Древесина: состав, свойства и применение.

Введение

Волокнистый материал из деревьев или других растений.

Дерево – это структурная ткань, встречающаяся в стеблях и корнях деревьев и других древесных растений. Это органический материал – природный композит, состоящий из целлюлозных волокон, прочных на растяжение, внедрённых в матрицу лигнина, устойчивую к сжатию. Дерево иногда определяется как вторичная ксилема в стеблях деревьев, а в более широком смысле – как та же ткань, встречающаяся и в других частях растений, например, в корнях деревьев или кустарников. В живом дереве оно выполняет опорную функцию, позволяя древесным растениям расти в высоту или сохранять устойчивость. Оно также обеспечивает транспортировку воды и питательных веществ между листьями, другими растущими тканями и корнями. Под деревом также могут подразумеваться другие растительные материалы с сопоставимыми свойствами, а также материалы, изготовленные из дерева, древесной щепы или волокна. Древесина использовалась на протяжении тысячелетий в качестве топлива, строительного материала, для изготовления инструментов и оружия, мебели и бумаги. В последнее время она стала сырьём для производства очищенной целлюлозы и её производных, таких как целлофан и ацетат целлюлозы. По состоянию на 2020 год общий объём растущего запаса лесов в мире составлял около 557 миллиардов кубических метров. Как обильный, углеродно-нейтральный возобновляемый ресурс, древесные материалы представляют значительный интерес как источник возобновляемой энергии. В 2008 году было заготовлено приблизительно 3,97 миллиарда кубических метров древесины. Древесина является объектом научных исследований в области деревоведения, которое получило развитие с начала XX века.

История

В 2011 году в канадской провинции Нью-Брансуик было обнаружено самое раннее известное растение, способное формировать древесину, примерно 395–400 миллионов лет назад. Древесину можно датировать радиоуглеродным методом, а у некоторых видов – дендрохронологией, чтобы определить время создания деревянного изделия. Люди используют древесину на протяжении тысячелетий для множества целей, включая топливо и как строительный материал для изготовления домов, инструментов, оружия, мебели, упаковки, произведений искусства и бумаги. Известные деревянные конструкции датируются десяти тысячами лет. Такие сооружения, как длинные дома в неолитической Европе, строились преимущественно из дерева. Современное использование древесины расширилось благодаря добавлению стали и бронзы в строительные технологии. Годовые колебания ширины годичных колец и соотношения изотопов дают информацию о климатических условиях, существовавших во время срубки дерева.

Кольца роста

Древесина в строгом смысле слова образуется в деревьях, которые увеличивают свой диаметр за счет формирования между существующей древесиной и внутренней корой новых древесных слоев, охватывающих весь стебель, живые ветви и корни. Этот процесс известен как вторичный рост; он является результатом деления клеток в сосудистом камбии, боковой меристеме, и последующего расширения новых клеток. Эти клетки затем формируют утолщенные вторичные клеточные стенки, состоящие главным образом из целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина. В регионах с выраженными сезонными различиями, например, в Новой Зеландии, рост может происходить в виде отдельных годовых или сезонных слоев, формируя кольца роста; они обычно наиболее отчетливо видны на торце бревна, но также заметны и на других поверхностях. Если различия между сезонами носят годовой характер (как в экваториальных регионах, например, в Сингапуре), эти кольца роста называют годовыми кольцами. При незначительной сезонной разнице кольца роста, вероятно, будут нечеткими или отсутствовать. Если кора дерева была удалена в определенном месте, кольца, скорее всего, будут деформированы, поскольку растение зарастет над повреждением. Если внутри кольца роста наблюдаются различия, то часть кольца, ближайшая к центру дерева и образовавшаяся в начале вегетационного периода, когда рост наиболее интенсивный, обычно состоит из более широких элементов. Она, как правило, светлее по цвету, чем внешняя часть кольца, и называется ранней древесиной или весенней древесиной. Внешняя часть, формирующаяся позже в сезоне, называется поздней древесиной или летней древесиной. Существуют значительные различия в зависимости от породы древесины. Если дерево растет на открытом месте на протяжении всей своей жизни, а условия почвы и местоположения остаются неизменными, то наиболее быстрый рост наблюдается в молодом возрасте, а затем он постепенно замедляется. Годовые кольца роста в течение многих лет остаются достаточно широкими, но впоследствии становятся все уже и уже. Поскольку каждое последующее кольцо формируется поверх ранее образованной древесины, следует, что если дерево не увеличивает производство древесины из года в год, то кольца неизбежно будут становиться тоньше по мере увеличения диаметра ствола. По мере созревания дерева его крона становится более разреженной, а ежегодный прирост древесины уменьшается, что еще больше сокращает ширину колец роста. В случае деревьев, растущих в лесу, многое зависит от конкуренции между ними в борьбе за свет и питательные вещества, поэтому периоды быстрого и медленного роста могут чередоваться. Некоторые деревья, такие как южные дубы, сохраняют одинаковую ширину кольца на протяжении сотен лет. В целом, по мере увеличения диаметра дерева ширина колец роста уменьшается.

