Jump to content

Древесина

Страница полузащищена

Древесина — это структурная ткань, обнаруженная в стеблях и корнях деревьев и других древесных растений . Это органический материал – природный композит из прочных на растяжение целлюлозных волокон, заключенных в матрицу из лигнина , устойчивую к сжатию. Древесину иногда определяют как вторичную ксилему в стволах деревьев. [1] или, в более широком смысле, включать тот же тип ткани в другом месте, например, в корнях деревьев или кустарников. В живом дереве он выполняет опорную функцию, позволяя древесным растениям вырасти большими или стоять самостоятельно. Он также передает воду и питательные вещества между листьями , другими растущими тканями и корнями. Древесина может также относиться к другим растительным материалам с сопоставимыми свойствами, а также к материалам, полученным из древесины, древесной щепы или волокна .

Wood has been used for thousands of years for fuel, as a construction material, for making tools and weapons, furniture and paper. More recently it emerged as a feedstock for the production of purified cellulose and its derivatives, such as cellophane and cellulose acetate.

As of 2020, the growing stock of forests worldwide was about 557 billion cubic meters.[2] As an abundant, carbon-neutral[3] renewable resource, woody materials have been of intense interest as a source of renewable energy. In 2008, approximately 3.97 billion cubic meters of wood were harvested.[2] Dominant uses were for furniture and building construction.[4]

Wood is scientifically studied and researched through the discipline of wood science, which was initiated since the beginning of the 20th century.

History

A 2011 discovery in the Canadian province of New Brunswick yielded the earliest known plants to have grown wood, approximately 395 to 400 million years ago.[5][6]

Wood can be dated by carbon dating and in some species by dendrochronology to determine when a wooden object was created.

People have used wood for thousands of years for many purposes, including as a fuel or as a construction material for making houses, tools, weapons, furniture, packaging, artworks, and paper. Known constructions using wood date back ten thousand years. Buildings like the longhouses in Neolithic Europe were made primarily of wood.

Recent use of wood has been enhanced by the addition of steel and bronze into construction.[7]

The year-to-year variation in tree-ring widths and isotopic abundances gives clues to the prevailing climate at the time a tree was cut.[8]

Physical properties

Diagram of secondary growth in a tree showing idealized vertical and horizontal sections. A new layer of wood is added in each growing season, thickening the stem, existing branches and roots, to form a growth ring.

Growth rings

Wood, in the strict sense, is yielded by trees, which increase in diameter by the formation, between the existing wood and the inner bark, of new woody layers which envelop the entire stem, living branches, and roots. This process is known as secondary growth; it is the result of cell division in the vascular cambium, a lateral meristem, and subsequent expansion of the new cells. These cells then go on to form thickened secondary cell walls, composed mainly of cellulose, hemicellulose and lignin.

Where the differences between the seasons are distinct, e.g. New Zealand, growth can occur in a discrete annual or seasonal pattern, leading to growth rings; these can usually be most clearly seen on the end of a log, but are also visible on the other surfaces. If the distinctiveness between seasons is annual (as is the case in equatorial regions, e.g. Singapore), these growth rings are referred to as annual rings. Where there is little seasonal difference growth rings are likely to be indistinct or absent. If the bark of the tree has been removed in a particular area, the rings will likely be deformed as the plant overgrows the scar.

If there are differences within a growth ring, then the part of a growth ring nearest the center of the tree, and formed early in the growing season when growth is rapid, is usually composed of wider elements. It is usually lighter in color than that near the outer portion of the ring, and is known as earlywood or springwood. The outer portion formed later in the season is then known as the latewood or summerwood.[9] There are major differences, depending on the kind of wood. If a tree grows all its life in the open and the conditions of soil and site remain unchanged, it will make its most rapid growth in youth, and gradually decline. The annual rings of growth are for many years quite wide, but later they become narrower and narrower. Since each succeeding ring is laid down on the outside of the wood previously formed, it follows that unless a tree materially increases its production of wood from year to year, the rings must necessarily become thinner as the trunk gets wider. As a tree reaches maturity its crown becomes more open and the annual wood production is lessened, thereby reducing still more the width of the growth rings. In the case of forest-grown trees so much depends upon the competition of the trees in their struggle for light and nourishment that periods of rapid and slow growth may alternate. Some trees, such as southern oaks, maintain the same width of ring for hundreds of years. On the whole, as a tree gets larger in diameter the width of the growth rings decreases.

Knots

A knot on a tree trunk

As a tree grows, lower branches often die, and their bases may become overgrown and enclosed by subsequent layers of trunk wood, forming a type of imperfection known as a knot. The dead branch may not be attached to the trunk wood except at its base, and can drop out after the tree has been sawn into boards. Knots affect the technical properties of the wood, usually reducing tension strength,[10] but may be exploited for visual effect. In a longitudinally sawn plank, a knot will appear as a roughly circular "solid" (usually darker) piece of wood around which the grain of the rest of the wood "flows" (parts and rejoins). Within a knot, the direction of the wood (grain direction) is up to 90 degrees different from the grain direction of the regular wood.

In the tree a knot is either the base of a side branch or a dormant bud. A knot (when the base of a side branch) is conical in shape (hence the roughly circular cross-section) with the inner tip at the point in stem diameter at which the plant's vascular cambium was located when the branch formed as a bud.

In grading lumber and structural timber, knots are classified according to their form, size, soundness, and the firmness with which they are held in place. This firmness is affected by, among other factors, the length of time for which the branch was dead while the attaching stem continued to grow.

Wood knot in vertical section

Knots materially affect cracking and warping, ease in working, and cleavability of timber. They are defects which weaken timber and lower its value for structural purposes where strength is an important consideration. The weakening effect is much more serious when timber is subjected to forces perpendicular to the grain and/or tension than when under load along the grain and/or compression. The extent to which knots affect the strength of a beam depends upon their position, size, number, and condition. A knot on the upper side is compressed, while one on the lower side is subjected to tension. If there is a season check in the knot, as is often the case, it will offer little resistance to this tensile stress. Small knots may be located along the neutral plane of a beam and increase the strength by preventing longitudinal shearing. Knots in a board or plank are least injurious when they extend through it at right angles to its broadest surface. Knots which occur near the ends of a beam do not weaken it. Sound knots which occur in the central portion one-fourth the height of the beam from either edge are not serious defects.

— Samuel J. Record, The Mechanical Properties of Wood[11]

Knots do not necessarily influence the stiffness of structural timber, this will depend on the size and location. Stiffness and elastic strength are more dependent upon the sound wood than upon localized defects. The breaking strength is very susceptible to defects. Sound knots do not weaken wood when subject to compression parallel to the grain.

In some decorative applications, wood with knots may be desirable to add visual interest. In applications where wood is painted, such as skirting boards, fascia boards, door frames and furniture, resins present in the timber may continue to 'bleed' through to the surface of a knot for months or even years after manufacture and show as a yellow or brownish stain. A knot primer paint or solution (knotting), correctly applied during preparation, may do much to reduce this problem but it is difficult to control completely, especially when using mass-produced kiln-dried timber stocks.

Heartwood and sapwood

A section of a yew branch showing 27 annual growth rings, pale sapwood, dark heartwood, and pith (center dark spot). The dark radial lines are small knots.

Heartwood (or duramen[12]) is wood that as a result of a naturally occurring chemical transformation has become more resistant to decay. Heartwood formation is a genetically programmed process that occurs spontaneously. Some uncertainty exists as to whether the wood dies during heartwood formation, as it can still chemically react to decay organisms, but only once.[13]

The term heartwood derives solely from its position and not from any vital importance to the tree. This is evidenced by the fact that a tree can thrive with its heart completely decayed. Some species begin to form heartwood very early in life, so having only a thin layer of live sapwood, while in others the change comes slowly. Thin sapwood is characteristic of such species as chestnut, black locust, mulberry, osage-orange, and sassafras, while in maple, ash, hickory, hackberry, beech, and pine, thick sapwood is the rule.[14] Some others never form heartwood.

Heartwood is often visually distinct from the living sapwood, and can be distinguished in a cross-section where the boundary will tend to follow the growth rings. For example, it is sometimes much darker. Other processes such as decay or insect invasion can also discolor wood, even in woody plants that do not form heartwood, which may lead to confusion.

Sapwood (or alburnum[15]) is the younger, outermost wood; in the growing tree it is living wood,[16] and its principal functions are to conduct water from the roots to the leaves and to store up and give back according to the season the reserves prepared in the leaves. By the time they become competent to conduct water, all xylem tracheids and vessels have lost their cytoplasm and the cells are therefore functionally dead. All wood in a tree is first formed as sapwood. The more leaves a tree bears and the more vigorous its growth, the larger the volume of sapwood required. Hence trees making rapid growth in the open have thicker sapwood for their size than trees of the same species growing in dense forests. Sometimes trees (of species that do form heartwood) grown in the open may become of considerable size, 30 cm (12 in) or more in diameter, before any heartwood begins to form, for example, in second-growth hickory, or open-grown pines.

