Тема 1.1 Строение дерева и древесины

1.1.1 Цели и задачи дисциплины 2 час.

 

Связь дисциплины с другими дисциплинами курса

 

Дисциплина «Основы древесиноведения» имеет тесные структурно-логические связи с дисциплинами: «Дендрология», «Ботаника», «Химия», «Физика», «Сопротивление материалов». Она создаёт базу для успешного освоения профессиональных модулей: «Технология производства столярных и плотнических работ».

Из Дендрологии можно узнать, где растут те или иные породы. Из ботаники можно узнать строение дерева, как ведется обмен веществ. Химия объясняет законы взаимодействия элементарных химических элементов, и химических соединений, входящих в состав древесины. По законам физики ведется обработка дерева. Сопротивление материалов помогает правильно рассчитать сечения материалов в зависимости от различных нагрузок.  

В результате изучения дисциплины обучающийся должен

уметь:

- подбирать и применять в работе основные конструкционные и вспомогательные материалы для изготовления столярных, плотничных и паркетных изделий;

- определять породы древесины, сортировать древесину по порокам, рационально использовать ее при изготовлении столярных, плотничных и паркетных изделий;

- хранить и сушить лесо- и пиломатериалы;

- подбирать и применять в работе древесные материалы (шпон, фанеру, древесно-стружечные и древесноволокнистые плиты) для изготовления столярных, плотничных и паркетных изделий;

- подбирать и применять в работе крепежные изделия, арматуру, фурнитуру и другие вспомогательные материалы.

В результате освоения дисциплины обучающийся должен знать:

- конструкционные и вспомогательные материалы для производства столярных, плотничных и паркетных изделий;

- строение дерева и древесины;

- классификацию, стандартизацию древесных материалов и лесной продукции.

 

Древесину применяют для изготовления:

- мебели, столярно-строительных изделий (дверей, окон, полов, паркета, панельных деревянных домов);

- элементов мостов, судов, кузовов, вагонов;

- летательных аппаратов;

- тары, шпал,

- спортивного инвентаря, музыкальных инструментов;

- спичек, карандашей, 

- предметов обихода, игрушек, сувениров.

 

Натуральную или модифицированную древесину применяют в машиностроении и горнорудной промышленности. Она является исходным сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности, производства древесных плит.

До 20 000 самых разных видов изделий и материалов создают из древесины и около 19 500 из них — с помощью химической переработки. При химической переработке древесины можно получить:

- целлюлозу,

- виноградный сахар,

- целлофан,

- древесный спирт,

- уксусную кислоту,

- винный спирт,

- искусственное волокно,

- мех, кожу,

- фото- и кинопленку,

- вату, бумагу,

- скипидар, деготь, канифоль и др.

 

Пиломатериалы, древесностружечные, древесноволокнистые, столярные плиты, фанера являются основным конструкционным материалом столярных изделий.

Широкое применение в изготовлении столярных изделий находит лущеный и строганый шпон. Строганый и синтетический шпон на основе пропитанных бумаг — основной облицовочный материал для деталей, изготовленных из древесины малоценных пород, фанеры и древесностружечных плит.

Достоинства древесины

 

Широкому использованию древесины способствуют ее:

- высокие физико-механические свойства,

- хорошая обрабатываемость,

- эффективные способы изменения отдельных свойств древесины путем химической и механической обработки.

- использование в виде облицовки стен,

- использование для устройства оконных и дверных блоков, встроенной мебели, потолков, полов, перекрытий и кровли зданий.

 

Древесина:

- легко обрабатывается,

- имеет малую теплопроводность,

- хорошо сопротивляется ударным и вибрационным нагрузкам,

- в сухой среде долговечна,

- соединяется крепежными изделиями,

- прочно склеивается,

- сохраняет красивый внешний вид,

- на нее хорошо наносятся защитно-декоративные покрытия.

 

Вместе с тем древесина имеет недостатки:

- она подвержена горению и загниванию;

- разрушается от воздействия насекомых и грибов;

- гигроскопична, вследствие чего может разбухать и подвергаться усушке, короблению и растрескиванию;

- имеет пороки биологического происхождения, которые снижают ее качество.

 

От вида и свойств используемых материалов зависят приемы и режимы обработки, качество вырабатываемых изделий, их внешний вид, прочность, долговечность, стоимость. От древесных материалов зависят структура технологического процесса, состав технологического оборудования, длительность производственного цикла, уровень механизации и автоматизации, условия труда и трудоемкость изделий.

 

Источником древесины служат многочисленные леса нашей Родины. Запасы древесины на корню в наших лесах составляют около 84 млрд. м³, из которых более 55 млрд. м³ — древесина хвойных пород. Значительное количество пиломатериалов, фанеры, плит и других материалов из древесины идет на экспорт в другие страны.

