В состав древесины сосны входят сосуды механические волокна пробка

Древесина сосны является одним из самых распространённых материалов для строительства, изготовления мебели и др. Разновидностей сосны существует несколько десятков. Все они обладают своими отличительными особенностями, которые приобретаются ими в зависимости от того, где произрастало дерево. В нашей стране распространена сосна обыкновенная. Использовать эту древесину для строительства или отделки, производства мебели и др. следует непременно с учётом ее особенностей.

Характеристика и состав древесины

Породы сосновых деревьев, выращенные в северных регионах, отличаются от своих собратьев, которые выросли на юге. Именно древесина таких пород используется в строительных работах. Физико-механические свойства этих деревьев отвечают требованиям, предъявляемым к деревянным стройматериалам. Они обладают повышенной прочностью, устойчивостью к воздействию вредителей. Себестоимость сосновых материалов ниже, чем других пород древесины.

Стволы сосны, как и всех хвойных деревьев прямее и стройнее, чем лиственных, дефектов на них меньше. Сосновая древесина отлично поддаётся обработке и отделке. Показатели плотности и твёрдости у неё средние. Прочность высокая. Она поддаётся склеиванию. Все эти качества обусловлены особенностями строения древесины хвойных пород.

В середине ствола располагается сердцевина. Она имеет толщину 0,1 – 0,4 мм. На срезе она имеет форму не совсем правильного круга. Этот слой состоит из паренхимных клеток с тонкими одревесневшими стенками. В состав древесины сосны входят также сердцевинные лучи, трахеиды, смоляные ходы. Волокна ровные. Сосуды, расположенные вдоль ствола, обеспечивают доставку влаги от корневой системы к кроне.

Ядро ствола свежесрубленной сосны обыкновенной отличается от заболони меньшей концентрацией влаги. Функция его преимущественно механическая: оно обеспечивает устойчивость ствола. Годичные кольца хорошо различаются. Более поздние слои темнее ранних.

Характеристики древесины сосны

Характеристика	Значение
Плотность	520 кг/м3
Твердость по Бриннеллю	2,5 кгс/мм2
Твердость по шкале Янка фут	380 -1240 фунт-сила

Отличия от других хвойных деревьев

Как же можно отличить древесину сосны от других хвойных, в частности, от ели? Сосна содержит значительно меньше сучков. Она имеет полосатую текстуру. На разрезах чётко видны годичные кольца. Сердцевинные лучи незаметны. Для неё характерны высокие показатели плотности и прочности. Однако это достаточно мягкая и лёгкая древесина. Она отличается повышенной смолистостью, благодаря чему устойчива к гниению и воздействию грибков, паразитов, а также осадков и других атмосферных явлений.

Сосновая древесина обладает высокотехнологичными свойствами, легко поддаётся обработке. Благодаря этому её используют в производстве чаще других хвойных пород. Из неё изготавливают предметы мебели, музыкальные инструменты, тару, применяют в строительстве и отделочных работах.

Текстура

Свежеспиленный ствол имеет ядро розоватого оттенка. Цвет определяется местом произрастания дерева, его породой, возрастом, особенностями структуры. Сосновая древесина имеет однообразную структуру, отличается низкой упругостью, высокой прочностью. Волокна прямые, это относится практически ко всем породам сосны. По текстуре специалисты относят её к средне-грубым породам.

Механические свойства

Сосна относится к среднеплотным и среднетвёрдым породам древесины. А показатель прочности у неё высокий. При сжатии вдоль волокон предел прочности составляет около 440 г/см2. Она плохо поддаётся изгибам. Способность сопротивляться раскалыванию низкая. Влаго- и воздухопроницаемость высокие. Впрочем, у разных пород механические свойства неодинаковые. Лучшей считается северная сосна. Годичные кольца у неё расположены на минимальном расстоянии друг от друга – не более 2 мм, поэтому она менее рыхлая и более прочная. Усадка у неё ниже. Северная сосна менее подвержена растрескиванию.

Физические свойства сосны

Сосна – высокое дерево с прямым стройным стволом 30-50 м высотой и 70-100 см в диаметре. Отдельные экземпляры достигают 70 м в высоту. Это достаточно быстрорастущее дерево, за год оно вырастает до 1 м. Однако живёт сосна 300-400 лет. Цвет сосновой древесины варьирует от бело-жёлтого до оранжево-бурого. Он зависит от породы, места произрастания и возраста дерева. При длительном хранении древесина темнеет.

Заболонь имеет окраску светлее, чем ядро. На древесине имеются смоляные ходы. Влажность растущего дерева составляет в ядре около 33 %, в заболони – 110-115 %. Верхняя часть дерева отличается более высоким показателем влажности заболони. В ядре влажность верхней и нижней частей одинакова. Ствол свежесрубленного соснового дерева имеет показатель влажности примерно 85 %.