Cross-section of an oak log showing growth rings

No definite relation exists between the annual rings of growth and the amount of sapwood. Within the same species the cross-sectional area of the sapwood is very roughly proportional to the size of the crown of the tree. If the rings are narrow, more of them are required than where they are wide. As the tree gets larger, the sapwood must necessarily become thinner or increase materially in volume. Sapwood is relatively thicker in the upper portion of the trunk of a tree than near the base, because the age and the diameter of the upper sections are less.

When a tree is very young it is covered with limbs almost, if not entirely, to the ground, but as it grows older some or all of them will eventually die and are either broken off or fall off. Subsequent growth of wood may completely conceal the stubs which will remain as knots. No matter how smooth and clear a log is on the outside, it is more or less knotty near the middle. Consequently, the sapwood of an old tree, and particularly of a forest-grown tree, will be freer from knots than the inner heartwood. Since in most uses of wood, knots are defects that weaken the timber and interfere with its ease of working and other properties, it follows that a given piece of sapwood, because of its position in the tree, may well be stronger than a piece of heartwood from the same tree.

Different pieces of wood cut from a large tree may differ decidedly, particularly if the tree is big and mature. In some trees, the wood laid on late in the life of a tree is softer, lighter, weaker, and more even-textured than that produced earlier, but in other trees, the reverse applies. This may or may not correspond to heartwood and sapwood. In a large log the sapwood, because of the time in the life of the tree when it was grown, may be inferior in hardness, strength, and toughness to equally sound heartwood from the same log. In a smaller tree, the reverse may be true.

Color

Древесина прибрежного красного дерева имеет характерный красный цвет.

У пород, которые демонстрируют явную разницу между сердцевиной и заболонью, естественный цвет сердцевины обычно темнее цвета заболони, и очень часто контраст заметен (см. Раздел тисового бревна выше). Это вызвано отложением в сердцевине химических веществ, поэтому резкое изменение цвета не означает существенной разницы в механических свойствах ядра и заболони, хотя между ними может быть заметная биохимическая разница.

Некоторые эксперименты с очень смолистыми экземплярами длиннолистной сосны указывают на увеличение прочности благодаря смоле , которая увеличивает прочность при высыхании. Такое насыщенное смолой сердцевина называется «жирной зажигалкой». Конструкции, построенные из более легкого жира, почти невосприимчивы к гниению и термитам и очень легко воспламеняются. Пни старых длиннолистных сосен часто выкапывают, разделяют на мелкие части и продают в качестве растопки для костров. Выкопанные таким образом пни могут сохраняться столетие и более с момента их спиливания. Ель, пропитанная сырой смолой и высушенная, также значительно увеличивается в прочности.

Поскольку поздняя древесина годичного кольца обычно имеет более темный цвет, чем ранняя, этот факт можно использовать для визуальной оценки плотности, а следовательно, твердости и прочности материала. Особенно это касается хвойных пород древесины. В кольцево-пористой древесине сосуды ранней древесины часто кажутся на готовой поверхности более темными, чем более плотная поздняя древесина, хотя на поперечных срезах сердцевины обычно наблюдается обратное. В противном случае цвет древесины не является показателем прочности.

Аномальное изменение цвета древесины часто указывает на болезненное состояние, указывающее на нездоровье. Черная клетка болиголова западного является результатом нападения насекомых. Красновато-коричневые полосы, столь распространенные на гикори и некоторых других деревьях, в основном являются результатом травм, причиненных птицами. Изменение цвета является лишь признаком травмы и, по всей вероятности, само по себе не влияет на свойства древесины. Некоторые грибы, вызывающие гниль, придают древесине характерный цвет, который, таким образом, становится признаком слабости. Обычное окрашивание сока вызвано ростом грибков, но не обязательно оказывает ослабляющий эффект.

Содержание воды

Вода встречается в живой древесине в трех местах, а именно:

Равновесная влажность древесины.

В сердцевине встречается только в первой и последней формах. Древесина, тщательно высушенная на воздухе (в равновесии с влажностью воздуха), сохраняет в клеточных стенках 8–16% воды, а в остальных формах ее нет или практически нет. Даже высушенная в печи древесина сохраняет небольшой процент влаги, но для всех целей, кроме химических, может считаться абсолютно сухой.

Общее воздействие содержания воды на древесину заключается в том, что она становится более мягкой и податливой. Аналогичный эффект возникает при смягчающем действии воды на сыромятную кожу, бумагу или ткань. В определенных пределах, чем больше содержание воды, тем сильнее ее смягчающий эффект. Влажность древесины можно измерить с помощью нескольких различных влагомеров .

Сушка приводит к решительному увеличению прочности древесины, особенно у небольших образцов. Крайним примером может служить случай совершенно сухого елового бруска сечением 5 см, который выдержит постоянную нагрузку в четыре раза большую, чем зеленый (невысушенный) брусок того же размера.

Наибольшее увеличение прочности за счет сушки наблюдается при предельной прочности на раздавливание и прочности на пределе упругости при торцевом сжатии; за ними следуют модуль разрыва и напряжение на пределе упругости при поперечном изгибе, при этом модуль упругости изменяется меньше всего. [11]

Структура

Увеличенное поперечное сечение черного ореха , показывающее сосуды, лучи (белые линии) и годовые кольца: это промежуточное состояние между диффузно-пористым и кольцево-пористым, при этом размер сосудов постепенно уменьшается.

Древесина — неоднородный , гигроскопичный , ячеистый и анизотропный (точнее, ортотропный ) материал. Он состоит из клеток, а клеточные стенки состоят из микрофибрилл целлюлозы (40–50 %) и гемицеллюлозы (15–25 %), пропитанных лигнином (15–30 %). [17]

У хвойных или хвойных пород клетки древесины преимущественно однотипные — трахеиды , в результате чего материал гораздо более однороден по структуре, чем у большинства лиственных пород . В хвойной древесине нет сосудов («пор»), которые так часто можно увидеть, например, в дубе и ясене.

Строение лиственных пород более сложное. [18] Водопроводная способность в основном обеспечивается сосудами : в некоторых случаях (дуб, каштан, ясень) они довольно большие и отчетливые, в других ( конский глаз , тополь , ива ) слишком малы, чтобы их можно было увидеть без ручной линзы. Говоря о таких древесинах, их принято делить на два больших класса: кольцевисто-пористые и диффузно-пористые . [19]

У кольцепористых пород, таких как ясень, черная акация, катальпа , каштан, вяз , гикори, шелковица и дуб, [19] более крупные сосуды или поры (так называют поперечные сечения сосудов) локализуются в части образовавшегося весной годичного кольца, образуя таким образом область более или менее открытой и пористой ткани. Остальная часть кольца, производимая летом, состоит из сосудов меньшего размера и гораздо большей доли древесных волокон. Эти волокна являются элементами, которые придают древесине прочность и ударную вязкость, а сосуды являются источником слабости. [20]

В диффузно-пористой древесине поры имеют одинаковый размер, поэтому способность проводить воду распределяется по всему годичному кольцу, а не собирается в полосу или ряд. Примерами такой древесины являются ольха , [19] липа , [21] береза , [19] конский каштан, клен, ива и виды Populus , такие как осина, тополь и тополь. [19] Некоторые виды, например орех грецкий и вишня , находятся на границе между двумя классами, образуя промежуточную группу. [21]

Ранняя и поздняя древесина

В хвойной древесине

Ранняя и поздняя древесина хвойных пород; радиальный вид, годичные кольца пихты Дугласа Скалистых гор расположены близко друг к другу.

В хвойных породах умеренного пояса часто наблюдается заметная разница между поздней и ранней древесиной. Поздняя древесина будет более плотной, чем образовавшаяся в начале сезона. При рассмотрении под микроскопом видно, что клетки плотной поздней древесины очень толстостенные и с очень мелкими клеточными полостями, тогда как клетки, образовавшиеся первыми в сезоне, имеют тонкие стенки и крупные клеточные полости. Сила – в стенах, а не в полостях. Следовательно, чем больше доля поздней древесины, тем больше плотность и прочность. При выборе куска сосны, где важным фактором является прочность или жесткость, главное, на что следует обратить внимание, — это сравнительное количество ранней и поздней древесины. Ширина кольца не так важна, как пропорция и природа поздней древесины в кольце.

Если сравнить тяжелый кусок сосны с легким, то сразу будет видно, что более тяжелый содержит большую долю поздней древесины, чем другой, и поэтому имеет более четко очерченные годичные кольца. У белой сосны нет большого контраста между различными частями кольца, в результате древесина очень однородна по текстуре и с ней легко работать. С другой стороны, у твердых сосен поздняя древесина очень плотная и насыщенного цвета, что резко контрастирует с мягкой ранней древесиной соломенного цвета.