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. 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.

Узлы

Когда дерево растет, нижние ветви часто отмирают, а их основания могут быть перекрыты и заключены последующими слоями древесины ствола, образуя тип дефекта, известный как сучок. Отмершая ветвь может быть соединена с древесиной ствола только у основания и может выпадать после распиловки дерева на доски. Сучки влияют на технические свойства древесины, обычно снижая прочность на растяжение, но могут использоваться для создания визуального эффекта. В продольно распиленной доске сучок выглядит как приблизительно круглое "твердое" (обычно более темное) включение, вокруг которого волокна остальной древесины "огибают" (разделяются и соединяются). Внутри сучка направление волокон (направление текстуры) может отличаться до 90 градусов от направления волокон основной древесины. В дереве сучок – это либо основание боковой ветви, либо спящая почка. Сучок (когда это основание боковой ветви) имеет коническую форму (отсюда приблизительно круглое поперечное сечение) с вершиной внутри, расположенной в точке диаметра ствола, где находился сосудистый камбий растения, когда ветвь формировалась из почки. При сортировке пиломатериалов и конструкционной древесины сучки классифицируются по форме, размеру, надежности и степени их фиксации. На надежность фиксации влияет, в частности, продолжительность времени, в течение которого ветвь была мертва, пока основной ствол продолжал расти. Сучки существенно влияют на растрескивание и коробление, обрабатываемость и раскалываемость древесины. Это дефекты, ослабляющие древесину и снижающие ее стоимость для конструкционных целей, где важна прочность. Ослабляющий эффект более серьезен при воздействии сил, перпендикулярных волокнам и/или растяжению, чем при нагрузке вдоль волокон и/или сжатии. Степень влияния сучков на прочность балки зависит от их положения, размера, количества и состояния. Сучок на верхней стороне подвергается сжатию, а на нижней – растяжению. Если в сучке есть годичное кольцо, как это часто бывает, он окажет небольшое сопротивление этому растяжению. Небольшие сучки могут располагаться вдоль нейтральной оси балки и увеличивать прочность, предотвращая продольный сдвиг. Сучки в доске наименее вредны, когда они проходят сквозь нее под прямым углом к ее самой широкой поверхности. Сучки, расположенные вблизи концов балки, не ослабляют ее. Здоровые сучки, расположенные в центральной части балки на расстоянии четверти высоты от любого края, не являются серьезными дефектами. Жесткость и упругость больше зависят от здоровой древесины, чем от локальных дефектов. Предел прочности очень чувствителен к дефектам. Здоровые сучки не ослабляют древесину при сжатии вдоль волокон. В некоторых декоративных целях древесина с сучками может быть желательна для придания визуального интереса. В случаях, когда древесина окрашивается, например, плинтусы, наличники, дверные коробки и мебель, смолы, присутствующие в древесине, могут продолжать "проступать" на поверхность сучка в течение нескольких месяцев или даже лет после изготовления, проявляясь в виде желтого или коричневого пятна. Грунтовка для сучков или раствор для завязывания сучков, правильно нанесенные при подготовке поверхности, могут значительно уменьшить эту проблему, но ее трудно полностью контролировать, особенно при использовании массово производимой сушеной в печи древесины.

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, 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. 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

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.

