Строение и химический состав древесины.

В процессе роста дерева по периметру ствола ежегодно возникают слои клеток, образующих годовые слои, причем слой, нарастающий раньше (весенний), более мягкий и более светлый, чем последующие слои, нарастающие летом и осенью, - более твердые и темные. С течением времени внутренние слои утолщаются и твердеют, образуя ядро - наиболее ценную часть дерева. Наружные годовые слои остаются большей частью мягкими, образуя заболонь (рис. 11). Процесс роста ствола происходит главным образом в находящемся непосредственно за корой тонком слое, называемом мезгой. Кора образует наружный, защитный слой дерева. Остальная часть ствола исполняет главные механические функции, а именно удерживает дерево в вертикальном положении, а также противодействует естественным нагрузкам (ветер, снег). Главный элемент структуры древесины - клетки. Длина клеток составляет обычно 2—4 мм, а размер в поперечнике 20-40мкм. Стенки клеток являются композитом со сложной структурой.

	Микроволокна композита, характеризующиеся высокой прочностью, построены из кристаллической целлюлозы и составляют - 45% от массы стенок клетки. Целлюлоза является полимером (С6Н10О5)n со степенью полимеризации ~ 10^4. Микроволокна целлюлозы составляют основу лигнина и гемицеллю лозы. Лигнин — некристаллический полимер, в то время как гемицеллюлоза - полимер
Рис. 11. Сечение пня

 

такого же состава, что и целлюлоза, но с меньшей степенью полимеризации и частично кристаллической структурой. Лигнин и гемицеллюлоза составляют -20% массы стенок клеток, еще 10% массы составляет вода, 5% - побочные компоненты, т. е. смолы, дубильные вещества, жиры, а также минеральные соли, остальное - целлюлоза. Побочные компоненты придают древесине цвет и запах, а иногда также стойкость к вредителям.

В состав отдельных органических веществ древесины входят углерод, кислород, водород и азот. Доля этих элементов в сухой древесине составляет, %: углерода - 50, кислорода - 43, водорода -6,1 и азота-0,12.

Микроструктура древесины складывается из большого количества длинных, плотных трубчатых клеток, наполненных водой или растительным соком. Целлюлоза, соединяясь с гемицеллюлозой, образует каркасное вещество клеточных стенок, которые насыщены лигнином.

Важным компонентом древесины являются также минеральные вещества, такие как соли калия, натрия, кальция и угольной, фосфорной и кремниевой кислот. Содержание этих компонентов в древесине переменно и составляет в среднем 0,2-1,7%. В боль шем или меньшем количестве находятся в древесине также  побочные вещества, такие как смолы, воск, жиры, красители, дубильные вещества, алкалоиды и др.

Очень существенным компонентом древесины является вода.  Различают связанную и свободную воду. Около 25-30% влаги содержится в древесине в связанном виде и очень трудно поддается удалению. Остальная влага, заполняющая межклеточное пространство, легко выпаривается во время сушки.

Дерево, насыщенное водой, легко отдает ее воздуху, пересушенное дерево наоборот, поглощает влагу из воздуха. Высыхание и увлажнение особенно интенсивно происходит в основных сечениях древесины. Растущее дерево очень быстро впитывает воду, причем количество ее зависит не только от вида дерева, но и от времени года. Например, оптимальное содержание воды в растущей сосне или ели составляет 80%, в березе 70%. При транспортировке по воде (сплав) влажность дерева повышается еще больше. Такую древесину называют мокрой.

При длительном хранении на складе насыщение древесины водой стабилизируется, достигая определенного содержания в условиях окружающего воздуха. В зависимости от климата и времени года влажность древесины, находящейся на воздухе, составляет 15-20%. Высушенная древесина носит название воздушно-сухой.