Важно не только количество поздней древесины, но и ее качество. В образцах, в которых присутствует очень большая доля поздней древесины, она может быть заметно более пористой и весить значительно меньше, чем поздняя древесина в кусках, содержащих меньше поздней древесины. О сравнительной плотности и, следовательно, в некоторой степени прочности можно судить путем визуального осмотра.

Точные механизмы, определяющие образование ранней и поздней древесины, пока не могут быть удовлетворительно объяснены. Могут быть задействованы несколько факторов. По крайней мере, у хвойных деревьев скорость роста сама по себе не определяет соотношение двух частей кольца, поскольку в некоторых случаях древесина медленного роста очень твердая и тяжелая, а в других - наоборот. Качество участка, на котором растет дерево, несомненно, влияет на характер образующейся древесины, хотя сформулировать правило, определяющее это, не представляется возможным. В общем, там, где важны прочность или простота работы, следует выбирать древесину умеренного или медленного роста.

В кольцепористой древесине

Ранняя и поздняя древесина в кольцево-пористой древесине (ясень) у Fraxinus excelsior ; вид по касательной, широкие годичные кольца

В кольцевой пористой древесине рост каждого сезона всегда четко выражен, поскольку большие поры, образовавшиеся в начале сезона, примыкают к более плотной ткани прошлого года.

В случае кольцево-пористых лиственных пород, по-видимому, существует довольно определенная связь между скоростью роста древесины и ее свойствами. Вкратце это можно резюмировать в общем утверждении: чем быстрее рост или чем шире кольца роста, тем тяжелее, тверже, прочнее и жестче древесина. Следует помнить, что это применимо только к кольцевопористой древесине, такой как дуб, ясень, гикори и другие породы той же группы, и, конечно, подлежит некоторым исключениям и ограничениям.

В кольцево-пористой древесине хорошего роста обычно наиболее распространены толстостенные, придающие прочность волокна в поздней древесине. По мере уменьшения ширины кольца поздняя древесина уменьшается, так что при очень медленном росте образуется сравнительно легкая пористая древесина, состоящая из тонкостенных сосудов и древесной паренхимы. У хорошего дуба эти крупные сосуды ранней древесины занимают от шести до десяти процентов объема бревна, а у более низкого материала они могут составлять 25% и более. Поздняя древесина хорошего дуба темного цвета, твердая и состоит в основном из толстостенных волокон, составляющих половину или более древесины. У низшего дуба эта поздняя древесина значительно уменьшается как по количеству, так и по качеству. Такие вариации во многом являются результатом темпов роста.

Ширококольчатую древесину часто называют «второростной», так как рост молодой древесины в открытых насаждениях после вырубки старых деревьев происходит быстрее, чем у деревьев в сомкнутом лесу, а при изготовлении изделий, где требуется прочность, Важным фактором является то, что предпочтение отдается лиственным материалам «второго роста». Это особенно актуально при выборе гикори для ручек и спиц . Здесь важна не только сила, но выносливость и стойкость. [11]

Результаты серии испытаний гикори, проведенных Лесной службой США, показывают, что:

«Рабочая или ударопрочность наибольшая у ширококольчатой ​​древесины, имеющей от 5 до 14 колец на дюйм (толщина колец 1,8-5 мм), достаточно постоянна от 14 до 38 колец на дюйм (толщина колец 0,7-1,8 мм). ), и быстро снижается от 38 до 47 колец на дюйм (толщина колец 0,5–0,7 мм). Прочность при максимальной нагрузке не столь велика у наиболее быстрорастущей древесины, она максимальна при от 14 до 20 колец на дюйм (). кольца толщиной 1,3–1,8 мм) и снова становится меньше по мере того, как древесина становится более кольцевой. Естественный вывод состоит в том, что древесина первоклассной механической ценности имеет от 5 до 20 колец на дюйм (колец толщиной 1,3–5 мм) и что. Более медленный рост приводит к ухудшению запасов. Таким образом, инспектор или покупатель гикори должен дискриминировать древесину, имеющую более 20 колец на дюйм (колец толщиной менее 1,3 мм). Однако существуют исключения в случае нормального роста в сухих условиях. поэтому медленнорастущий материал может быть прочным и жестким». [22]

Влияние скорости роста на качества древесины каштана резюмируется тем же авторитетом следующим образом:

«Когда кольца широкие, переход от весенней древесины к летней происходит постепенно, тогда как в узких кольцах весенняя древесина переходит в летнюю резко. Ширина весенней древесины мало меняется с шириной годового кольца, поэтому что сужение или расширение годового кольца всегда происходит за счет летней древесины. Узкие сосуды летней древесины делают ее более богатой древесным веществом, чем весенняя древесина, состоящая из широких сосудов. Поэтому быстрорастущие экземпляры с широкими кольцами. имеют больше древесного вещества, чем медленнорастущие деревья с узкими кольцами. Поскольку чем больше древесного вещества, тем больше вес, а чем больше вес, тем прочнее древесина, каштаны с широкими кольцами должны иметь более прочную древесину, чем каштаны с узкими кольцами. с общепринятым мнением, что ростки (которые всегда имеют широкие кольца) дают лучшую и более прочную древесину, чем сеянцы каштанов, которые растут медленнее в диаметре». [22]

В диффузно-пористой древесине

В диффузно-пористой древесине разграничение колец не всегда столь четкое, а в ряде случаев почти (если не совсем) незаметно невооруженным глазом. И наоборот, когда есть четкое разграничение, заметной разницы в структуре внутри годичного кольца может не быть.

В диффузно-пористой древесине, как уже говорилось, сосуды или поры имеют одинаковый размер, так что способность проводить воду распределяется по кольцу, а не собирается в ранней древесине. Таким образом, влияние скорости роста не такое, как в кольцевой пористой древесине, и более близко приближается к условиям в хвойных породах. В целом можно сказать, что такая древесина среднего роста дает более прочный материал, чем при очень быстром или очень медленном выращивании. Во многих случаях использования древесины общая прочность не является основным фактором. Если ценится простота обработки, древесину следует выбирать с учетом ее однородности текстуры и прямолинейности волокон, что в большинстве случаев происходит, когда существует небольшой контраст между поздней древесиной роста одного сезона и ранней древесиной следующего сезона.

Однодольные

Стволы кокосовой пальмы, однодольной, на Яве . С этой точки зрения они мало чем отличаются от стволов двудольных или хвойных деревьев.

Конструкционный материал, который по своим общим характеристикам напоминает обычную, «двудольную» или хвойную древесину, производится рядом однодольных растений, которые также в просторечии называются древесиной. Из них бамбук , ботанически принадлежащий к семейству трав, имеет большое экономическое значение, более крупные стебли широко используются в качестве строительного материала, а также при производстве напольных покрытий, панелей и шпона . Другая крупная группа растений, производящая материал, который часто называют древесиной, — это пальмы . Гораздо меньшее значение имеют такие растения, как Пандан , Драцена и Кордилина . При всем при этом структура и состав обрабатываемого сырья сильно отличается от обычной древесины.

Удельный вес

Единственным наиболее показательным свойством древесины как индикатором качества древесины является удельный вес (Timell 1986). [23] поскольку от этого определяются выход целлюлозы и прочность пиломатериалов. Удельный вес — это отношение массы вещества к массе равного объёма воды; Плотность — это отношение массы определенного количества вещества к объему этого количества и выражается в массе единицы вещества, например, в граммах на миллилитр (г/см). 3 или г/мл). Эти термины по существу эквивалентны, пока используется метрическая система. При высыхании древесина сжимается и ее плотность увеличивается. Минимальные значения связаны с зеленой (насыщенной водой) древесиной и называются базовым удельным весом (Timell 1986). [23]

США Лаборатория лесных товаров перечисляет различные способы определения удельного веса (G) и плотности (ρ) древесины: [24]

Символ Массовая основа Объемный базис
г 0 Овендри Овендри
Г б (базовый) Овендри Зеленый
Г 12 Овендри 12% МК
Г х Овендри х% МК
п 0 Овендри Овендри
р 12 12% МК 12% МК
п х х% МК х% МК

FPL принял G b и G 12 для удельного веса в соответствии со стандартом ASTM D2555. [25] стандарт. Они полезны с научной точки зрения, но не отражают никаких состояний, которые могут возникнуть физически. Справочник FPL Wood также содержит формулы для приблизительного преобразования любых из этих измерений в любые другие.

Плотность

Плотность древесины определяется множеством факторов роста и физиологических факторов, объединенных в «одну довольно легко измеряемую характеристику древесины» (Эллиотт, 1970). [26]

Возраст, диаметр, высота, радиальный рост (ствол), географическое положение, место и условия выращивания, лесохозяйственная обработка и источник семян - все это в некоторой степени влияет на плотность древесины. Вариаций следует ожидать. Внутри отдельного дерева различия в плотности древесины часто столь же велики, как и между разными деревьями, или даже больше (Timell 1986). [23] Изменение удельного веса внутри ствола дерева может происходить как в горизонтальном, так и в вертикальном направлении.