Древесина и древесина

Сердцевина (или ядро) – это древесина, которая в результате естественного химического превращения стала более устойчивой к гниению. Формирование сердцевины – генетически запрограммированный процесс, происходящий спонтанно. Существует некоторая неопределенность относительно того, отмирает ли древесина в процессе формирования сердцевины, поскольку она все еще способна химически реагировать на гнилостные организмы, но лишь однажды. Термин «сердцевина» происходит исключительно от ее положения в древесине, а не от какой-либо жизненной важности для дерева. Это подтверждается тем фактом, что дерево может успешно расти даже при полном распаде сердцевины. У некоторых пород формирование сердцевины начинается очень рано в жизни, поэтому у них лишь тонкий слой живой заболони, в то время как у других этот процесс происходит медленно. Тонкая заболонь характерна для таких пород, как каштан, робиния лжеакация, шелковица, пондераза железнистая и сассафрас, а для клена, ясеня, ореха, бука, пихты и сосны обычно характерна толстая заболонь. Некоторые породы никогда не формируют сердцевину. Сердцевина часто визуально отличается от живой заболони и может быть различима на поперечном срезе, где граница обычно следует по годичным кольцам. Например, она может быть значительно темнее. Другие процессы, такие как гниение или заселение насекомыми, также могут изменять цвет древесины, даже у древесных растений, не формирующих сердцевину, что может привести к путанице. Заболонь (или альбурнум) – это более молодая, наружная древесина; в растущем дереве она является живой древесиной, и ее основными функциями являются транспортировка воды от корней к листьям, а также накопление и возвращение в соответствии с сезоном запасов, подготовленных в листьях. К тому моменту, когда древесина становится способной проводить воду, все ксилемные трахеиды и сосуды теряют цитоплазму, и клетки, следовательно, функционально мертвы. Вся древесина дерева первоначально формируется как заболонь. Чем больше листьев у дерева и чем интенсивнее его рост, тем больший объем заболони требуется. Поэтому деревья, быстро растущие на открытом месте, имеют более толстую заболонь по отношению к размеру, чем деревья того же вида, растущие в густом лесу. Иногда деревья (пород, формирующих сердцевину), выращенные на открытом месте, могут достигать значительных размеров или диаметра, прежде чем начнет формироваться сердцевина, например, у гикори второго поколения или сосен, растущих на открытых пространствах. Четкой взаимосвязи между годичными кольцами роста и количеством заболони не существует. У одного и того же вида площадь поперечного сечения заболони приблизительно пропорциональна размеру кроны дерева. Если кольца узкие, их требуется больше, чем при широких кольцах. По мере роста дерева заболонь неизбежно должна становиться тоньше или значительно увеличиваться в объеме. Заболонь относительно толще в верхней части ствола дерева, чем у основания, поскольку возраст и диаметр верхних частей меньше. Когда дерево очень молодо, оно почти полностью покрыто ветвями, но по мере старения некоторые или все из них в конечном итоге отмирают и либо отламываются, либо опадают. Последующий рост древесины может полностью скрыть остатки ветвей, которые остаются в виде сучков. Независимо от того, насколько гладким и чистым кажется бревно снаружи, внутри оно в большей или меньшей степени сучковато. Следовательно, заболонь старого дерева, и особенно дерева, выращенного в лесу, будет менее сучковатой, чем внутренняя сердцевина. Поскольку в большинстве случаев использования древесины сучки являются дефектами, ослабляющими древесину и затрудняющими ее обработку и другие свойства, следует, что данный кусок заболони, благодаря своему положению в дереве, может быть прочнее, чем кусок сердцевины из того же дерева. Разные куски древесины, полученные из большого дерева, могут значительно отличаться друг от друга, особенно если дерево большое и зрелое. У некоторых деревьев древесина, образовавшаяся в конце жизни дерева, мягче, легче, слабее и имеет более однородную текстуру, чем древесина, образовавшаяся ранее, но у других деревьев наблюдается обратное. Это может соответствовать или не соответствовать различиям между сердцевиной и заболонью. В большом бревне заболонь, из-за времени жизни дерева, когда она образовалась, может уступать по твердости, прочности и упругости столь же здоровой сердцевине из того же бревна. В меньшем дереве может быть наоборот.

