Деревина - Велика Радянська Енциклопедія
Деревина,ксилема (від грец. x ý lon - дерево), складна тканина деревних і трав'янистих рослин, що проводить воду і розчинені в ній мінеральні солі; частина провідного пучка, що утворюється з прокамбію (первинна деревина) або камбію (вторинна деревина). Вона становить основну масу стовбура, коріння та гілок деревних рослин.
У деревині більшості дводольних і всіх хвойних рослин можна розрізнити кільця приросту, чи річні кільця, і радіальні, чи серцевинні, промені. Усередині одного кільця приросту розрізняють ранню (весняну) та пізню (літню) зони, що часто називаються відповідно ранньою та пізньою деревиною. По радіальним променям поживні речовини пересуваються у місця їхнього відкладення. Розміри та співвідношення елементів, що складають деревину, змінюються в залежності від умов проростання та положення деревини у стеблі. У несприятливих умовах (надлишкове зволоження, нестача води у ґрунті, сильне затінення, поїдання листя комахами) утворюються вузькі шари приросту. Деревина дводольних рослин складається з наступних типів клітин: члеників судин (трахей), трахеїд, механічних волокон (лібриформа), деревинної паренхіми та ряду ін. елементів - перехідних форм між ними (рис. 2). Комбінації в розмірах та розташуванні елементів деревини (наприклад, діаметр судин у різних порід варіюють від 0,0015 мм у самшиту та аралії до 0,5 мм у дуба) створюють різноманітність її структури (рис. 3): розсіяно -судинна - по всьому кільцю приросту судини майже рівного діаметра, число їх у ранній та пізній зонах майже однаково (береза, клен); кільцесудинна — діаметр судин у ранній зоні кільця значно більший, ніж у пізній (дуб, в'яз, маклюра). Судини можуть бути розташовані одиночно (дуб) або групами (ясен, береза, осика),утворюючи в цьому випадку в місцях зіткнення облямовані пори. Трахеїди в цьому випадку втрачають у процесі еволюції водопровідну функцію і замінюються волокнами лібриформа (деревина ясена, наприклад, складається з судин, деревинної та променевої паренхіми та волокон лібриформу). Деревина відрізняється також за характером з'єднання члеників судин, формою перфорації (проста, сходова і т.д.), її розташування, формі членика, висоті та ширині серцевого променя та формі його клітин. Деревина голонасінних, у тому числі хвойних, складається тільки з трахеїд (судини відсутні), невеликої кількості деревинної паренхіми та серцевих променів. В одних пологів (кіпарис, ялівець) серцевинні промені (гомогенні) складаються з однакових паренхімних клітин; у ін. (сосна, ялина, модрина) в гетерогенних променях є також і променеві трахеїди, що проходять уздовж променя (рис. 4). Будова променя, форма клітин, число і розміри їх пір мають важливе значення щодо породи дерева. У деяких пологів (сосна, ялина, дугласова ялиця і модрина) у деревині є смоляні ходи.
Хімічний склад деревини.Абсолютно суха деревина всіх порід у середньому містить (у %): 49,5 вуглецю; 6,3 водню; 44,1 кисню; 0,1 азоту. У деревині частку оболонок клітин припадає близько 95% маси. Основні складові оболонок - целюлоза (43-56%) і лігнін (19-30%), інші: геміцелюлози, пектинові речовини, мінеральні речовини (головним чином солі кальцію), невелика кількість жирів, ефірних масел, алкалоїдів, глікозидів і т.д. п. Для всіх кліток деревини характерно здеревнення - просочування оболонок лігніном. Існує понад 70 реакцій на здеревнення (наприклад, флороглюцин із концентрованою соляною кислотою дає малинове фарбування). Деревина деяких деревмістить дубильні речовини (квебрахо), барвники (кампешеве дерево, сандал), бальзами, смоли, камфору і т.д.