Поскольку удельный вес, определенный выше, использует нереалистичные условия, мастера по дереву склонны использовать «средний сухой вес», который представляет собой плотность, основанную на массе при 12% содержании влаги и одновременном объеме (ρ 12 ). Это состояние возникает, когда древесина имеет равновесное содержание влаги с воздухом при относительной влажности около 65% и температуре 30 ° C (86 ° F). Эта плотность выражается в единицах кг/м. 3 или фунты/футы 3 .

Таблицы

В следующих таблицах перечислены механические свойства древесных и пиломатериалов, включая бамбук. см. также в разделе «Механические свойства тоновой древесины» Дополнительные свойства .

Свойства древесины: [27] [28]

Общее имя Научное название Содержание влаги Плотность (кг/м 3 ) Прочность на сжатие (мегапаскали) Прочность на изгиб (мегапаскали)
Red AlderAlnus rubraGreen37020.445
Red AlderAlnus rubra12.00%41040.168
Black AshFraxinus nigraGreen45015.941
Black AshFraxinus nigra12.00%49041.287
Blue AshFraxinus quadrangulataGreen53024.866
Blue AshFraxinus quadrangulata12.00%58048.195
Green AshFraxinus pennsylvanicaGreen5302966
Green AshFraxinus pennsylvanica12.00%56048.897
Oregon AshFraxinus latifoliaGreen50024.252
Oregon AshFraxinus latifolia12.00%55041.688
White AshFraxinus americanaGreen55027.566
White AshFraxinus americana12.00%60051.1103
Bigtooth AspenPopulus grandidentataGreen36017.237
Bigtooth AspenPopulus grandidentata12.00%39036.563
Quaking AspenPopulus tremuloidesGreen35014.835
Quaking AspenPopulus tremuloides12.00%38029.358
American BasswoodTilia americanaGreen32015.334
American BasswoodTilia americana12.00%37032.660
American BeechFagus grandifoliaGreen56024.559
American BeechFagus grandifolia12.00%64050.3103
Paper BirchBetula papyriferaGreen48016.344
Paper BirchBetula papyrifera12.00%55039.285
Sweet BirchBetula lentaGreen60025.865
Sweet BirchBetula lenta12.00%65058.9117
Yellow BirchBetula alleghaniensisGreen55023.357
Yellow BirchBetula alleghaniensis12.00%62056.3114
ButternutJuglans cinereaGreen36016.737
ButternutJuglans cinerea12.00%38036.256
Black CherryPrunus serotinaGreen47024.455
Blach CherryPrunus serotina12.00%5004985
American ChestnutCastanea dentataGreen4001739
American ChestnutCastanea dentata12.00%43036.759
Balsam Poplar CottonwoodPopulus balsamiferaGreen31011.727
Balsam Poplar CottonwoodPopulus balsamifera12.00%34027.747
Black CottonwoodPopulus trichocarpaGreen31015.234
Black CottonwoodPopulus trichocarpa12.00%3503159
Eastern CottonwoodPopulus deltoidesGreen37015.737
Eastern CottonwoodPopulus deltoides12.00%40033.959
American ElmUlmus americanaGreen46020.150
American ElmUlmus americana12.00%50038.181
Rock ElmUlmus thomasiiGreen57026.166
Rock ElmUlmus thomasii12.00%63048.6102
Slippery ElmUlmus rubraGreen48022.955
Slippery ElmUlmus rubra12.00%53043.990
HackberryCeltis occidentalisGreen49018.345
HackberryCeltis occidentalis12.00%53037.576
Bitternut HickoryCarya cordiformisGreen60031.571
Bitternut HickoryCarya cordiformis12.00%66062.3118
Nutmeg HickoryCarya myristiciformisGreen56027.463
Nutmeg HickoryCarya myristiciformis12.00%60047.6114
Pecan HickoryCarya illinoinensisGreen60027.568
Pecan HickoryCarya illinoinensis12.00%66054.194
Water HickoryCarya aquaticaGreen61032.174
Water HickoryCarya aquatica12.00%62059.3123
Mockernut HickoryCarya tomentosaGreen64030.977
Mockernut HickoryCarya tomentosa12.00%72061.6132
Pignut HickoryCarya glabraGreen66033.281
Pignut HickoryCarya glabra12.00%75063.4139
Shagbark HickoryCarya ovataGreen64031.676
Shagbark HickoryCarya ovata12.00%72063.5139
Shellbark HickoryCarya laciniosaGreen6202772
Shellbark HickoryCarya laciniosa12.00%69055.2125
HoneylocustGleditsia triacanthosGreen60030.570
HoneylocustGleditsia triacanthos12.00%60051.7101
Black LocustRobinia pseudoacaciaGreen66046.995
Black LocustRobinia pseudoacacia12.00%69070.2134
Cucumber Tree MagnoliaMagnolia acuminataGreen44021.651
Cucumber Tree MagnoliaMagnolia acuminata12.00%48043.585
Southern MagnoliaMagnolia grandifloraGreen46018.647
Southern MagnoliaMagnolia grandiflora12.00%50037.677
Bigleaf MapleAcer macrophyllumGreen44022.351
Bigleaf MapleAcer macrophyllum12.00%4804174
Black MapleAcer nigrumGreen52022.554
Black MapleAcer nigrum12.00%57046.192
Red MapleAcer rubrumGreen49022.653
Red MapleAcer rubrum12.00%54045.192
Silver MapleAcer saccharinumGreen44017.240
Silver MapleAcer saccharinum12.00%4703661
Sugar MapleAcer saccharumGreen56027.765
Sugar MapleAcer saccharum12.00%63054109
Black Red OakQuercus velutinaGreen56023.957
Black Red OakQuercus velutina12.00%6104596
Cherrybark Red OakQuercus pagodaGreen61031.974
Cherrybark Red OakQuercus pagoda12.00%68060.3125
Laurel Red OakQuercus hemisphaericaGreen56021.954
Laurel Red OakQuercus hemisphaerica12.00%63048.187
Northern Red OakQuercus rubraGreen56023.757
Northern Red OakQuercus rubra12.00%63046.699
Pin Red OakQuercus palustrisGreen58025.457
Pin Red OakQuercus palustris12.00%6304797
Scarlet Red OakQuercus coccineaGreen60028.272
Scarlet Red OakQuercus coccinea12.00%67057.4120
Southern Red OakQuercus falcataGreen52020.948
Southern Red OakQuercus falcata12.00%5904275
Water Red OakQuercus nigraGreen56025.861
Water Red OakQuercus nigra12.00%63046.7106
Willow Red OakQuercus phellosGreen56020.751
Willow Red OakQuercus phellos12.00%69048.5100
Bur White OakQuercus macrocarpaGreen58022.750
Bur White OakQuercus macrocarpa12.00%64041.871
Chestnut White OakQuercus montanaGreen57024.355
Chestnut White OakQuercus montana12.00%66047.192
Live White OakQuercus virginianaGreen80037.482
Live White OakQuercus virginiana12.00%88061.4127
Overcup White OakQuercus lyrataGreen57023.255
Overcup White OakQuercus lyrata12.00%63042.787
Post White OakQuercus stellataGreen6002456
Post White OakQuercus stellata12.00%67045.391
Swamp Chestnut White OakQuercus michauxiiGreen60024.459
Swamp Chestnut White OakQuercus michauxii12.00%67050.196
Swamp White OakQuercus bicolorGreen64030.168
Swamp White OakQuercus bicolor12.00%72059.3122
White OakQuercus albaGreen60024.557
White OakQuercus alba12.00%68051.3105
SassafrasSassafras albidumGreen42018.841
SassafrasSassafras albidum12.00%46032.862
SweetgumLiquidambar styracifluaGreen4602149
SweetgumLiquidambar styraciflua12.00%52043.686
American SycamorePlatanus occidentalisGreen46020.145
American SycamorePlatanus occidentalis12.00%49037.169
TanoakNotholithocarpus densiflorusGreen58032.172
TanoakNotholithocarpus densiflorus12.00%58032.172
Black TupeloNyssa sylvaticaGreen4602148
Black TupeloNyssa sylvatica12.00%50038.166
Water TupeloNyssa aquaticaGreen46023.250
Water TupeloNyssa aquatica12.00%50040.866
Black WalnutJuglans nigraGreen51029.666
Black WalnutJuglans nigra12.00%55052.3101
Black WillowSalix nigraGreen36014.133
Black WillowSalix nigra12.00%39028.354
Yellow PoplarLiriodendron tulipiferaGreen40018.341
Yellow PoplarLiriodendron tulipifera12.00%42038.270
BaldcypressTaxodium distichumGreen42024.746
BaldcypressTaxodium distichum12.00%46043.973
Atlantic White CedarChamaecyparis thyoidesGreen31016.532
Atlantic White CedarChamaecyparis thyoides12.00%32032.447
Eastern RedcedarJuniperus virginianaGreen44024.648
Eastern RedcedarJuniperus virginiana12.00%47041.561
Incense CedarCalocedrus decurrensGreen35021.743
Incense CedarCalocedrus decurrens12.00%37035.955
Northern White CedarThuja occidentalisGreen29013.729
Northern White CedarThuja occidentalis12.00%31027.345
Port Orford CedarChamaecyparis lawsonianaGreen39021.645
Port Orford CedarChamaecyparis lawsoniana12.00%43043.188
Western RedcedarThuja plicataGreen31019.135.9
Western RedcedarThuja plicata12.00%32031.451.7
Yellow CedarCupressus nootkatensisGreen4202144
Yellow CedarCupressus nootkatensis12.00%44043.577
Coast Douglas FirPseudotsuga menziesii var. menziesiiGreen45026.153
Coast Douglas FirPseudotsuga menziesii var. menziesii12.00%48049.985
Interior West Douglas FirPseudotsuga MenziesiiGreen46026.753
Interior West Douglas FirPseudotsuga Menziesii12.00%50051.287
Interior North Douglas FirPseudotsuga menziesii var. glaucaGreen45023.951
Interior North Douglas FirPseudotsuga menziesii var. glauca12.00%48047.690
Interior South Douglas FirPseudotsuga lindleyanaGreen43021.447
Interior South Douglas FirPseudotsuga lindleyana12.00%4604382
Balsam FirAbies balsameaGreen33018.138
Balsam FirAbies balsamea12.00%35036.463
California Red FirAbies magnificaGreen3601940
California Red FirAbies magnifica12.00%38037.672.4
Grand FirAbies grandisGreen35020.340
Grand FirAbies grandis12.00%37036.561.4
Noble FirAbies proceraGreen37020.843
Noble FirAbies procera12.00%39042.174
Pacific Silver FirAbies amabilisGreen40021.644
Pacific Silver FirAbies amabilis12.00%43044.275
Subalpine FirAbies lasiocarpaGreen31015.934
Subalpine FirAbies lasiocarpa12.00%32033.559
White FirAbies concolorGreen3702041
White FirAbies concolor12.00%3904068
Eastern HemlockTsuga canadensisGreen38021.244
Eastern HemlockTsuga canadensis12.00%40037.361
Mountain HemlockTsuga mertensianaGreen42019.943
Mountain HemlockTsuga mertensiana12.00%45044.479
Western HemlockTsuga heterophyllaGreen42023.246
Western HemlockTsuga heterophylla12.00%4504978
Western LarchLarix occidentalisGreen48025.953
Western LarchLarix occidentalis12.00%52052.590
Eastern White PinePinus strobusGreen34016.834
Eastern White PinePinus strobus12.00%35033.159
Jack PinePinus banksianaGreen40020.341
Jack PinePinus banksiana12.00%4303968
Loblolly PinePinus taedaGreen47024.250
Loblolly PinePinus taeda12.00%51049.288
Lodgepole PinePinus contortaGreen3801838
Lodgepole PinePinus contorta12.00%4103765
Longleaf PinePinus palustrisGreen54029.859
Longleaf PinePinus palustris12.00%59058.4100
Pitch PinePinus rigidaGreen47020.347
Pitch PinePinus rigida12.00%5204174
Pond PinePinus serotinaGreen51025.251
Pond PinePinus serotina12.00%5605280
Ponderosa PinePinus ponderosaGreen38016.935
Ponderosa PinePinus ponderosa12.00%40036.765
Red PinePinus resinosaGreen41018.840
Red PinePinus resinosa12.00%46041.976
Sand PinePinus clausaGreen46023.752
Sand PinePinus clausa12.00%48047.780
Shortleaf PinePinus echinataGreen47024.351
Shortleaf PinePinus echinata12.00%51050.190
Slash PinePinus elliottiiGreen54026.360
Slash PinePinus elliottii12.00%59056.1112
Spruce PinePinus glabraGreen41019.641
Spruce PinePinus glabra12.00%4403972
Sugar PinePinus lambertianaGreen3401734
Sugar PinePinus lambertiana12.00%36030.857
Virginia PinePinus virginianaGreen45023.650
Virginia PinePinus virginiana12.00%48046.390
Western White PinePinus monticolaGreen36016.832
Western White PinePinus monticola12.00%38034.767
Redwood Old GrowthSequoia sempervirensGreen3802952
Redwood Old GrowthSequoia sempervirens12.00%40042.469
Redwood New GrowthSequoia sempervirensGreen34021.441
Redwood New GrowthSequoia sempervirens12.00%3503654
Black SprucePicea marianaGreen38019.642
Black SprucePicea mariana12.00%46041.174
Engelmann SprucePicea engelmanniiGreen3301532
Engelmann SprucePicea engelmannii12.00%35030.964
Red SprucePicea rubensGreen37018.841
Red SprucePicea rubens12.00%40038.274
Sitka SprucePicea sitchensisGreen33016.234
Sitka SprucePicea sitchensis12.00%36035.765
White SprucePicea glaucaGreen37017.739
White SprucePicea glauca12.00%40037.768
Tamarack SpruceLarix laricinaGreen4902450
Tamarack SpruceLarix laricina12.00%53049.480