Heartwood (or duramen) 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. 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. 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) is the younger, outermost wood; in the growing tree it is living wood, 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, or more in diameter, before any heartwood begins to form, for example, in second growth hickory, or open grown pines. 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.

Цвет

У видов, демонстрирующих отчетливую разницу между ядром и заболонью, естественный цвет ядра обычно темнее, чем цвет заболони, и очень часто этот контраст заметен (см. образец спила тиса выше). Это вызвано отложениями химических веществ в ядре, поэтому резкое изменение цвета не подразумевает значительной разницы в механических свойствах ядра и заболони, хотя между ними может наблюдаться выраженное биохимическое различие. Некоторые эксперименты с очень смолистыми образцами длиннолистной сосны показали увеличение прочности благодаря смоле, которая повышает прочность в сухом состоянии. Такая, насыщенная смолой древесина, называется "живичным лубом". Конструкции, построенные из живичного луба, практически не подвержены гниению и воздействию термитов, и очень легко воспламеняются. Пни старых длиннолистных сосен часто выкапывают, раскалывают на мелкие куски и продают как растопку для костра. Такие выкопанные пни могут оставаться в земле столетие и более после вырубки. Ель, пропитанная сырой смолой и высушенная, также значительно увеличивает свою прочность. Поскольку поздняя древесина годичного кольца обычно темнее, чем ранняя древесина, этот факт можно использовать для визуальной оценки плотности, а следовательно, твердости и прочности материала. Это особенно актуально для хвойных пород. У кольцепористых пород сосуды ранней древесины часто выглядят на обработанной поверхности темнее, чем более плотная поздняя древесина, хотя на поперечном сечении ядра обычно наблюдается обратная картина. В противном случае цвет древесины не является показателем прочности. Аномальное изменение цвета древесины часто указывает на заболевание, свидетельствующее о ее неблагонадежности. Черные трещины в западной гемилоке являются результатом повреждения насекомыми. Красновато-коричневые полосы, часто встречающиеся в орехе и некоторых других породах, в основном вызваны повреждениями, нанесенными птицами. Изменение цвета является лишь признаком повреждения и, вероятнее всего, само по себе не влияет на свойства древесины. Определенные грибки, вызывающие гниение, придают древесине характерные цвета, которые, таким образом, становятся симптомом слабости. Обычное окрашивание древесины происходит из-за роста грибков, но не обязательно приводит к снижению прочности.

In species which show a distinct difference between heartwood and sapwood the natural color of heartwood is usually darker than that of the sapwood, and very frequently the contrast is conspicuous (see section of yew log above). This is produced by deposits in the heartwood of chemical substances, so that a dramatic color variation does not imply a significant difference in the mechanical properties of heartwood and sapwood, although there may be a marked biochemical difference between the two. Some experiments on very resinous longleaf pine specimens indicate an increase in strength, due to the resin which increases the strength when dry. Such resin saturated heartwood is called "fat lighter". Structures built of fat lighter are almost impervious to rot and termites, and very flammable. Tree stumps of old longleaf pines are often dug, split into small pieces and sold as kindling for fires. Stumps thus dug may actually remain a century or more since being cut. Spruce impregnated with crude resin and dried is also greatly increased in strength thereby. Since the latewood of a growth ring is usually darker in color than the earlywood, this fact may be used in visually judging the density, and therefore the hardness and strength of the material. This is particularly the case with coniferous woods. In ring porous woods the vessels of the early wood often appear on a finished surface as darker than the denser latewood, though on cross sections of heartwood the reverse is commonly true. Otherwise the color of wood is no indication of strength. Abnormal discoloration of wood often denotes a diseased condition, indicating unsoundness. The black check in western hemlock is the result of insect attacks. The reddish brown streaks so common in hickory and certain other woods are mostly the result of injury by birds. The discoloration is merely an indication of an injury, and in all probability does not of itself affect the properties of the wood. Certain rot producing fungi impart to wood characteristic colors which thus become symptomatic of weakness. Ordinary sap staining is due to fungal growth, but does not necessarily produce a weakening effect.

Плотность

Плотность древесины определяется множеством факторов роста и физиологических факторов, объединенных в "одно довольно легко измеримое свойство древесины" (Elliott 1970). Возраст, диаметр, высота, радиальный (ствола) рост, географическое положение, место произрастания и условия выращивания, лесохозяйственные мероприятия и источник семян в определенной степени влияют на плотность древесины. Изменчивость следует ожидать. Внутри отдельного дерева вариация плотности древесины часто столь же велика или даже больше, чем между разными деревьями (Timell 1986).

Wood density is determined by multiple growth and physiological factors compounded into "one fairly easily measured wood characteristic" (Elliott 1970). Age, diameter, height, radial (trunk) growth, geographical location, site and growing conditions, silvicultural treatment, and seed source all to some degree influence wood density. Variation is to be expected. Within an individual tree, the variation in wood density is often as great as or even greater than that between different trees (Timell 1986). Common nameScientific nameMoisture contentDensity (kg/m3)Compressive strength (megapascals)Flexural strength (megapascals)Balku bansBambusa balcooagreen4573.7Balku bansBambusa balcooaair dry54.1581.1Balku bansBambusa balcooa8.582069151Indian thorny bambooBambusa bambos9.571061143Indian thorny bambooBambusa bambos43.0537.15Nodding BambooBambusa nutans88907552.9Nodding BambooBambusa nutans874652.4Nodding BambooBambusa nutans128567.5Nodding BambooBambusa nutans88.344.788Nodding BambooBambusa nutans1447.9216Clumping BambooBambusa pervariabilis45.8Clumping BambooBambusa pervariabilis57980Clumping BambooBambusa pervariabilis203537Burmese bambooBambusa polymorpha95.132.128.3Bambusa spinosaair dry5751.77Indian timber bambooBambusa tulda73.640.751.1Indian timber bambooBambusa tulda11.96866.7Indian timber bambooBambusa tulda8.691079194dragon bambooDendrocalamus giganteus874070193Hamilton's bambooDendrocalamus hamiltonii8.55907089White bambooDendrocalamus membranaceus10240.526.3String BambooGigantochloa apus54.324.1102String BambooGigantochloa apus15.137.9587.5Java Black BambooGigantochloa atroviolacea5423.892.3Java Black BambooGigantochloa atroviolacea1535.794.1Giant AtterGigantochloa atter72.326.498Giant AtterGigantochloa atter14.431.95122.7Gigantochloa macrostachya896071154American Narrow Leaved BambooGuadua angustifolia4253.5American Narrow Leaved BambooGuadua angustifolia63.6144.8American Narrow Leaved BambooGuadua angustifolia86.346American Narrow Leaved BambooGuadua angustifolia77.582American Narrow Leaved BambooGuadua angustifolia155687American Narrow Leaved BambooGuadua angustifolia63.3American Narrow Leaved BambooGuadua angustifolia28American Narrow Leaved BambooGuadua angustifolia56.2American Narrow Leaved BambooGuadua angustifolia38Berry BambooMelocanna baccifera12.869.957.6Japanese timber bambooPhyllostachys bambusoides51Japanese timber bambooPhyllostachys bambusoides873063Japanese timber bambooPhyllostachys bambusoides6444Japanese timber bambooPhyllostachys bambusoides6140Japanese timber bambooPhyllostachys bambusoides971Japanese timber bambooPhyllostachys bambusoides974Japanese timber bambooPhyllostachys bambusoides1254Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis44.6Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis7567Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis1571Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis6108Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis0.2147Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis511751Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis304455Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis12.560360.3Tortoise shell bambooPhyllostachys edulis10.353083Early BambooPhyllostachys praecox28.582779.3OliveriThyrsostachys oliveri5346.961.9OliveriThyrsostachys oliveri7.85890

