Древесина хвойных используется как сырье для изготовления

Все, что нужно знать о хвойных породах древесины

Благодаря богатым лесным ресурсам Россия издавна использовала дерево. Наиболее ценным материалом для кораблестроения, для сруба классической избы, мебели и предметов обихода часто становилась древесина хвойных. И сегодня это сырье занимает одну из лидирующих позиций на рынке пиломатериалов.

Особенности и свойства

Особенности и качественные характеристики древесины во многом определяет её строение.

Изучим строение ствола, он состоит из:

• ядра — центральной части;
• заболони — периферийной части, лежащей под слоями внешней и внутренней коры.

Рассматривая поперечный срез дерева, можно заметить, что у одних пород окрас его поверхности будет равномерным, а у других выделяется темноокрашенная сердцевина. В зависимости от этого происходит деление на:

• ядровые породы, такие как сосна, кедр, лиственница, тис, кипарис, можжевельник;
• спелодревесные — к ним относятся пихта и ель.

Эволюционно хвойные породы появились раньше, поэтому в отличие от лиственных их анатомическое строение выглядит проще и однороднее и состоит из клеток определенного вида.

• Паренхимы — клетки, запасающие питательные вещества. Они расположены в сердцевинных лучах и выстилают смоляные ходы. Их небольшое количество (до 5%) обусловлено тем, что большая доля питательных запасов находится в хвое. Исключением являются паренхимы лиственницы, их количество выше, около 10% объема ткани.
• Трахеиды — основной элемент структуры (более 90% общего объема). Расположены радиальными рядами, имеют вид удлиненных волокон с одревесневшими стенками. Живые трахеиды содержатся только в свежем годичном слое и постепенно отмирают. Ранние трахеиды имеют широкие полости и проводят влагу. Поздние — узкие, с толстыми стенками, несут механическую функцию.

Длинные волокна ткани хвойных предпочтительнее лиственных в производстве высококачественной бумаги и картона. Характерным признаком древесины многих хвойных являются смоляные ходы — горизонтальные и вертикальные тонкие каналы, заполненные смолой.

Самое большое их количество имеют сосна и сибирский кедр. У ели их меньше, а вот у можжевельника и пихты они вообще отсутствуют.

По усредненным показателям хвойные пиломатериалы считаются легче лиственных. Стоит заметить, что при технологической сушке хвойный материал теряет вес на кубометр практически вдвое. Удельный вес куба свежесрубленной сосны составляет 910 кг, а 1 м3 высушенной — 470 кг.

Таким образом, благодаря строению и физическим показателям хвойных можно выделить следующие их преимущества:

• долговечность;
• низкая гигроскопичность;
• высокое противодействие загниванию и поражению вредителями;
• прочность;
• легкая обработка;
• прямые стволы способствуют меньшему количеству дефектов, повышают качество пиломатериала.

Какие породы являются хвойными?

Все существующие породы деревьев можно разделить на несколько групп по ряду общих характеристик древесины.

Классификация пород древесины:

• хвойные породы;
• лиственные породы;
• древесина плодовых деревьев;
• древесина редких пород (произрастают в Африке, тропических лесах Южной и Центральной Америки, Азии, островах Карибского бассейна).

Хвойными считаются породы отряда голосеменных с видоизмененными листьями: игловидными или чешуйчатыми. Преимущественно они являются вечнозелеными растениями. В природе такие деревья произрастают чаще не по одиночке, а обширной группой, лесом.

Подкласс хвойных насчитывает 5 семейств и достаточно объемный список растений:

• араукариевые (агатис, араукария, воллемия, каури);
• подокарповые (ногоплодник или подокарп крупнолистый);
• тисовые (тис ягодный);
• кипарисовые (кипарис, можжевельник, туя);
• сосновые.

Отечественный рынок пиломатериалов использует древесину 5 хвойных пород, входящих в семейство «сосновые»:

• сосны;
• ели;
• пихты;
• лиственницы;
• кедра сибирского.

Сосна

Одна из самых распространенных на территории России пород, сосновые леса занимают около 14% от всей лесной массы. Древесина сосны имеет следующие свойства:

• низкая плотность 520 кг/м3
• высокая прочность (при сжатии вдоль волокон показатель равен 440 г/см2);
• высокая смолистость;
• низкая электропроводность;
• легкость в обработке;
• однообразная структура;
• красивая текстура;
• низкая сопротивляемость расколу.