Свойства бамбука: [29] [28]

Общее имя Научное название Содержание влаги Плотность (кг/м 3 ) Прочность на сжатие (мегапаскали) Прочность на изгиб (мегапаскали)
Balku bansBambusa balcooagreen4573.7
Balku bansBambusa balcooaair dry54.1581.1
Balku bansBambusa balcooa8.582069151
Indian thorny bambooBambusa bambos9.571061143
Indian thorny bambooBambusa bambos43.0537.15
Nodding BambooBambusa nutans88907552.9
Nodding BambooBambusa nutans874652.4
Nodding BambooBambusa nutans128567.5
Nodding BambooBambusa nutans88.344.788
Nodding BambooBambusa nutans1447.9216
Clumping BambooBambusa pervariabilis45.8
Clumping BambooBambusa pervariabilis57980
Clumping BambooBambusa pervariabilis203537
Burmese bambooBambusa polymorpha95.132.128.3
Bambusa spinosaair dry5751.77
Indian timber bambooBambusa tulda73.640.751.1
Indian timber bambooBambusa tulda11.96866.7
Indian timber bambooBambusa tulda8.691079194
dragon bambooDendrocalamus giganteus874070193
Hamilton's bambooDendrocalamus hamiltonii8.55907089
White bambooDendrocalamus membranaceus10240.526.3
String BambooGigantochloa apus54.324.1102
String BambooGigantochloa apus15.137.9587.5
Java Black BambooGigantochloa atroviolacea5423.892.3
Java Black BambooGigantochloa atroviolacea1535.794.1
Giant AtterGigantochloa atter72.326.498
Giant AtterGigantochloa atter14.431.95122.7
Gigantochloa macrostachya896071154
American Narrow-Leaved BambooGuadua angustifolia4253.5
American Narrow-Leaved BambooGuadua angustifolia63.6144.8
American Narrow-Leaved BambooGuadua angustifolia86.346
American Narrow-Leaved BambooGuadua angustifolia77.582
American Narrow-Leaved BambooGuadua angustifolia155687
American Narrow-Leaved BambooGuadua angustifolia63.3
American Narrow-Leaved BambooGuadua angustifolia28
American Narrow-Leaved BambooGuadua angustifolia56.2
American Narrow-Leaved BambooGuadua angustifolia38
Berry BambooMelocanna baccifera12.869.957.6
Japanese timber bambooPhyllostachys bambusoides51
Japanese timber bambooPhyllostachys bambusoides873063
Japanese timber bambooPhyllostachys bambusoides6444
Japanese timber bambooPhyllostachys bambusoides6140
Japanese timber bambooPhyllostachys bambusoides971
Japanese timber bambooPhyllostachys bambusoides974
Japanese timber bambooPhyllostachys bambusoides1254
Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis44.6
Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis7567
Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis1571
Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis6108
Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis0.2147
Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis511751
Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis304455
Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis12.560360.3
Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis10.353083
Early BambooPhyllostachys praecox28.582779.3
OliveriThyrsostachys oliveri5346.961.9
OliveriThyrsostachys oliveri7.85890

Твердый против мягкого

Древесину принято разделять на хвойную или лиственную . Древесину хвойных пород (например, сосны) называют хвойной, а древесину двудольных (обычно широколиственных деревьев, например дуба) — лиственной. Эти названия немного вводят в заблуждение, поскольку лиственные породы не обязательно твердые, а хвойные не обязательно мягкие. Хорошо известная бальза (лиственная древесина) на самом деле мягче любой коммерческой древесины хвойных пород. И наоборот, некоторые породы хвойных пород (например, тис ) тверже, чем многие лиственные породы.

