Тема 13. Материалы и изделия из древесины

Растущее дерево состоит из корневой системы, ствола и кроны. Промышлен-ное значение имеет ствол, так как из него получается от 60 до 90% деловой древе-сины. Нижняя часть ствола называется комлем, верхняя — верши­ной. В месте перехода ствола в корень имеется закомелистость — резкое увеличение диаметра ствола на небольшой длине.

Основные разрезы ствола. Для получения правильного представления о стро-ении древесины ствол необходимо рас­сматривать в трех основных разрезах, разли-чающихся по рас­положению годичных слоев. Это так называемая макрострук­тура, т.е. строение дерева, различаемое невооруженным гла­зом или при небольшом уве-личении (рис. 13.1).

Рис. 13.1. Строение ствола дерева: а — основные разрезы ствола; 2 — ради­альный; 3―

тангентальный; б — строение ствола дерева на поперечном разрезе: 1 — кора; 2 — кам-бий; 3 — луб; 4 — заболонь; 5 — сердцевина; 6 — сердце-винные лучи.

Основные части ствола различают следующим образом: сердцевина, кора, камбий и древесина.

Сердцевина состоит из клеток с тонкими стенками, слабо связанных друг с другом. Сердцевина совместно с древесной тканью первого года развития дерева образует сердцевинную трубку. Эта часть ствола дерева легко загнивает и имеет ма­лую прочность.

Кора состоит из кожицы, или корки, пробковой ткани и луба. Корка или ко-жица и пробковая ткань защищают дерево от вредных влияний внешней среды и механических повреж­дений. Луб в летний период проводит питательные вещества от кроны в ствол и корни.

Кора занимает от 5 до 20% объема дерева. Некоторые по­роды, например пробковый дуб, имеют очень толстую и ма­лотеплопроводную кору.

Под лубяным слоем у растущего дерева располагается тон­кий кольцевой слой живых клеток — камбий. Ежегодно в ве­гетативный период камбий отклады-вает в сторону коры клет­ки луба, а внутрь ствола, взначительно большем объеме — клетки древесины. Деление клеток камбиального слоя начи­нается весной и зака-нчивается осенью. Поэтому древесина ство­ла (часть ствола от луба до сердцевины) в поперечном разрезе состоит из ряда концентрических, так называемых годичных слоев, располагающихся вокруг сердцевины. Каждое годич­ное кольцо состоит из двух слоев ранней (весенней) древеси­ны, образовавшейся весной или в начале лета, и поздней (лет­ней) древесины, которая образуется к концу 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 (рис 13.2, 13.3).

Рис. 13.2. Схема микроскопи-ческого строения древесины сосны: РТ — ранние трахеиды; ПТ — позд-ние трахеиды; СП — сердцевидный луч; Л — лучевые трахеиды; СХ — смоляной ход; ГС — границы годич­ного слоя.

В процессе роста дерева, стен-ки клеток древесины внутрен­ней ча-сти ствола, примыкающей к сердце-вине, постепенно из­меняют свой со-став и пропитываются у хвойных пород смолой, а у лиственных — ду-бильными веществами. Движение влаги в древесине этой части ствола прекращается, и она становится бо-лее прочной, твердой и менее спо-собной к загниванию. Эту часть ствола, состоящую из мертвых кле-ток, называют у неко­торых пород ядром, у других — спелой древесиной. Часть бо­лее молодой древесины ствола, обеспечивающая перемещение питательных веществ от корней к кроне, называют за-болонью. Эта часть древесины имеет большую влажность, относительно легко загнивает, имеет небольшую прочность, обладает боль­шой усушкой и склоннос-тью к короблению.

Рис. 13.3. Микроскопическое строе-ние березы: С — сосуды; Л — либриформ; ГС — годичный слой (на границе видна древесная паренхима); СЛ — сердцевид-ный луч.

Породы, в которых ядро отличает-ся от заболони более темной окраской и меньшей влажностью, называют ядровы­ми (сосна, дуб, кедр, лиственница и др.). Породы, у которых центральная часть ствола отличается от заболони только влажностью, называют спелодревесными (ель, пихта, бук, липа и др.). Древесные породы, у которых нельзя заметить значи­тельного различия между центральной и наружными частями древеси-ны ствола, носят название заболонные породы (бере­за, клен, ольха, осина и др.).

В древесине всех пород располагаются сердцевинные лучи, которые слу-жат для перемещения влаги и питательных веществ в поперечном направлении и создания запаса этих веществ на зимнее время. У хвойных пород они обыч-но очень узки и вид­ны только под микроскопом. По этим лучам при сушке древе­сина легко раскалывается.

Микростроение древесины изучается под микроскопом. В этом случае можно увидеть, что основная масса древесины состоит из клеток веретенообраз-ной формы, вытянутых вдоль ствола (рис. 13.3). Клетки сердцевинных лучей рас-полагаются в горизонтальном направлении, т.е. поперек основных клеток.

В древесине лиственных пород имеются мелкие и круп­ные сосуды, имею-щие форму трубочек, идущих вдоль ствола (рис. 13.3). В растущем дереве по со-судам передвигается влага от корней к кроне. По распределению сосудов в попере-чном направлении лиственные породы разделяют на кольцесосудистые (дуб, вяз, ясень и др.) и рассеяннососудистые (бук, граб, ольха, осина и др.).

У хвойных пород сосудов нет, их функции выполняют удлиненные замкну-тые клетки — трахеиды. У большинства хвойных пород, преимущественно в слоях поздней древеси­ны, расположены смоляные ходы — межклеточные прос-тран­ства, заполненные смолой.

Одинаковые по форме и функциям группы клеток объеди­няются в ткани, имеющие различное назначение в жизни дре­весины: проводящие, запасающие, ме-ханические.

Клетки проводящей ткани у хвойных пород представлены трахеидами весен-него слоя, а в лиственных породах — круп­ными полыми клетками, образующи-ми сосуды, стенки кото­рых пронизаны мелкими отверстиями.

Клетки механической ткани у хвойных пород представле­ны трахеидами лет-него слоя с более толстыми и прочными стенками, а у лиственных пород — либ-роформой — узкие, вытянутые в длину клетки с заостренными концами. Они рав­номерно распределены по годичному слою. Клетки запасаю­щей ткани как у хвой-ных, так и лиственных пород представ­лены древесной паренхимой. Это тонкостен-ные клетки шаро­видной или кубической формы, располагающиеся вертикаль­ными рядами. Клетки лучевой паренхимы расположены го­ризонтальными рядами, обра-зуя сердцевинные лучи, выпол­няющие запасающие и проводящие функции.

Живая клетка имеет оболочку, протоплазму, клеточный сок и ядро. Срублен-ная древесина состоит из отмерших клеток, т.е. только из клеточных оболочек. Оболочки клеток сложены из нескольких слоев очень тонких волоконец, назы­вае-мых микрофибриллами. Они компактно уложены и направ­лены по спиралям под ра-зными углами к продольной оси клет­ки в каждом слое (сходство с канатом). Иногда микрофибрил­лы ориентированы по встречным спиралям. Они состоят из длинных нитевидных цепных молекул целлюлозы — высоко­молекулярного природного полимера (С₆Н_]0О₅) _п, где п > 2500 со сложным строением макромолекул, которые эластичны и сильно вытянуты.

В клеточной оболочке содержатся также лигнин и гемицеллюлоза, которые размещаются преимущественно между микрофибриллами, а также небольшое коли-чество неорганиче­ских веществ в виде солей щелочно-земельных металлов.

Важнейшие свойства древесины.