Обзор физических свойств древесины

Всем хорошо известен тот факт, что одним из самых качественных, надежных, долговечных, износостойких, красивых и экологически чистых и безопасных строительных материалов является древесина. Сегодня из различных пород деревьев, как и много лет назад, изготавливают всевозможные конструкции, мебель, мелкие детали интерьера и многое другое.

В данной статье мы детально расскажем о физических свойствах древесины – от каких факторов они зависят и как изменяются по истечению времени под различными воздействиями.

Вид древесины – это одно из физических свойств материала, которое определяется блеском, текстурой, цветом и макроструктурой.

Одной из самых важный характеристик является цвет. Существует множество вариантов окраски древесины, все зависит от породы. Некоторые из них обладают насколько отчетливо выраженным окрасом, что их распознают именно по нему.

Поверхность древесины может отображать световой поток. Именно такое свойство называется блеском. К самым блестящим породам древесины относится бук, дуб, акация.

Если спилить дерево, перерезать его сердцевидные лучи, сосуды и годичные слои, то на поверхности можно наблюдать красивый и неповторимый рисунок, который называется текстурой и макротекстурой древесины. Такое свойство древесины очень ценится. Например, при выборе материала для изготовления дорогой и эксклюзивной мебели в первую очередь смотрят именно на текстуру дерева. При этом производят определение ширины годичных слоев, которые и дают возможность понять, насколько оно старое.

Каждое и вышеперечисленных свойств внешнего вида древесины, зависящее от породы, безусловно, очень важно, но, как уже говорилось, под воздействием различных факторов окружающей среды они могут видоизменяться.

Влажность – это один из самых важных факторов, характеристик материала, при помощи которого можно определить количество воды, содержащейся в древесине. Вода есть абсолютно в каждом дереве, так как она необходима для функционирования и роста. Но когда речь идет о древесине срубленной, использование которой планируется в производстве, количество влаги в материале должно быть минимальным.

Для вычисления показателя влажности на практике применяют два метода.

• Прямой. Это достаточно длительный процесс. Способ подразумевает длительное высушивание, в процессе которого из материала выделяется вся вода.
• Косвенный. Этот метод чаще применяется на практике для определения показателя влажности, так как он проще и занимает мало времени. В процессе определения количества влаги косвенным способом используется специальный прибор – кондуктометрический электровлагомер. При помощи данного прибора можно определить величину электропроводности материала.

Стоит отметить, что прямой метод, хотя и затратный по времени, но дает более точные результаты, а вот косвенный имеет погрешность, которая может достигать 30%. Опытным путем было установлено, что древесина, которая может использоваться в производственном процессе, должна иметь показатель влажности не более 12%.

Существует определенная классификация древесины в зависимости от степени ее влажности.

• Мокрая. Такой материал характеризуется 100% влажностью. Чаще всего это древесина, которая длительное время находилась под водой.
• Свежесрубленная. Показатель влажности такого материала варьируется от 50% до 100%.
• Воздушно-сухая. Это срубленное дерево, которое уже определенное время сохло на открытом воздухе. Процент влажности – 15-20%.
• Комнатно-сухая. Влажность такого материала не превышает 12%.
• Полностью сухая. Материал, уже обработанный и высушенный в специальной камере, температура в которой составляет 103°С.

Сегодня древесина является одним из самых востребованных материалов. Именно поэтому физические свойства древесины как конструкционного материала, безусловно, значимы. Это объясняется тем, что они влияют на характеристику и эксплуатационные качества уже изготовленных из древесины конструкций. Помимо вышеперечисленных качеств, таких как внешний вид и влажность, существуют еще и другие.

В процессе, когда из материала удаляется связная вода, уменьшается объем и изменяются линейные размеры древесины. Результатом максимальной усушки, когда удаляется вся вода, является визуальное изменение и появление трещин как внутри, так и снаружи.

Когда материал в ходе обработки (это может быть распил, строгание, ребровое деление) меняет свою изначальную форму, происходит процесс коробления. Оно проявляется в процессе усушки, бывает продольным и поперечным.

Объем и линейные размеры древесины – это показатели непостоянные, они могут меняться со временем под воздействием различных факторов окружающей среды. Одним из таких факторов является увеличение объема связной воды в материале. Открытый воздух, в котором есть влага, способствует росту количества связной воды.

Данное свойство относится к отрицательным, если речь идет о конструировании, например, мебели. Но если нужно построить судно или сконструировать бочку для хранения вина, такое свойство, как разбухание, очень даже к месту. Оно обеспечивает плотное соединение всех элементов конструкции.

Одной из отрицательных характеристик древесины, независимо от сорта и породы, является влагопоглощение. Данное свойство характерно для всех пород деревьев. Именно поэтому абсолютно все конструкции, изготовленные из дерева, в обязательном порядке перед поступлением на потребительский рынок подвергаются обработке специальными средствами. Их поверхность покрывают пленочным и лакокрасочным материалом, который предотвращает впитывание влаги материалом.

Плотностью называют массу единицы объема материала. Измеряется показатель в кг/м³ или г/см. В производственном процессе за основной показатель берут базисную плотность. Для ее определения используют две величины – массу сухого образца и его объем во влажном состоянии. Выводят соотношение этих двух величин и получают базисную плотность древесины.

Плотность древесины бывает малой – показатель влажности от 540 кг/м³, средней – плотность от 550 кг/м³ до 740 кг/м³ и высокой.

Проницаемость материала – это его пропускная способность. В лабораторных условиях определяют, как и в каком количестве материал пропускает газ и жидкость, подаваемые под высоким давлением.

К тепловым свойствам материала относятся такие показатели, как удельная теплоемкость, теплопроводность и тепловое расширение. Первый показатель определяет способность сырья к аккумулированию тепла. Применяя специальные методы, устанавливают количество тепла, которое необходимо для того, чтобы нагреть 1 кг материала на 1°С.

При помощи второго показателя можно определить, с какой скоростью в материале переносится тепло. А вот в процессе теплового расширения можно наблюдать изменение объема и линейных размеров.

Данное свойство определяет то, насколько материал проводит ток. Чем выше влажность материала, уровень связной воды, тем меньше сопротивление току.

Данное свойство определяется в том случае, если сырье в дальнейшем будет использоваться как электроизолирующий материал. На данный показатель влияет порода дерева, влажность, температура.

Древесина – это материал, который способен распространять звук. Существует три уровня звукопроводности пиломатериала. Низкий уровень находится в тангентальных волокнах, средний – в радиальных, а самый высокий показатель звукопроводности расположен вдоль волокон. Именно поэтому так часто этот материал используют для изготовления музыкальных инструментов.

Для определения данного свойства используют переменное электрическое поле. Было установлено, что когда на древесину действует механическое усилие, на ее поверхности появляются электрические заряды.