Существует тесная связь между свойствами древесины и свойствами конкретного дерева, из которого она получена, по крайней мере, для определенных пород. Например, у сосны лоблолли воздействие ветра и положение ствола сильно влияют на твердость древесины, а также на содержание сжимаемой древесины. [30] Плотность древесины варьируется в зависимости от породы. Плотность древесины коррелирует с ее прочностью (механическими свойствами). Например, красное дерево — это твердая древесина средней плотности, которая отлично подходит для изготовления изысканной мебели, тогда как бальза легкая, что делает ее полезной для изготовления моделей . Одна из самых густых пород древесины – черное железное дерево .

Химия

Химическая структура лигнина , который составляет около 25% сухого вещества древесины и отвечает за многие ее свойства.

Химический состав древесины варьируется от породы к породе, но составляет примерно 50% углерода, 42% кислорода, 6% водорода, 1% азота и 1% других элементов (в основном кальция , калия , натрия , магния , железа и марганца ). по весу. [31] Древесина также содержит серу , хлор , кремний , фосфор и другие элементы в небольших количествах.

Помимо воды, древесина состоит из трех основных компонентов. Целлюлоза , кристаллический полимер, полученный из глюкозы, составляет около 41–43%. Следующей по распространенности следует гемицеллюлоза , которая составляет около 20% у лиственных деревьев и около 30% у хвойных. В отличие от целлюлозы, это в основном пятиуглеродные сахара , которые связаны нерегулярно. Лигнин является третьим компонентом: в хвойной древесине его содержание составляет около 27%, а в лиственных деревьях - 23%. Лигнин придает гидрофобные свойства, что отражает тот факт, что в его основе лежат ароматические кольца . Эти три компонента переплетаются, и между лигнином и гемицеллюлозой существуют прямые ковалентные связи. Основное внимание в бумажной промышленности уделяется отделению лигнина от целлюлозы, из которой изготавливается бумага.

В химическом отношении разница между твердой и мягкой древесиной отражается в составе составляющего ее лигнина . Лигнин лиственных пород в основном получают из синапилового спирта и кониферилового спирта . Лигнин хвойных пород в основном получают из кониферилового спирта. [32]

Добывающие ресурсы

Помимо структурных полимеров , то есть целлюлозы , гемицеллюлозы и лигнина ( лигноцеллюлозы ), древесина содержит большое количество неструктурных компонентов, состоящих из с низкой молекулярной массой органических соединений , называемых экстрактивными веществами . Эти соединения присутствуют во внеклеточном пространстве и могут быть извлечены из древесины с помощью различных нейтральных растворителей , таких как ацетон . [33] Аналогичное содержание присутствует в так называемом экссудате, вырабатываемом деревьями в ответ на механические повреждения или после нападения насекомых или грибов . [34] В отличие от структурных составляющих, состав экстрактивных веществ варьируется в широких пределах и зависит от многих факторов. [35] Количество и состав экстрактивных веществ различаются между породами деревьев и различными частями одного и того же дерева и зависят от генетических факторов и условий роста, таких как климат и география. [33] Например, более медленно растущие деревья и более высокие части деревьев имеют более высокое содержание экстрактивных веществ. Как правило, хвойная древесина богаче экстрактивными веществами, чем лиственная . Их концентрация увеличивается от камбия к сердцевине . Кора и ветки также содержат экстрактивные вещества. Хотя экстрактивные вещества составляют небольшую часть содержания древесины, обычно менее 10%, они чрезвычайно разнообразны и, таким образом, характеризуют химический состав пород древесины. [36] Большинство экстрактивных веществ являются вторичными метаболитами, а некоторые из них служат предшественниками других химических веществ. Экстракты древесины проявляют различную активность: некоторые из них вырабатываются в ответ на раны, а некоторые участвуют в естественной защите от насекомых и грибков. [37]

Forchem Завод по переработке таллового масла в Рауме , Финляндия.

Эти соединения влияют на различные физические и химические свойства древесины, такие как цвет древесины, аромат, долговечность, акустические свойства, гигроскопичность , адгезия и высыхание. [36] Учитывая эти последствия, экстрактивные вещества древесины также влияют на свойства целлюлозы и бумаги и, что немаловажно, вызывают множество проблем в бумажной промышленности . Некоторые экстрактивные вещества являются поверхностно-активными веществами и неизбежно влияют на поверхностные свойства бумаги, такие как водопоглощение, трение и прочность. [33] Липофильные экстрактивные вещества часто приводят к образованию липких отложений во время варки крафт-целлюлозы и могут оставлять пятна на бумаге. Экстрактивные вещества также определяют запах бумаги, что важно при производстве материалов, контактирующих с пищевыми продуктами .

Большинство экстрактивных веществ древесины липофильны и лишь небольшая часть растворима в воде. [34] Липофильная часть экстрактивных веществ, называемая древесной смолой , содержит жиры и жирные кислоты , стерины и стериловые эфиры, терпены , терпеноиды , смоляные кислоты и воски . [38] Нагревание смолы, то есть дистилляция , испаряет летучие терпены и оставляет твердый компонент – канифоль . Концентрированная жидкость летучих соединений, выделяемая при паровой перегонке, называется эфирным маслом . Перегонка живичной смолы, полученной из многих сосен, дает канифоль и скипидар . [39]

Большинство экстрактивных веществ можно разделить на три группы: алифатические соединения , терпены и фенольные соединения . [33] Последние более водорастворимы и обычно отсутствуют в смоле.

Использование

Основные мировые производители круглого леса по типам.
Мировое производство круглого леса по типам

Производство

Мировое производство круглого леса выросло с 3,5 млрд м³ в 2000 году до 4 млрд м³ в 2021 году. В 2021 году основным продуктом было древесное топливо с долей 49 процентов от общего объема (2 млрд м³ ) , за ним следовал хвойный деловой круглый лес с 30 процентов (1,2 млрд м³ ) и нехвойный деловой круглый лес 21 процент (0,9 млрд м³ ) . Азия и Америка являются двумя основными регионами-производителями, на их долю приходится 29 и 28 процентов общего производства круглого леса соответственно; Африка и Европа имеют одинаковые доли — 20–21 процент, тогда как Океания производит оставшиеся 2 процента. [43]

Топливо

Древесина имеет долгую историю использования в качестве топлива. [44] которая продолжается и по сей день, в основном в сельских районах мира. Лиственные породы предпочтительнее хвойных, поскольку они создают меньше дыма и дольше горят. Часто считается, что установка дровяной печи или камина в доме добавляет атмосферы и тепла.

Балансовая древесина

Балансовая древесина – это древесина, которую выращивают специально для использования в производстве бумаги.

Строительство

Дом Саитты , Дайкер-Хайтс , Бруклин , Нью-Йорк, построенный в 1899 году, сделан из дерева и украшен деревом. [45]
Карта импортеров и экспортеров лесной продукции, включая древесину, в 2021 году

Древесина была важным строительным материалом с тех пор, как люди начали строить убежища, дома и лодки. До конца 19 века почти все лодки делались из дерева, и дерево по-прежнему широко используется при строительстве лодок. В частности, для этой цели использовался вяз, поскольку он сопротивлялся гниению, пока оставался влажным (до появления более современной сантехники он также служил водопроводом).

Древесина, используемая для строительных работ, в Северной Америке широко известна как пиломатериалы . В других местах под пиломатериалами обычно подразумеваются срубленные деревья, а слово, обозначающее готовые к использованию пиломатериалы, — древесина . [46] В средневековой Европе дуб был предпочтительной древесиной для всех деревянных конструкций, включая балки, стены, двери и полы. Сегодня используется более широкий выбор пород дерева: двери из массива часто изготавливаются из тополя , мелкосучковой сосны и пихты Дугласа .

Церкви Кижей в России входят в число немногих объектов Всемирного наследия, построенных полностью из дерева, без металлических соединений. см. Кижский погост . Подробнее

Новое домашнее жилье сегодня во многих частях мира обычно строится из деревянного каркаса. Изделия из древесины становятся все большей частью строительной отрасли. Их можно использовать как в жилых, так и в коммерческих зданиях в качестве конструкционных и эстетических материалов.

В зданиях, построенных из других материалов, древесина по-прежнему будет использоваться в качестве несущего материала, особенно в конструкции крыш, внутренних дверей и их рам, а также в качестве наружной облицовки.

Древесина также широко используется в качестве опалубочного материала для формирования формы, в которую заливают бетон при строительстве железобетона .

Полы

Древесину можно разрезать на прямые доски и сделать из них деревянный пол .

Пол из массива дерева — это пол, уложенный досками или рейками, изготовленными из цельного куска древесины, обычно твердой древесины. Поскольку древесина гигроскопична (она приобретает и теряет влагу из окружающей среды), эта потенциальная нестабильность эффективно ограничивает длину и ширину досок.