Порода имеет спелую безъядровую древесину, отличается пластичностью и довольно высоким уровнем прочности, но уступает сосне по этому показателю – 80 Н/мм2. Имеет среднюю стойкость к загниванию, потому что её смолистость ниже, чем у сосны. Из-за низкой плотности обязательно должна обрабатываться составами от гниения. Для ели характерно большое количество сучков. Встречается очень часто: более 30% таежных лесов — еловые.

Лиственница

Единственное хвойное, которое, подобно листопадным породам, сбрасывает свои мягкие ярко-зеленые иголки и переживает зиму с голыми ветвями. С приходом осени ее хвоя становится золотистой и опадает. Эта холодостойкая порода может переносить аномально низкие температуры и растет даже за Полярным кругом. У лиственницы самая прочная древесина среди хвойных деревьев, её предел – 105 Н/мм2. Повышенная плотность и твердость, тяжелый удельный вес создают трудности при обработке. Капризная древесина легко коробится и трескается при неправильной сушке. При строгании легко образуются сколы. Другие характеристики:

• низкая сучковатость;
• высокая смолистость (у даурской разновидности лиственницы до 22%);
• повышенная биостойкость;
• низкая теплопроводность;
• устойчивость к воздействию влаги.

Ценная древесина сибирского кедра обладает отличными свойствами:

• показатель плотности — средний, 320-550 кг/м3 (меньше чем у сосны);
• высокое содержание фитонцидов и смолы обеспечивает безопасность в плане гниения и повреждения насекомыми-вредителями;
• низкая теплопроводность;
• устойчивость к расколу;
• древесина мягкая и легкая, просто обрабатывается.

Именно на сибирском кедре растут знакомые всем кедровые шишки и их вкуснейшие семена. А вот у гималайского, атласского, ливанского кедра семена несъедобны, покрыты маслянистой смолой.

Пихта

Порода обладает следующими качествами:

• мягкость древесины;
• упругость и легкий вес;
• отсутствие смоляных ходов и карманов;
• высокая влажность;
• не очень высокая способность удерживать крепления (на 25% ниже, чем у сосны).

Применение

Чемпионом по популярности применения в строительстве, отделке помещений, мебельном производстве является древесина сосны. Она используется для следующих целей:

• возведение несущих конструкций жилых и хозяйственных построек, перекрытий, каркасов, стропил и свай, строительных лесов;
• внутренняя отделка стен и полов (вагонка, доска, фанера, древесно-стружечные плиты);
• производство каркасной мебели;
• сырье для целлюлозно-бумажной промышленности;
• смола используется в химической промышленности для изготовления скипидара, канифоли;
• в парфюмерии и фармацевтике применяют эфирное хвойное масло;
• современное судостроение — настилы палуб, внутренняя обшивка, рангоуты мачт.

Широкое применение находит ель. Из нее делают:

• доску, брус, фанеру;
• плинтусы, наличники;
• мебель;
• струнные музыкальные инструменты, это обусловлено высоким показателем упругости (именно из ели созданы верхние деки знаменитых скрипок Страдивари, Гварнери и Амати);
• целлюлозу.

Обогащенную смолистыми веществами лиственницу рекомендуют для производства свай и шпал из-за устойчивости к влаге и прочности, она часто используется в судостроении и на гидростанциях. Хорошим вариантом будет выбрать лиственницу для отделки бассейна или бани. Паркет из лиственницы служит долгие годы (пример тому — прекрасно сохранившееся напольное покрытие Останкинского дворца графа Шереметьева). Ранее (до XIX века) лиственница ценилась очень высоко, не отпускалась в продажу частным лицам. Основной поток сырья направлялся для кораблестроения, а если и шел для строительства, то только для избранных построек (Зимний дворец, Московский Кремль, собор Василия Блаженного).

У кедра сибирского мягкая красноватая древесина с очень красивой текстурой. По стойкости к гниению она превосходит ель и пихту. Довольно популярно производство столярных изделий, мебели, вагонки и половых досок из этого материала (особенно для бань и саун). Большое количество сырья идет на изготовление карандашей. Из него также делают кадки для засолки, лари и сундуки для хранения. Большим спросом пользуются фитобочки — уникальные кедровые мини-сауны. Древесина пихты легко обрабатывается, мало весит, не имеет ярко выраженного запаха, поэтому ее удобно использовать для изготовления разнообразной тары под пищевые продукты: бочек, коробов, ящиков. Делают из нее также оконные и дверные коробки, плинтусы. Одна из основных сфер применения – целлюлозно-бумажная промышленность.