В отличие от нефти, угля и газа древесина относится к восстанавливаемым природным ресурсам. Массовая вырубка лесов приводит к образованию пустынь, эрозии почвы, обмелению рек, возникновению суховеев и резкому понижению урожайности. Одна из главных задач — рациональное и комплексное использование древесины путем переработки на полезную и полноценную продукцию без каких-либо ее потерь в отходы.

Вопросы для самоконтроля

Какое значение имеет древесина в развитии народного хозяйства?

Каковы достоинства и недостатки древесины как материала?

1.1.2 Макроскопическое строение древесины — это структура, которую можно исследовать невооруженным глазом или с помощью лупы (рисунок 1).

 

Рисунок 1 – Макроскопическое строение древесины

Сердцевина - узкая центральная часть ствола, представляющая рыхлую ткань. На торцовом разрезе имеет вид темного пятнышка диаметром 2...5 мм, а на радиальном — прямой или извилистой темной узкой полоски.

Кора покрывает дерево сплошным кольцом и состоит из внешнего слоя — корки — и внутреннего слоя — луба. Кора предохраняет дерево от механических повреждений, резких перепадов температуры, насекомых.

Вид и цвет коры зависят от возраста и породы дерева. У молодых деревьев кора гладкая, с возрастом в ней появляются трещины. Кора может быть гладкой (пихта), чешуйчатой (сосна), волокнистой (можжевельник), бородавчатой (бересклет). Цвет коры имеет множество оттенков, например, белая у березы, темно-серая у дуба, темно-бурая у ели.

В зависимости от породы, возраста, дерева и условий произрастания у наших лесных пород кора составляет от 6 до 25 % объема ствола. Кора многих древесных пород имеет большое практическое применение. Она используется для изготовления поплавков, пробок, теплоизоляционных и строительных плит. Дубильные вещества коры применяют для дубления кож. Из луба коры делают мочало, рогожи, веревки и др. Из коры добывают химические вещества, применяемые в медицине. Кора березы служит сырьем для получения дегтя.

Между корой и древесиной располагается очень тонкий, сочный, не видимый невооруженным глазом слой — камбий, состоящий из живых клеток. Из камбиальных клеток образуются клетки древесины и коры, причем в сторону древесины клетки откладываются в 5...6 раз чаще, чем в сторону коры.

Заболонь, ядро, спелая древесина.

Древесина лесных пород окрашена обычно в светлый цвет. При этом у одних пород вся масса древесины окрашена в один цвет (ольха, береза, граб), у других центральная часть имеет более темную окраску (дуб, лиственница, сосна).

Светлая периферическая часть ствола называется — заболонью, а темноокрашенная часть ствола называется ядром. Ширина заболони колеблется в зависимости от породы, условий произрастания.

В растущем дереве заболонь служит для проведения воды с минеральными веществами от корней к листьям. Заболонь состоит из живых клеток. Древесина заболони легко пропускает воду, менее стойка против загнивания, поэтому при изготовлении тары под жидкие товары использовать заболонь следует ограниченно.

Ядро выполняет механическую функцию. Ядро состоит из мертвых клеток.

 

Породы, у которых нет различия между центральной и периферической частью ствола ни по цвету, ни по содержанию воды, называют заболонными (безъядровыми). Однако у некоторых безъядровых пород (береза, бук, осина, ель, клен) наблюдается потемнение центральной части ствола. В этом случае темная центральная зона называется ложным ядром.

Молодые деревья всех пород не имеют ядра и состоят из заболони. Лишь с течением времени образуется ядро вследствие перехода заболонной древесины в ядровую.

Заболонные породы: береза, клен, граб, самшит.

 

Породы, имеющие ядро, называют ядровыми.

Ядро образуется за счет отмирания живых клеток древесины, закупорки водопроводящих путей, отложения дубильных, красящих веществ, смолы, углекислого кальция. В результате этого изменяются цвет древесины, ее масса и показатели механических свойств.

У одних пород ядро образуется на третий год (тис, белая акация), у других — на 30...35-й год (сосна), поэтому заболонь у тиса узкая, у сосны широкая.

Переход от заболони к ядру может быть резким (лиственница, тис) или плавным (орех грецкий, кедр).

 

Спелая древесина. В том случае, когда центральная часть ствола отличается меньшим содержанием воды, а по цвету не отличается от периферической, ее называют спелой древесиной, а породы — спелодревесными. Спелодревесными породами являются из хвойных ель и пихта, из лиственных — бук и осина.

Хвойные породы. Из древесных пород, произрастающих на территории России, ядро имеют: хвойные — сосна, лиственница, кедр, тис и можжевельник;

Лиственные породы. Лиственные — дуб, ясень, ильм, тополь, береза, ольха, липа и некоторые другие породы.