами.
Теплопроводность и тепловое расширение древесины незначительны и практического значения не имеют. Сухая древесина является хорошим проводником звука, особенно вдоль волокон.
Электропроводность древесины зависит от породы дерева, направления тока по отношению к волокнам, влажности и температуры материала. Абсолютно сухая древесина является изолятором.
Текстурой называют рисунок, образующийся на срезах древесины при перерезании волокон, сосудов и сердцевинных лучей. У разных пород этот рисунок различен, поэтому по текстуре можно распознавать породу древесины.
Механические свойства древесины. К механическим свойствам относятся прочность, упругость и твердость. Предел прочности древесины при сжатии вдоль волокон больше, чем поперек, в 3—10 раз, а при растяжении — в 10—20 раз. Механические свойства зависят от породы, влажности, температуры и предварительной обработки — сушки, пропитки, пропаривания. С увеличением влажности древесины понижается ее прочность и упругость, поэтому механические испытания обычно проводят на стандартных образцах.
Пороки древесины: сучковатость, косослой, крень, трещины, ненормальные окраски, гнили и т. п. понижают ее качество.
Сучковатость нарушает однородность строения древесины и вызывает местное искривление волокон, затрудняет механическую обработку и снижает качество изделия.
Косослой, т. е. винтообразное направление волокон, служит причиной повышенной усушки древесины и коробления пиломатериалов.
Крень — утолщение поздней зоны годичных слоев на одной стороне ствола, придает ему овальную форму. Крень встречается только в древесине хвойных пород, часто у ели.
Трещины, увеличивающиеся при высыхании, нарушают цельность древесины и снижают прочность конструкций. Ненормальные окраски древесины и гнили вызываются деревоокрашивающими грибами при плохом хранении материала, причем синева не оказывает заметного влияния на его качество. Гниль в древесине, применяемой для нужд машиностроения, не допускается.