Полы из твердой древесины обычно дешевле, чем искусственная древесина, а поврежденные участки можно многократно шлифовать и полировать, причем количество раз ограничивается только толщиной древесины над шпунтом.

Полы из твердой древесины изначально использовались в конструкционных целях, их устанавливали перпендикулярно деревянным опорным балкам здания (балкам или несущим), а твердая строительная древесина до сих пор часто используется для спортивных полов, а также для большинства традиционных деревянных блоков, мозаики и паркета .

Инженерные продукты

Изделия из древесины, клееные строительные изделия, «разработанные» с учетом конкретных требований к эксплуатационным характеристикам, часто используются в строительстве и промышленности. Изделия из клееной древесины производятся путем склеивания древесных прядей, шпона, пиломатериалов или других видов древесного волокна с помощью клея для образования более крупной и эффективной композитной структурной единицы. [47]

К этой продукции относятся клееный брус (клееный брус), деревянные конструкционные панели (включая фанеру , ориентированно-стружечные плиты и композитные панели), клееный брус (LVL) и другие конструкционные композитные пиломатериалы (SCL), пиломатериалы с параллельными прядями и двутавровые балки. [47] В 1991 году для этих целей было израсходовано около 100 миллионов кубических метров древесины. [4] Тенденции показывают, что ДСП и ДВП обгонят фанеру.

Древесина, непригодная для строительства в ее естественном виде, может быть раздроблена механически (на волокна или щепу) или химически (на целлюлозу) и использована в качестве сырья для других строительных материалов, таких как конструкционная древесина, а также ДСП , ДВП и древесноволокнистые плиты. -плотная древесноволокнистая плита (МДФ). Такие производные древесины широко используются: древесные волокна являются важным компонентом большинства бумаг, а целлюлоза используется как компонент некоторых синтетических материалов . Производные древесины можно использовать для изготовления различных напольных покрытий, например, ламината .

Мебель и посуда

Дерево всегда широко использовалось для изготовления мебели , такой как стулья и кровати. Он также используется для изготовления ручек инструментов и столовых приборов, таких как палочки для еды , зубочистки и другие принадлежности, такие как деревянная ложка и карандаш .

Другой

Дальнейшие разработки включают новые применения лигнинного клея, перерабатываемую пищевую упаковку, замену резиновых шин, антибактериальные медицинские агенты, а также высокопрочные ткани или композиты. [48] По мере того, как ученые и инженеры будут изучать и разрабатывать новые методы извлечения различных компонентов из древесины или, альтернативно, модификации древесины, например, путем добавления компонентов в древесину, на рынке появятся новые, более совершенные продукты. Электронный контроль содержания влаги также может улучшить защиту древесины нового поколения. [49]

Искусство

Четки с Поклонением волхвов и Распятием , миниатюра из готического самшита

Дерево издавна использовалось как художественный материал . На протяжении тысячелетий его использовали для изготовления скульптур и резьбы . Примеры включают тотемные столбы , вырезанные коренными жителями Северной Америки из стволов хвойных деревьев, часто западного красного кедра ( Thuja plicata ).

Другие виды использования древесины в искусстве включают:

Спортивное и развлекательное оборудование

Многие виды спортивного инвентаря изготавливаются из дерева или изготавливались из дерева в прошлом. Например, биты для крикета обычно делают из белой ивы . Бейсбольные биты , которые разрешено использовать в Высшей бейсбольной лиге, часто изготавливаются из древесины ясеня или гикори , а в последние годы их изготавливают из клена , хотя эта древесина несколько более хрупкая. Корты Национальной баскетбольной ассоциации традиционно изготавливаются из паркета .

Многие другие виды спортивного и развлекательного снаряжения, такие как лыжи , хоккейные клюшки , клюшки для лакросса и луки для стрельбы из лука , в прошлом обычно изготавливались из дерева, но с тех пор были заменены более современными материалами, такими как алюминий, титан или композитные материалы , такие как как стекловолокно и углеродное волокно . Одним из примечательных примеров этой тенденции является семейство клюшек для гольфа , широко известных как « вудс» , головки которых традиционно делались из дерева хурмы на заре игры в гольф, но сейчас они обычно изготавливаются из металла или (особенно в корпус драйверов ) углепластиковые композиты.

Бактериальная деградация

Мало что известно о бактериях, разлагающих целлюлозу. Симбиотические бактерии Xylophaga . могут играть роль в разложении затонувшей древесины Alphaproteobacteria , Flavobacteria , Actinomycetota , Clostridia и Bacteroidota были обнаружены в древесине, находящейся под водой более года. [50]

См. также

Источники

В эту статью включен текст из бесплатного контента . Лицензия CC BY-SA IGO 3.0 ( лицензионное заявление/разрешение ). Текст взят из «Мирового продовольствия и сельского хозяйства – Статистический ежегодник 2023» , ФАО, ФАО.