Мягкое и легкое дерево кипариса применяли издавна для изготовления церковной утвари, иконных досок. Прочная, негниющая, почти не разбухающая при намокании древесина можжевельника сегодня часто становится сырьем для различных поделок, посуды. А раньше из этой породы делали сваи (например, в Венеции), использовали в кораблестроении.

Тисовое дерево также постепенно утратило распространение как строительный материал и встречается только в виде шпона, применяется в декоративно-прикладных ремеслах и для создания музыкальных инструментов.

По способу обработки весь пиломатериал делится на:

• обрезной;
• необрезной;
• односторонне-обрезной.

Заготовки из древесины хвойных пород бывают:

• пиленые;
• клееные;
• калиброванные (высушенные и опиленные до заданного размера ГОСТ).

По внешнему виду и размерам делятся на:

• досковые;
• брусковые;
• тонкие;
• толстые.

Классификация пиломатериалов по сортам — сортамент оценивается по утвержденным ГОСТам. ГОСТ 24454-80 и ГОСТ 8486-86 регламентируют требования к обрезным и необрезным хвойным пиломатериалам и выделяет следующие виды:

• брус и брусок;
• доска;
• шпала;
• обапол;
• горбыль;
• бревно оцилиндрованное;
• клееный брус;
• блок-хаус.

Для долговременной защиты и декоративной отделки дерево можно покрыть тонирующим антисептиком. Так как особенностью строения большинства хвойных являются каналы, заполненные смолой, с сырьем таких пород необходимо производить обессмоливание специальным средством и желательно отбеливать. Обессмоленная древесина проще и качественнее окрашивается и лакируется. Сделать это можно техническим ацетоном или смесью кальцинированной соды и воды.

Все хвойные лесоматериалы должны проходить специальную обработку антипиренами, чтобы понизить присущую им легковоспламеняемость.

4.2 Основные хвойные породы

К хвойным породам относятся ель, сосна, лиственница, пихта, кедр, тис, а также можжевельник, но он растет в виде кустарников.

Ель – безъядровая порода, древесина ее белая со слабым желтоватым или розовым оттенком. Имеет смоляные ходы, но малосмолистая. По прочности, плотности и стойкости к гниению немного уступает сосне. Годичные слои хорошо заметны Наиболее распространенными являются два вида ели – обыкновенная и сибирская. Первая произрастает в европейской части России, вторая – от Урала до Приморья. Ель является основным сырьем для производства целлюлозы. Однородность строения и способность резонировать делают ее незаменимой при производстве музыкальных инструментов. Из коры ели получают дубильные вещества для кожевенной промышленности.

Сосна – ядровая порода со смоляными ходами. Имеет слегка розовое ядро, которое со временем становится буровато-красным, и широкую заболонь желто-белого цвета. Годовые слои хорошо видны на всех срезах с резким переходом от ранних, светлых к поздним, темным. Сосна имеет среднюю плотность, достаточно высокую прочность и стойкость к гниению, хорошо обрабатывается. Древесина сосны используется в строительстве, производстве строительных деталей и мебели, а также для изготовления различных деталей, используемых на железнодорожном транспорте (в пассажирских и грузовых вагонах), для крепления в горных выработках и т. д. Кроме того, сосна используется также как сырье для получения целлюлозы, древесно-стружечных и древесно-волокнистых плит, кормовых дрожжей; из нее добывают живицу, а из хвои получают биологически активные вещества.

Лиственница в России составляет более половины хвойных лесов, что обусловило ее широкое применение в строительстве, производстве мебели, целлюлозно-бумажном и гидролизном производствах и т. д. Лиственница имеет крепкую и упругую древесину, сильно пропитанную смолой. Ядро ее красновато-бурого цвета, а заболонь – белая или слегка желтоватая. Годичные слои хорошо видны, с четкой границей между ранней и поздней древесиной. Лиственница малосучковата, обладает высокой плотностью и прочностью, стойка против гниения. В Сибири строят частные дома с применением бревен из лиственницы (делают срубы), которые стоят много лет.

Пихта – самая легкая и мягкая из хвойных древесных пород. В основном произрастает на северо-востоке европейской части России и от Урала до Дальнего Востока, а также на Кавказе. Во многом похожа на ель, но не имеет смоляных ходов.

Кедр занимает большие площади в России, особенно в Сибири. Доживает до 800 лет и достигает 30 м в высоту при диаметре ствола до 2 м. Древесина кедра легкая, мягкая, красивая по текстуре и цвету; имеет буровато—розовое ядро и бело—розовую заболонь; легко обрабатывается, стойкая против гниения; широко используется в строительстве. Кедровые орехи – основной источник получения кедрового масла, скипидара, лечебных бальзамов.

Можжевельник растет в виде кустарников, плотная ядровая порода коричневого цвета с узкой заболонью. Из-за малых размеров используется в небольших количествах для изготовления мелких токарных и резных изделий.

Древесина сосны

Древесина сосны является одним из самых распространённых материалов для строительства, изготовления мебели и др. Разновидностей сосны существует несколько десятков. Все они обладают своими отличительными особенностями, которые приобретаются ими в зависимости от того, где произрастало дерево. В нашей стране распространена сосна обыкновенная. Использовать эту древесину для строительства или отделки, производства мебели и др. следует непременно с учётом ее особенностей.

Характеристика и состав древесины

Породы сосновых деревьев, выращенные в северных регионах, отличаются от своих собратьев, которые выросли на юге. Именно древесина таких пород используется в строительных работах. Физико-механические свойства этих деревьев отвечают требованиям, предъявляемым к деревянным стройматериалам. Они обладают повышенной прочностью, устойчивостью к воздействию вредителей. Себестоимость сосновых материалов ниже, чем других пород древесины.

Стволы сосны, как и всех хвойных деревьев прямее и стройнее, чем лиственных, дефектов на них меньше. Сосновая древесина отлично поддаётся обработке и отделке. Показатели плотности и твёрдости у неё средние. Прочность высокая. Она поддаётся склеиванию. Все эти качества обусловлены особенностями строения древесины хвойных пород.

В середине ствола располагается сердцевина. Она имеет толщину 0,1 – 0,4 мм. На срезе она имеет форму не совсем правильного круга. Этот слой состоит из паренхимных клеток с тонкими одревесневшими стенками. В состав древесины сосны входят также сердцевинные лучи, трахеиды, смоляные ходы. Волокна ровные. Сосуды, расположенные вдоль ствола, обеспечивают доставку влаги от корневой системы к кроне.

Ядро ствола свежесрубленной сосны обыкновенной отличается от заболони меньшей концентрацией влаги. Функция его преимущественно механическая: оно обеспечивает устойчивость ствола. Годичные кольца хорошо различаются. Более поздние слои темнее ранних.

Характеристики древесины сосны

Характеристика	Значение
Плотность	520 кг/м 3
Твердость по Бриннеллю	2,5 кгс/мм 2
Твердость по шкале Янка фут	380 -1240 фунт-сила

Отличия от других хвойных деревьев

Как же можно отличить древесину сосны от других хвойных, в частности, от ели? Сосна содержит значительно меньше сучков. Она имеет полосатую текстуру. На разрезах чётко видны годичные кольца. Сердцевинные лучи незаметны. Для неё характерны высокие показатели плотности и прочности. Однако это достаточно мягкая и лёгкая древесина. Она отличается повышенной смолистостью, благодаря чему устойчива к гниению и воздействию грибков, паразитов, а также осадков и других атмосферных явлений.

Сосновая древесина обладает высокотехнологичными свойствами, легко поддаётся обработке. Благодаря этому её используют в производстве чаще других хвойных пород. Из неё изготавливают предметы мебели, музыкальные инструменты, тару, применяют в строительстве и отделочных работах.

Текстура

Свежеспиленный ствол имеет ядро розоватого оттенка. Цвет определяется местом произрастания дерева, его породой, возрастом, особенностями структуры. Сосновая древесина имеет однообразную структуру, отличается низкой упругостью, высокой прочностью. Волокна прямые, это относится практически ко всем породам сосны. По текстуре специалисты относят её к средне-грубым породам.

Механические свойства

Сосна относится к среднеплотным и среднетвёрдым породам древесины. А показатель прочности у неё высокий. При сжатии вдоль волокон предел прочности составляет около 440 г/см 2 . Она плохо поддаётся изгибам. