Хвойные породы древесины ценятся за прочность, устойчивость к гниению и выразительную текстуру. Максимально раскрыть свойства материала помогают технологии обработки, заложенные в современном оборудовании от Тюменского Станкозавода.
Строение древесины хвойных пород
90% массива хвойной древесины составляют трахеиды – вытянутые клетки с одревесневшими стенками. Остальной объем приходится на специфическую клеточную ткань (паренхиму), которая выполняет роль проводника и хранителя питательных веществ и воды. На поперечном срезе ствола клетки паренхимы видны как тонкие радиальные лучи, расходящиеся из сердцевины к коре.
Кроме того, в массиве хвойной древесины пролегают смоляные ходы, заполненные вязкой пахучей смолой.
Годичные кольца и разница между ранней и поздней древесиной
Ствол живого дерева прирастает ежегодными слоями, которые на поперечном срезе видны как неправильные концентрические кольца.
Весной клетки древесины делятся активнее, чем осенью. По этой причине каждый кольцевой слой состоит из двух частей:
-
Ранняя древесина (весенняя) расположена ближе к сердцевине. Она светлая и менее плотная из-за повышенного содержания воды.
-
Поздняя древесина (осенняя) темная, пролегает ближе к коре и более плотная. Чем толще в древесине поздний слой, тем прочнее материал.
Физические свойства хвойной древесины
Рассмотрим основные характеристики этого материала: его плотность, влажность и теплоизоляционные качества.
Плотность древесины хвойных пород
Свежесрубленная древесина на 30% плотнее высушенной. Также поздняя ткань ствола плотнее ранней. Чем шире суммарный осенний слой в годичном кольце, тем выше плотность всего ствола.
Плотная древесина хуже поддается обработке (строганию, пилению), плохо впитывает пропитку и больше весит. Но по сравнению с рыхлой, отличается повышенной механической прочностью и почти не истирается.
Влажность хвойной древесины
Этот показатель оценивает насыщенность древесины водой. Рассчитывается как отношение массы влаги, содержащейся в дереве, к массе сухой древесины.
Влажность древесины влияет на:
-
Размер и форму пиломатериалов. Если влажность падает ниже нормативного значения (предела насыщения), наступает усушка. Если растет, говорят о разбухании.
-
Прочность и твердость хвойной древесины (снижаются с ростом влажности).
-
Теплопроводность. Когда увеличивается влажность, то растет и передача тепла через массив.
-
Биостойкость. Во влажной древесине развиваются грибок и плесень.
Для стабилизации свойств пиломатериалы хвойных пород высушивают. Контроль влажности сопровождает большинство операций в производстве древесных изделий.
Теплоизоляционные качества
Чем выше влажность, тем больше теплопроводность древесины хвойных пород. Поэтому для сохранения тепла деревянные дома строят из материалов, высушенных до нормативных показателей влажности:
-
15–20% – для наружных элементов.
-
8–12% – для внутренней отделки и мебели.
Механические свойства хвойной древесины
Характеризуют способность материала сопротивляться внешним усилиям: сжатию, изгибу, давлению. Прочностные показатели при этом зависят от породы и характеристик древесины. Например, самая плотная и твердая из хвойных – лиственница, проявляет повышенную износостойкость к истиранию.
На прочность хвойной древесины влияет не только влажность, но и скорость нагружения деревянного элемента. Так, при коротких ударных нагрузках прочность в 1,5 раза выше, чем при длительных статических. Уменьшают прочность древесины сучки и трещины в массиве: на 30% при изгибе и на 70% при растяжении.
Сравнение хвойных пород древесины
Ниже мы приводим некоторые технологические особенности и физико-механические свойства отдельных пород хвойной древесины. Показатели соответствуют эксплуатационной влажности 12%.
Сосна: свойства древесины
-
Плотность 350–650 кг/м3.
-
Твердость (по Бринеллю) 1,8–2,1 Н/мм2.
-
Прочность при сжатии 40–45 МПа, при изгибе – 80–90 МПа.
-
Теплопроводность 0,11–0,2 Вт/м*град.
Древесина повышенной смолистости с прямоволоконной текстурой. Долговечна при защите от влаги. Легко пилится, строгается и шлифуется.
По совокупности механических свойств и низкой цены сосна превосходит другие хвойные породы. Поэтому она популярна в домовом строительстве, где востребована высокая несущая способность (каркасы, стропила, перекрытия).
Ель: свойства древесины
-
Плотность 430 кг/м3.
-
Твердость (по Бринеллю) 2,0–2,1 Н/мм2.
-
Прочность при сжатии 40 МПа, изгибе – 68 МПа.
-
Теплопроводность 0,11–0,14 Вт/м*град.
У древесины прямослойная структура с четкими годичными кольцами и смоляными каналами. Ель равномерна по цвету от сердцевины к коре. Менее смолиста, чем сосна, но выделяет фитонциды, биологически активные вещества, подавляющие развитие бактерий и грибков. Эта порода отлично обрабатывается и поддается морению. Для наружного применения обязательны пропитка антисептиком и гидроизоляция.
Лиственница: свойства древесины
-
Средняя плотность 650–850 кг/м3.
-
Твердость (по Бринеллю) 3,5–4,5 Н/мм2, сравнима с дубом.
-
Прочность при сжатии 50–65 МПа, изгибе – 80–90 МПа.
-
Теплопроводность 0,13–0,19 Вт/м*град.
Древесина с выраженной зональностью (ранняя-поздняя) и декоративной текстурой. Содержит рекордное среди хвойных пород количество смол и природных консервантов. Биостойкая, не гниет при долгом контакте с водой. Упрочняется со временем. Подходит для наружного применения и эксплуатации во влажных средах.
Правда, лиственница, как самая твердая из хвойных, сложна в обработке и требует мощных инструментов. Другой недостаток – высокая стоимость материала.
Кедр и пихта: свойства древесины
-
Плотность кедра – 320–570 кг/м3, пихты – 350–450 кг/м3.
-
Твердость (по Бринеллю) – 1,5–2,0 и 1,4–1,7 Н/мм2 соответственно.
-
Прочность на изгиб – 60 и 55 МПа соответственно.
-
Теплопроводность 0,1–0,13 Вт/м*град у обоих.
При схожести в физических свойствах, кедр, в отличие от пихты, чрезмерно смолист, поэтому стоек к биоразрушениям и воде. Обе породы хорошо обрабатываются, подходят для внутренней отделки, но кедр требует предварительного обессмоливания.
Даже если древесина хвойных пород заготовлена с соблюдением всех норм и правил, этап погрузки может существенно подпортить свойства хвойных материалов. Ведь это многооперационный процесс, он включает подъем, перенос, спуск – с возможными повреждениями груза. В итоге нередко образуются сколы, трещины, изломы. Опять же, погрузка под дождем повышает влажность древесины, что вызывает ухудшение физико-механических показателей.
От негативных последствий оберегает автоматизация процесса. Например, с помощью погрузочного стола СПК. Эта техника не требует больших площадей, работает автономно, точно и без брака. Целостность груза не нарушается, и, как следствие, сохраняются неизменными его свойства.