Ссылки

  1. ^ Хики, М.; Кинг, К. (2001). Кембриджский иллюстрированный словарь ботанических терминов . Издательство Кембриджского университета.
  2. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б ФАО. 2020. Глобальная оценка лесных ресурсов 2020: Основной отчет. Архивировано 5 ноября 2022 года в Wayback Machine . Рим.
  3. ^ «Агентство по охране окружающей среды заявило, что сжигание древесины является углеродно-нейтральным. На самом деле это намного сложнее» . Архивировано из оригинала 30 июня 2021 года . Проверено 3 июня 2022 г.
  4. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Хорст Х. Нимц, Уве Шмитт, Эккарт Шваб, Отто Виттманн, Франц Вольф «Древесина» в Энциклопедии промышленной химии Ульмана 2005, Wiley-VCH, Вайнхайм. два : 10.1002/14356007.a28_305
  5. ^ «Окаменелости NB показывают происхождение древесины» . CBC.ca. ​12 августа 2011 года. Архивировано из оригинала 13 августа 2011 года . Проверено 12 августа 2011 г.
  6. ^ Филипп Жерриенн; и др. (12 августа 2011 г.). «Простой тип древесины у двух растений раннего девона» . Наука . 333 (6044): 837. Бибкод : 2011Sci...333..837G . дои : 10.1126/science.1208882 . hdl : 2268/97121 . ПМИД   21836008 . S2CID   23513139 . [ постоянная мертвая ссылка ]
  7. ^ Вудс, Сара. «История дерева от каменного века до XXI века» . ЭкоСТРОИТЕЛЬСТВО . Публикация Американского института архитекторов. Архивировано из оригинала 29 марта 2017 года . Проверено 28 марта 2017 г.
  8. ^ Бриффа, К.; Шишов В.В.; Мелвин, ТМ; Ваганов Е.А.; Грудд, Х.; Хантемиров (2008). «Тенденции недавней температуры и радиального роста деревьев за 2000 лет на северо-западе Евразии» . Философские труды Королевского общества B: Биологические науки . 363 (1501): 2271–2284. дои : 10.1098/rstb.2007.2199 . ПМК   2606779 . ПМИД   18048299 .
  9. ^ Рост и структура древесины. Архивировано 12 декабря 2009 г. на сайте Wayback Machine www.farmforestline.com.au .
  10. ^ Эверетт, Алан; Барритт, CMH (12 мая 2014 г.). Материалы . Рутледж. п. 38. ISBN  978-1-317-89327-1 . Архивировано из оригинала 8 сентября 2023 года . Проверено 20 марта 2023 г. «Узлы, особенно сучки на краях и затылках, снижают прочность главным образом при растяжении, но не при сопротивлении сдвигу и раскалыванию».
  11. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Рекорд, Сэмюэл Дж. (1914). Механические свойства древесины . Дж. Уайли и сыновья. п. 165. АСИН   B000863N3W . Архивировано из оригинала 18 октября 2020 года . Проверено 28 августа 2020 г.
  12. ^ "Оставаться" . Британская энциклопедия . Полет. 8 (11-е изд.). 1911. с. 692.
  13. ^ Шиго, Алекс. (1986) Новый словарь по биологии деревьев . Шиго и Трис, партнеры. ISBN   0-943563-12-7
  14. ^ Рекорд, Сэмюэл Джеймс (1914). Механические свойства древесины: включая обсуждение факторов, влияющих на механические свойства, и методов испытаний древесины . Дж. Уайли и сыновья, Инкорпорейтед. п. 51 . Термин «ядро» происходит исключительно из-за его положения, а не из-за какой-либо жизненной важности для дерева, поскольку дерево может процветать с полностью разложившимся сердцем.
  15. ^ «Альбурнум » энциклопедия Британская Том. 1 (11-е изд.). 1911. с. 516.
  16. ^ Капон, Брайан (2005), Ботаника для садоводов (2-е изд.), Портленд, Орегон: Timber Publishing, стр. 65 ISBN   0-88192-655-8
  17. ^ «Рост и структура свойств древесины, 2015 г.» . Treetesting.com . Архивировано из оригинала 13 марта 2016 года.
  18. ^ «Набор инструментов Timber Plus, Выбор древесины, Характеристики древесины, Структура лиственных пород» . Nationalvetcontent.edu.au . Архивировано из оригинала 10 августа 2014 года.
  19. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и Сперри, Джон С.; Николс, Кирк Л.; Салливан, Джун Э.; Истлак, Сондра Э. (1994). «Ксилемная эмболия у кольцево-пористых, диффузно-пористых и хвойных деревьев Северной Юты и Внутренней Аляски» (PDF) . Экология . 75 (6): 1736–1752. дои : 10.2307/1939633 . JSTOR   1939633 . Архивировано из оригинала (PDF) 10 августа 2017 года . Проверено 30 ноября 2018 г.
  20. ^ Рекорд, Сэмюэл Джеймс (1914). Механические свойства древесины, включая обсуждение факторов, влияющих на механические свойства, и методы испытаний древесины . Дж. Уайли и сыновья, Инкорпорейтед. Архивировано из оригинала 8 сентября 2023 года . Проверено 20 марта 2023 г.
  21. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Сэмюэл Джеймс Рекорд (1914). Механические свойства древесины, включая обсуждение факторов, влияющих на механические свойства, и методы испытаний древесины . Дж. Уайли и сыновья, Inc. стр. 44 –.
  22. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б Министерство сельского хозяйства США, Лаборатория лесных товаров. Справочник по дереву: Дерево как конструкционный материал. Архивировано 15 марта 2007 г. в Wayback Machine . Общий технический отчет 113. Мэдисон, Висконсин.
  23. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Тимелл, Т.Е. 1986. Сжатие древесины голосеменных растений. Шпрингер-Верлаг, Берлин. 2150 р.
  24. ^ «Справочник по древесине: Глава 4: Влажность и физические свойства древесины» (PDF) . Лаборатория лесных товаров США. Архивировано (PDF) из оригинала 30 декабря 2023 года . Проверено 10 сентября 2023 г.
  25. ^ «Стандартная практика установления значений прочности чистой древесины» . www.astm.org . Архивировано из оригинала 1 апреля 2023 года . Проверено 9 сентября 2023 г.
  26. ^ Эллиотт, Г.К. 1970. Плотность древесины хвойных пород. Содружество за. Бюро, Оксфорд, Великобритания, Tech. Коммун. 8. 44 с.
  27. ^ Грин, Д.В.; Винэнди, Дж. Э.; Кречманн, DE (1999). «4. Механические свойства древесины» (PDF) . Справочник по древесине: Древесина как конструкционный материал (Технический отчет). Министерство сельского хозяйства США, Лесная служба, Лаборатория лесных товаров. п. 463. дои : 10.2737/FPL-GTR-113 . hdl : 2027/mdp.39015000158041 . ФПЛ–ГТР–113.
  28. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «ПФАФ» . pfaf.org . Архивировано из оригинала 24 октября 2019 года . Проверено 3 ноября 2019 г.
  29. ^ «Каковы механические свойства бамбука» . www.DoorStain.com . 22 августа 2023 года. Архивировано из оригинала 22 августа 2023 года . Проверено 22 августа 2023 г.
  30. ^ Справочник по сельскому хозяйству . Министерство сельского хозяйства США. 1997. с. 2-6. Архивировано из оригинала 8 сентября 2023 года . Проверено 20 марта 2023 г.
  31. ^ Жан-Пьер Баретт; Клод Азар и Жером Майер (1996). Mémotech Wood и сопутствующие материалы . Париж: Éditions Casteilla. п. 22. ISBN  978-2-7135-1645-0 .
  32. ^ В. Буржан; Дж. Ральф; М. Баушер (июнь 2003 г.). «Биосинтез лигнина». Анну. Преподобный Плант Биол . 54 (1): 519–549. doi : 10.1146/annurev.arplant.54.031902.134938 . ПМИД   14503002 .
  33. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г час Эк, Моника; Геллерстедт, Йоран; Хенрикссон, Гуннар (2009). «Глава 7: Древесные экстракты». Целлюлозно-бумажная химия и технология. Том 1, Химия древесины и биотехнология древесины . Берлин: Вальтер де Грюйтер. ISBN  978-3-11-021339-3 .
  34. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с д и ж г час я Сьёстрем, Ээро (22 октября 2013 г.). «Глава 5: Добывающие ресурсы». Химия древесины: основы и приложения (второе изд.). Сан-Диего: Elsevier Science. ISBN  978-0-08-092589-9 .
  35. ^ Анселл, Мартин П. (2015). «Глава 11: Сохранение, защита и модификация древесных композитов». Серия публикаций Woodhead по науке и технике композитов: номер 54. Древесные композиты . Кембридж, Великобритания: Издательство Woodhead. ISBN  978-1-78242-454-3 .
  36. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б с Достопочтенный, Дэвид Н.-С.; Сираиси, Нубуо (2001). «Глава 6: Химия экстрактивных веществ». Химия древесины и целлюлозы (2-е изд. и расширенное изд.). Нью-Йорк: Марсель Деккер. ISBN  0-8247-0024-4 .
  37. ^ Роуэлл, Роджер М. (2013). «Чатер 3: Химия клеточной стенки». Справочник по химии древесины и древесных композитов (2-е изд.). Бока-Ратон: Тейлор и Фрэнсис. ISBN  9781439853801 .
  38. ^ Миммс, Агнета; Майкл Дж. Кукурек; Джеф А. Пиятте; Элизабет Э. Райт (1993). Крафт-целлюлоза. Сборник заметок . ТАППИ Пресс. стр. 6–7. ISBN  978-0-89852-322-5 .
  39. ^ Фибах, Клеменс; Гримм, Дитер (2000). «Смолы натуральные». Энциклопедия промышленной химии Ульмана . дои : 10.1002/14356007.a23_073 . ISBN  978-3-527-30673-2 .
  40. ^ Сперелакис, Николас; Сперелакис, Ник (11 января 2012 г.). «Глава 4: Ионофоры в плоских липидных бислоях» . Справочник по клеточной физиологии: основы мембранной биофизики (Четвертое изд.). Лондон, Великобритания. ISBN  978-0-12-387738-3 . Архивировано из оригинала 28 июня 2020 года . Проверено 27 сентября 2020 г. {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  41. ^ Саньевски, Мариан; Хорбович, Марцин; Канлаянарат, Сиричай (10 сентября 2014 г.). «Обзор биологической активности тропоноидов и их использования в сельском хозяйстве» . Журнал садоводческих исследований . 22 (1): 5–19. дои : 10.2478/johr-2014-0001 . S2CID   33834249 .
  42. ^ Бентли, Рональд (2008). «Свежий взгляд на природные трополоноиды». Нат. Прод. Представитель . 25 (1): 118–138. дои : 10.1039/b711474e . ПМИД   18250899 .
  43. ^ Мировое продовольствие и сельское хозяйство – Статистический ежегодник 2023 . ФАО. 29 ноября 2023 г. doi : 10.4060/cc8166en . ISBN  978-92-5-138262-2 .
  44. ^ Стерретт, Фрэнсис С. (12 октября 1994 г.). Альтернативные виды топлива и окружающая среда . ЦРК Пресс. ISBN  978-0-87371-978-0 . Архивировано из оригинала 30 декабря 2023 года . Проверено 6 октября 2020 г.
  45. ^ « Дом Саитты - Отчет, часть 1. Архивировано 16 декабря 2008 г., в Wayback Machine », DykerHeightsCivicAssociation.com.
  46. ^ Бинггели, Корки (2013). Материалы для внутренней отделки . Джон Уайли и сыновья. ISBN  978-1-118-42160-4 . Архивировано из оригинала 30 декабря 2023 года . Проверено 6 октября 2020 г.
  47. ^ Jump up to: Перейти обратно: а б «APA – Ассоциация инженерной древесины» (PDF) . apawood.org . Архивировано (PDF) из оригинала 27 июня 2006 г.
  48. ^ «FPInnovations» (PDF) . forintek.ca . Архивировано из оригинала (PDF) 19 марта 2009 г.
  49. ^ «Система для дистанционного контроля содержания влаги на деревянных элементах» И. Аракистейн, О. Мунне, патент EP EPO1382108.0.
  50. ^ Кристина Бьенхольд; Петра Поп Ристова; Франк Венцхёфер; Торстен Диттмар; Антье Боэций (2 января 2013 г.). «Как глубоководная древесина поддерживает хемосинтетическую жизнь» . ПЛОС ОДИН . 8 (1): e53590. Бибкод : 2013PLoSO...853590B . дои : 10.1371/journal.pone.0053590 . ПМЦ   3534711 . ПМИД   23301092 .

Внешние ссылки

Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 439e663aa82f2af1dd78816876c35434__1714340820
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/43/34/439e663aa82f2af1dd78816876c35434.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Wood - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)