Высокая влагопроницаемость соснового дерева позволяет быстро и легко пропитывать его защитными составами – антисептиками и др. Эти свойства древесины сосны учитываются при использовании её в строительстве. Важной характеристикой также является низкая склонность к короблению и растрескиванию в процессе сушки.

Особенности обработки

Сосновая древесина не боится воздействия грибков, насекомых-вредителей, гнилостного поражения благодаря повышенной смолистости. По этому показателю сорта сосны подразделяются на смолку (с высоким содержанием смолы) и сухощепку или дутицу (содержание смолы пониженное). Смолистая сосна не рекомендуется для применения в столярных работах, т. к. смола затрудняет пиление и строгание, прилипая к инструментам. При нагревании лаковое покрытие может подниматься. Если всё же требуется обработать сосновую древесину, необходимо её обессмолить. Для этого используются растворители, ацетон, бензин, растворы щелочей, спиртовые вещества.

Сухощепка непригодна для изделий, предназначенных к повышенным нагрузкам. Она хорошо поддаётся резке, строганию и окрашиванию. Для обработки сухощепки применяются как механические, так и ручные столярные инструменты – фуганок, рубанок и др. Вдоль волокон сосновая древесина строгается легко, а поперёк – нет, поэтому для этого рекомендуется применять распиливание. Сосновая сухощепка хорошо шлифуется и склеивается. Крепёжные материалы (шурупы, гвозди) удерживаются удовлетворительно.

Смолистость сосны повышает склонность постройки к возгоранию. По этой причине необходимо обрабатывать материал защитными составами. Из-за повышенной влагопроницаемости сосновой древесины требуется высокий расход средств для отделочных работ. При окрашивании поверхности сосновых пиломатериалов возможно появление пятнистости. Чтобы избежать подобного эффекта, доска должна быть просушена. А также необходимо использовать высококачественные материалы для покрытия.

Области применения древесины сосны

Сосна – самый популярный пиломатериал среди всех хвойных пород. Область его применения в народном хозяйстве обширна. Он отличается надёжностью и невысокой стоимостью по сравнению с лиственными породами древесины – дубом, ясенем и др. Активно применяется в строительстве для возведения жилых домов, бань, хозяйственных построек. Высокий и прямой ствол сосны имеет немного сучков. Поэтому он пригоден для изготовления оцилиндрованных брёвен и брусьев с небольшим количеством отходов.

Устойчивость к гниению и порче паразитами выгодно отличает её от ели. Однако для строительства и внутренней отделки бань предпочтительнее использовать ель, обладающую меньшей смолистостью.

Прочность сосновой древесины позволяет изготавливать из неё несущие конструкции зданий, балки, стропила, перекрытия, каркасы, деревянные сваи, оконные рамы и др. Невысокая теплопроводность соснового дерева обеспечивает поддержание комфортной температуры в помещении. В постройках из сосны также отмечается достаточный уровень шумоизоляции, и не требуется делать дополнительные работы для этой цели. Также сосновые доски используются для внутренних отделочных работ, покрытия полов и др.

Сосновые пиломатериалы применяются при производстве мебели. Из них изготавливаются преимущественно каркасы, которые покрываются шпоном других пород дерева. Невысокая плотность этого материала позволяет украшать предметы мебели мозаикой и резными узорами. Такая мебель надёжна и отвечает экологическим требованиям.

Сосна используется в кораблестроении, химической и бумажной промышленности, строительстве железных дорог и т. д. Сосновая хвоя – сырьё для изготовления лекарственных средств и биологических добавок.

Источник

Древесина – слоисто-пористый материал растительного происхождения. Состоит из многообразных клеток, связанных между собой порами. Строение древесины сложно и совершенно. Природа создала материал с такими уникальными качествами как: твердость, низкая тепло-, звукопроницаемость, высокая прочность. Дерево с легкостью поддается обработке инструментами, хорошо склеивается. Древесина была и остается ведущим материалом для изготовления домов.

Макроскопическое строение древесины

Если на срезе заметно строение штамба невооруженным взглядом, то говорят о таком понятии, как макростроение древесины. Бывает, что не вся плоскость среза окрашена равномерно: ближе к центру она может быть темнее, а дальше – светлее. Темная часть, самая прочная, созданная из мертвых клеток ткани, является ядром, а светлая – заболонью. Клетки ядра отмирают из-за закупорки проводящих сосудов смолой. Породы древесины с такой окраской называют ядровыми (дуб, сосна, ясень, лиственница). Если срез окрашен равномерно, то такие породы являются безъядровыми (ольха, береза).

Каждый год жизни отмечается на стволе увеличением слоя древесины определенного размера, который зависит от возраста, условий жизни растения, скорости роста. Такие слои называют годичными кольцами. Они особенно ярко видны на спилах хвойных пород.

Годичное кольцо содержит два таких слоя ткани, как:

Ранний мягкий. Возникает в первой половине годичной вегетации. Имеет светлую окраску. Находится у центра ствола.
Поздний твердый. Создается во второй половине годичного роста. Отличается темной окраской. Располагается ближе к коре.

По каналам ранней ткани транспортируются питательные элементы к вершине и обратно. Зона позднего слоя защищает растение от механических повреждений. В комле находятся самые узкие кольца. Из-за плохих условий произрастания они могут иметь волнистость, что повышает декоративность древесной массы. Древесный материал с самыми узкими кольцами считается лучшим.

От коры по радиусу к центру растения протягиваются светлые линии, используемые для перемещения питательных элементов. Эти линии называются сердцевинными лучами. Лучи характерны для всех пород. Они отчетливо видны на срезах. Ширина лучей меняется в пределах 0,05 – 1 мм. Их размер непосредственно зависит от условий жизни растения. Сердцевинные лучи ответственны за текстуру древесной массы. Некоторые из них прерываются далеко от сердцевины. Такие лучи называются вторичными в отличие от первичных, которые доходят до нее.

На поперечном разрезе лиственных пород замечаются небольшие отверстия, которые являются сосудами растения. Они поставляют дереву воду и питание. Если в раннем слое лежат крупные сосуды, а в позднем – мелкие, то такой сосудистый рисунок соответствует кольцесосудистой материи (дуб, вяз, ясень). Она отличается прочной древесной массой. Равномерное расположение сосудов по годичному кольцу соответствует мягкой рассеяннососудистой ткани (береза, осина). Весной с некоторых деревьев (береза, сахарный клен) собирают сок, перерезая их сосуды.

Для строения хвойных пород характерны протоки, наполненных смолой. Это смоляные ходы, которые свойственны лишь некоторым хвойным деревьям. Например, пихта и можжевельник их не имеют. Смоляные ходы разных направлений создают одну смолоносную систему.

Самый центр ствола занимает сердцевина, рыхлая масса, пронизывающая растение снизу доверху. Быстро поддается разложению. Она создается в начале жизни дерева. На срезе сердцевина представляется в виде отметины, как правило, круглой формы диаметром 2 – 5 мм. Лиственные породы имеют сердцевину большей площади, чем хвойные. Наибольшую сердцевину имеет бузина.

Тонкий слизистый слой клеток, лежащих в области между корой и древесиной, именуется камбием. Он вырабатывает микроэлементы для роста древесной ткани, принимая от луба питательные элементы. Начинаясь весной, процесс синтезирования новых клеток заканчивается осенью. Этим объясняется слоистое строение древесной массы.

Микроскопическое строение древесины

Только микроскопическое строение древесины отвечает в полной мере на вопрос: что же такое древесина? Множество разнообразных клеток, скрепленных между собой – это есть древесная масса. Каждая клетка наполнена протопластом, а межклеточное пространство – сложными полимерными соединениями. Однозначные по строению и функциям клетки создают соответствующие ткани: механические (опорные), проводящие и запасающие.

Оболочка клетки создана из природных высокомолекулярных полимеров: углеводов (70 – 80%) и лигнина (20 – 30%). Углеводная часть представлена холоцеллюлозой, гемицеллюлозой и целлюлозой. Лигнин – аморфное вещество, связывающее целлюлозные волокна между собой, благодаря чему целлюлоза приобретает прочность и эластичность. Лигнин и целлюлоза пропитывают стенки клеток, вызывая их одревеснение. В результате оболочка становится жесткой, твердой, по своей прочности не уступающая железобетону.

Химический состав древесины и коры

Ткань древесной массы создана из клеток. Поэтому все химические компоненты располагаются в клеточных оболочках. Древесина состоит из минеральных и органических компонентов. К минеральным (неорганическим) веществам относятся элементы, которые остаются после сгорания древесной ткани (зола). Их величина составляет 1% от общей массы. По химическому составу эти элементы представляют собой смесь разных солей, растворимых (натрия, калия) и нерастворимых (магния, кальция, железа) в воде.

Остальную часть занимают органические составляющие, занимающие 99% общей массы. Их элементный состав содержит 49 – 50% углерода, 43 – 44 % кислорода, 6 % водорода и 0,1 – 0,3 % азота.

Органические вещества представлены в виде двух групп:

Структурные компоненты, образующие структуру клетки (целлюлоза, холоцеллюлоза, гемицеллюлоза, лигнин).
Экстрактивные вещества – компоненты, которые можно извлечь из древесины растворителями (экстрагировать). Они не входят в состав клеточной стенки. К ним относятся эфирные масла, красители, дубильные вещества, жиры, пектины. Древесина обязана им запахом, цветом, вкусом, сопротивлению гниению и болезням. Экстрактивные элементы составляют 3 – 5% от общей массы органических компонентов.

Химический состав лиственных пород отличается от хвойных большим содержанием структурных компонентов (гемицеллюлозы), но меньшим содержанием лигнина. В зависимости от географического места произрастания, возраста растения химический состав может меняться в пределах одной породы.

Химический состав коры отличается повышенным содержанием экстрактивных веществ, лигнина и пониженным содержанием целлюлозы. Доля неорганических веществ в общем количестве составляет 10-15 %, это в 10 раз больше, чем в древесине. Преобладающими элементами золы являются кальций (82-95 %), калий, магний.

Кора – ценное растительное сырье:

Дубильные вещества незаменимы при выделке кож.
Экстрактивные компоненты находят применение в медицине.
Кору используют в качестве топлива.
Измельченная кора служит основой корокомпостов в сельском хозяйстве.

Разные химические составы коры и древесины приводят к необходимости перерабатывать их раздельно.

Пороки древесины

Повреждения всей структуры древесины или отдельных участков, которые снижают качество и ограничивают применение, называются пороками древесины. Некоторые пороки возникают в растущем дереве, другие – при хранении или эксплуатации сырья. Качество древесной массы определяется в соответствии с видами и размерами пороков, их расположения, назначения продукции.

ГОСТ 2140-81 устанавливает классификацию пороков по следующим группам:

Сучки, основания бывших ветвей.
Трещины, разрывы ткани вдоль волокон.
Дефекты формы ствола. К ним относятся сужение ствола, кривизна, овальность, наросты, закомелистость.
Пороки строения древесины: прожилки, полоски, пятнышки.
Химические окраски. Они возникают в заготовленном сырье в результате окисления дубильных веществ.
Грибные повреждения. Их вызывают грибы, которые являются растительными организмами, развивающимися из спор.
Повреждения насекомыми, птицами. Такой порок ухудшает декоративность и физико-механические качества.
Инородные включения.
Покоробленность. Порок возникает в результате обработки материала.

Некоторые из этих пороков просто понижают сортность материала, другие не имеют особенного значения, а третьи могут отправить древесину на дрова.

Основные части дерева

Дерево – многолетнее растение, состоящее из таких компонентов как:

ствол,
крона,
корни.

Каждый элемент выполняет конкретную задачу и имеет свое предназначение для хозяйственных нужд. Строение деревьев лиственных пород не отличается от строения хвойных.

Ствол – это доля дерева, расположенная выше корней. В густом лесу только с его помощью ветви могут достичь света. По штамбу вверх и вниз перемещаются элементы питания и вода. Сверху ствол заканчивается тонкой вершиной. Нижняя зона, расположенная сразу над корнем, называется комлем. Ствол – основной материал для строительства. Он используется как источник тепла для нужд потребителей, служит сырьем для производства композитных материалов (ДСП, МДФ), скипидара, канифоли.

Снаружи штамб покрыт оболочкой: корой, которая является кожухом, защищающим дерево. Строение и свойства коры имеют свои особенности. Она включает в себя два слоя: наружный корковый или пробковый, состоящий из мертвых клеток луба, и внутренний лубяной, являющийся главной артерией ствола. Корковый слой оберегает древесную массу от повреждений.

Крона – комплекс веток с листьями или хвоей, растущих на стволе. В «зеленой» кроне происходит сложный процесс фотосинтеза, направленный на создание элементов питания. Попутно под действием света выделяется кислород, обогащающий атмосферу. Дополнительную энергию в виде солей минеральных и органических кислот поставляют корни. Избыток жидкости крона выделяет в атмосферу.

Использование кроны для хозяйственных нужд невелико, несмотря на ценность материала. Измельченные листья или хвоя используются как витаминная добавка для корма скота или птицы. После сгорания веток получается зола, являющаяся ценным удобрением. Из раздробленных веток садоводы изготавливают мульчу для защиты корней растений от мороза.

Строение дерева таково, что важны все элементы. Но корни – главная составляющая. Если по каким-то причинам гибнут крона и штамб, то дерево может возродиться благодаря корням. Корневая система отличается сложным строением. Главный корень разветвляется на мелкие втягивающие корешки. Они собирают питательные элементы с большой площади и поставляют их всем зонам. Обширная корневая система поддерживает растение вертикально. Корни не служат топливом, не используются для хозяйственных нужд.

Источник