Наименование на русском языкеНаучное наименованиеСодержание влагиПлотность (кг/м3)Прочность на сжатие (мегапаскали)Прочность на изгиб (мегапаскали)Balku bansBambusa balcooзеленый4573.7Balku bansBambusa balcooвоздушно-сухой54.1581.1Balku bansBambusa balcoo8.582069151Индийский колючий бамбукBambusa bambos9.571061143Индийский колючий бамбукBambusa bambos43.0537.15Наклонный бамбукBambusa nutans88907552.9Наклонный бамбукBambusa nutans874652.4Наклонный бамбукBambusa nutans128567.5Наклонный бамбукBambusa nutans88.344.788Наклонный бамбукBambusa nutans1447.9216Кустистый бамбукBambusa pervariabilis45.8Кустистый бамбукBambusa pervariabilis57980Кустистый бамбукBambusa pervariabilis203537Бирманский бамбукBambusa polymorpha95.132.128.3Bambusa spinosaвоздушно-сухой5751.77Индийский строительный бамбукBambusa tulda73.640.751.1Индийский строительный бамбукBambusa tulda11.96866.7Индийский строительный бамбукBambusa tulda8.691079194Драконовый бамбукDendrocalamus giganteus874070193Бамбук ГамильтонаDendrocalamus hamiltonii8.55907089Белый бамбукDendrocalamus membranaceus10240.526.3Волокнистый бамбукGigantochloa apus54.324.1102Волокнистый бамбукGigantochloa apus15.137.9587.5Яванский черный бамбукGigantochloa atroviolacea5423.892.3Яванский черный бамбукGigantochloa atroviolacea1535.794.1Гигантский АттерGigantochloa atter72.326.498Гигантский АттерGigantochloa atter14.431.95122.7Gigantochloa macrostachya896071154Американский бамбук с узкими листьямиGuadua angustifolia4253.5Американский бамбук с узкими листьямиGuadua angustifolia63.6144.8Американский бамбук с узкими листьямиGuadua angustifolia86.346Американский бамбук с узкими листьямиGuadua angustifolia77.582Американский бамбук с узкими листьямиGuadua angustifolia155687Американский бамбук с узкими листьямиGuadua angustifolia63.3Американский бамбук с узкими листьямиGuadua angustifolia28Американский бамбук с узкими листьямиGuadua angustifolia56.2Американский бамбук с узкими листьямиGuadua angustifolia38Ягодный бамбукMelocanna baccifera12.869.957.6Японский строительный бамбукPhyllostachys bambusoides51Японский строительный бамбукPhyllostachys bambusoides873063Японский строительный бамбукPhyllostachys bambusoides6444Японский строительный бамбукPhyllostachys bambusoides6140Японский строительный бамбукPhyllostachys bambusoides971Японский строительный бамбукPhyllostachys bambusoides974Японский строительный бамбукPhyllostachys bambusoides1254Черепаховый бамбукPhyllostachys edulis44.6Черепаховый бамбукPhyllostachys edulis7567Черепаховый бамбукPhyllostachys edulis1571Черепаховый бамбукPhyllostachys edulis6108Черепаховый бамбукPhyllostachys edulis0.2147Черепаховый бамбукPhyllostachys edulis511751Черепаховый бамбукPhyllostachys edulis304455Черепаховый бамбукPhyllostachys edulis12.560360.3Черепаховый бамбукPhyllostachys edulis10.353083Ранний бамбукPhyllostachys praecox28.582779.3OliveriThyrsostachys oliveri5346.961.9OliveriThyrsostachys oliveri7.85890

Твердое против мягкого

Древесину обычно классифицируют как хвойную или лиственную. Древесина хвойных пород (например, сосны) называется хвойной древесиной, а древесина лиственных пород (обычно широколиственных деревьев, например, дуба) – лиственной древесиной. Эти названия несколько вводят в заблуждение, поскольку лиственная древесина не обязательно твердая, а хвойная – не обязательно мягкая. Хорошо известная бальза (лиственная древесина) на самом деле мягче, чем любая коммерчески доступная хвойная древесина. И наоборот, некоторые хвойные породы (например, тис) тверже, чем многие лиственные породы. Существует тесная взаимосвязь между свойствами древесины и свойствами конкретного дерева, из которого она получена, по крайней мере, для определенных видов. Например, у сосны лоблолли воздействие ветра и положение ствола оказывают значительное влияние на твердость древесины, а также на содержание древесины сжатия. Плотность древесины варьируется в зависимости от породы. Плотность древесины коррелирует с ее прочностью (механическими характеристиками). Например, красное дерево – это лиственная древесина средней плотности, прекрасно подходящая для изготовления качественной мебели, в то время как бальза – легкая древесина, полезная для создания моделей. Одной из самых плотных пород древесины является черное железное дерево.

Химия

Химический состав древесины варьируется в зависимости от породы, но в среднем составляет примерно 50% углерода, 42% кислорода, 6% водорода, 1% азота и 1% других элементов (преимущественно кальция, калия, натрия, магния, железа и марганца) по массе. Древесина также содержит се́ру, хлор, кремний, фосфор и другие элементы в небольших количествах. Помимо воды, древесина состоит из трех основных компонентов. Целлюло́за, кристаллический полимер, получаемый из глюко́зы, составляет около 41–43%. Следующим по распространенности является гемицеллюло́за, содержание которой составляет около 20% в лиственных породах, но почти 30% в хвойных. В отличие от целлюло́зы, это в основном пятиуглеродные сахара, соединенные беспорядочным образом. Лигнин – третий компонент, составляющий около 27% в хвойной древесине и 23% в лиственной. Лигнин придает гидрофобные свойства, что отражает его основу, состоящую из ароматических колец. Эти три компонента переплетены между собой, и между лигнином и гемицеллюло́зой существуют прямые ковалентные связи. Важнейшая задача бумажной промышленности – разделение лигнина и целлюло́зы, из которой производится бумага. С химической точки зрения, различие между твердой и мягкой древесиной проявляется в составе лигнина. Лигнин твердых пород в основном образуется из синапилового спирта и конфиферилового спирта. Лигнин мягких пород в основном образуется из конфиферилового спирта.

Экстрактивы

Помимо структурных полимеров, то есть целлюлозы, гемицеллюлозы и лигнина (лигноцеллюлозы), древесина содержит большое разнообразие неструктурных компонентов, состоящих из органических соединений с низкой молекулярной массой, называемых экстрактивами. Эти соединения присутствуют во внеклеточном пространстве и могут быть извлечены из древесины с использованием различных нейтральных растворителей, таких как ацетон. Аналогичное содержание присутствует в так называемом эксудате, выделяемом деревьями в ответ на механические повреждения или при поражении насекомыми или грибками. В отличие от структурных компонентов, состав экстрактивных веществ сильно варьируется и зависит от множества факторов. Количество и состав экстрактивных веществ различаются в зависимости от вида дерева, части дерева, генетических факторов и условий роста, таких как климат и география. Большинство экстрактивных веществ являются вторичными метаболитами, некоторые из них служат предшественниками для других химических веществ. Экстрактивы древесины проявляют разнообразную активность: некоторые образуются в ответ на повреждения, другие участвуют в естественной защите от насекомых и грибков. Эти соединения влияют на различные физические и химические свойства древесины, такие как цвет, аромат, долговечность, акустические свойства, гигроскопичность, адгезия и способность к сушке. При нагревании смолы, то есть при дистилляции, испаряются летучие терпены, а в остатке остается твердый компонент – смола. Концентрированная жидкость летучих соединений, полученная при паровой дистилляции, называется эфирным маслом. Дистилляция олеорезина, получаемого из многих сосен, дает смолу и скипидар. Большинство экстрактивных веществ можно классифицировать на три группы: алифатические соединения, терпены и фенольные соединения. Также были изучены различные другие биологические активности тужаплицинов in vitro, такие как инсектицидная, антиоксидантная, антивирусная, антибактериальная, антигрибковая, антипролиферативная и предотвращающая потемнение. Фенольные соединения особенно распространены в твердой древесине и коре.

Топливо

Древесина имеет долгую историю использования в качестве топлива, которая сохраняется и сегодня, преимущественно в сельской местности по всему миру. Твёрдые породы дерева предпочтительнее мягких, так как дают меньше дыма и горят дольше. Установка дровяной печи или камина в доме часто создает ощущение уюта и тепла.

Древесина для целлюлозы

Древесина для целлюлозы – это древесина, выращиваемая специально для производства бумаги.

Строительство

Древесина была важным строительным материалом с тех пор, как люди начали строить укрытия, дома и лодки. До конца XIX века почти все лодки строились из дерева, и древесина до сих пор широко используется в судостроении. Особой популярностью для этих целей пользовалась вяз, поскольку она устойчива к гниению, пока остается влажной (она также использовалась для водопроводных труб до появления современной сантехники). Древесина, используемая в строительстве, в Северной Америке обычно называется пиломатериалами. В других регионах под древесиной обычно понимают срубленные деревья, а распиленные доски, готовые к использованию, – timber (строительный лес). В средневековой Европе дуб был деревом выбора для всех деревянных конструкций, включая балки, стены, двери и полы. Сегодня используется более широкий ассортимент пород дерева: двери из массива часто изготавливают из тополя, мелкосучковой сосны и дугласовой пихты. Современное жилое строительство во многих странах мира часто ведется с использованием каркасной технологии. Изделия из древесины, полученной путем переработки, играют все более важную роль в строительной индустрии. Они могут использоваться как в жилых, так и в коммерческих зданиях в качестве конструкционных и отделочных материалов. В зданиях, построенных из других материалов, древесина по-прежнему используется в качестве несущего элемента, особенно в конструкциях крыш, для внутренних дверей и дверных коробок, а также в качестве наружной облицовки. Древесина также часто используется в качестве опалубки для формирования формы, в которую заливается бетон при строительстве железобетонных конструкций.

Полы

Пол из массива дерева – это напольное покрытие, уложенное из планок или досок, изготовленных из цельного куска древесины, как правило, твердых пород. Поскольку древесина гигроскопична (она поглощает и отдает влагу окружающей среде), эта потенциальная нестабильность эффективно ограничивает длину и ширину планок. Напольное покрытие из массива твердой древесины обычно дешевле, чем паркетная доска, а поврежденные участки можно многократно шлифовать и покрывать лаком, количество циклов ограничено лишь толщиной древесины над соединительным гребнем. Изначально полы из массива дерева использовались в качестве конструктивных элементов, укладываясь перпендикулярно деревянным балкам перекрытия (лагам или несущим балкам), и массив древесины до сих пор часто применяется для спортивных полов, а также для большинства традиционных деревянных блоков, мозаики и паркета.

Продукты инженерии

Инженерные изделия из древесины – это клееные строительные изделия, разработанные для соответствия конкретным эксплуатационным требованиям, и они часто используются в строительстве и промышленности. Изделия из клеёной древесины производятся путём склеивания древесных щепок, шпона, пиломатериалов или других форм древесного волокна с помощью клея для создания более крупной и эффективной композитной структурной единицы. К этим изделиям относятся клеёный брус (glulam), деревянные конструкционные панели (включая фанеру, ориентированно-стружечные плиты и композитные панели), многослойная фанера (LVL) и другие конструкционные композитные материалы из древесины (SCL), параллельно-слоистая древесина и I-образные балки. По мере того, как ученые и инженеры продолжают изучать и разрабатывать новые методы извлечения различных компонентов из древесины или её модификации, например, путем добавления компонентов, на рынке будут появляться новые, более совершенные продукты. Электронный мониторинг влажности также может повысить эффективность защиты древесины нового поколения.

Спортивное и рекреационное 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, разрешённые к использованию в Главной лиге бейсбола, часто изготавливаются из ясеня или орешника, а в последние годы стали делать из клёна, хотя эта древесина несколько более хрупкая. Покрытия для баскетбольных площадок Национальной баскетбольной ассоциации традиционно делались из паркета. Многие другие виды спортивного и рекреационного инвентаря, такие как лыжи, клюшки для хоккея, клюшки для лакросса и луки для стрельбы, в прошлом обычно изготавливались из дерева, но впоследствии были заменены более современными материалами, такими как алюминий, титан или композитные материалы, например стекловолокно и углеродное волокно. Ярким примером этой тенденции является семейство гольф-клубов, известных как «вуды» (деревянные клюшки), головки которых традиционно изготавливались из древесины хурмы в ранние годы развития гольфа, но теперь обычно изготавливаются из металла или (особенно в случае драйверов) из углепластика.

Бактериальная деградация

О бактериях, разлагающих целлюлозу, известно немного. Симбиотические бактерии, обитающие в Xylophaga, могут играть роль в разложении затонувшей древесины. Альфапротеобактерии, Флавобактерии, Актиномицеты, Клостридии и Бактероидоты были обнаружены в древесине, пролежавшей под водой более года.