Фізичні властивості деревинихарактеризуються її зовнішнім виглядом (колір, блиск, текстура), щільністю, вологістю, гігроскопічністю, теплоємністю та ін. Деревину як матеріал використовують у натуральному вигляді (лісоматеріали, пиломатеріали), а також після спеціальної фізико- хімічної обробки (див. Дерев'яні матеріали). Важлива декоративна властивість та діагностична ознака – колір деревини, характеристики якого змінюються в широких межах (колірний тон 578-585 нм, чистота кольору 30-60%, світла 20-70%). Блиск спостерігається у деревини деяких листяних порід, особливо на радіальному розрізі. Текстура - малюнок деревини, що утворюється при перерізанні анатомічних елементів, - особливо ефектна у листяних порід.
Деревина містить вільну (в порожнинах клітин) та пов'язану (в оболонках клітин) вологу. Вологість деревини
де W - вологість у %, m - початкова маса зразка, m0 - маса зразка в абсолютно сухому стані. Межею гігроскопічності (точкою насичення волокна) називається стан, при якому в деревині міститься максимальна кількість пов'язаної (гігроскопічної) вологи, а вільна волога відсутня. Вологість, що відповідає межі гігроскопічності Wпг при t 20°С, становить середньому 30%. На більшість властивостей деревини впливає зміна вмісту пов'язаної вологи. При досить тривалій витримці деревина набуває рівноважної вологості Wp, яка залежить від вологості j і температури t навколишнього повітря (рис. 5). Зменшення вмісту пов'язаної вологи викликає скорочення лінійних розмірів та обсягу деревини – усихання. Усихання
де Уw - усушка в %, апг - розмір (обсяг) зразка примежі гігроскопічності, aw - розмір (обсяг) зразка при даній вологості W в діапазоні 0-Wпг. Повна (при видаленні всієї пов'язаної вологи) усушка в тангенціальному напрямку для всіх порід 6-10%, у радіальному напрямку 3-5%, вздовж волокон 01-03%; повна об'ємна усушка 12-15%.
При збільшенні вмісту пов'язаної вологи, а також поглинанні деревиною ін рідин відбувається розбухання - явище, зворотне усиханні. Внаслідок різниці значень радіальної та тангенціальної усушки при висиханні (або зволоженні) спостерігається поперечне жолоблення пиломатеріалів та заготовок. Поздовжнє жолоблення найбільш помітно у пиломатеріалів з вадами будови деревини. У процесі сушіння деревини через нерівномірне видалення вологи та анізотропії усушки виникають внутрішні напруги, що призводять до розтріскування пиломатеріалів і круглих лісоматеріалів. Після камерного сушіння через залишкову напругу в деревині при механічній обробці відбувається зміна заданих розмірів і форми деталей. Деревина проникна для рідин та газів, особливо листяної породи по заболоні та вздовж волокон.
Щільність деревини у всіх порід однакова (т.к. однаковий їх хімічний склад) і приблизно в 1,5 рази більше щільності води. Щільність деревини через наявність порожнин менше і коливається у значних межах залежно від породи, умов зростання, положення зразка деревини у стовбурі. Щільність деревини при даній вологості
де mw і vw - маса та обсяг зразка при даній вологості W. З підвищенням вологості щільність деревини збільшується. Часто для розрахунків використовують показник, що не залежить від вологості, умовну щільність:
де m0 - маса зразка при W = 0, vmax - обсяг при W & gt; Wпг.
Питома теплоємність деревини практично незалежить від породи та може бути знайдена за діаграмою (рис. 6). Коефіцієнт теплопровідності l залежить від температури, вологості, породи (щільності), напряму теплового потоку і визначається за формулою l = l ном x k r × kx, де l ном – номінальне значення коефіцієнта теплопровідності, а до r і kx – коефіцієнти, що враховують значення умовної щільності r усл і напрямок теплового потоку в зразку. l ном визначається за діаграмою (рис. 7), а деякі значення коефіцієнтів k r і kx наведені в таблицях 1 і 2. Температурні деформації деревини значно менше усушки та набухання і зазвичай в розрахунках не враховуються.
Деякі електричні та акустичні властивості деревини наведені в таблиці 3. Деревина хвойних порід з малою щільністю (ялина) має високі резонансні властивості та широко використовується в музичній промисловості.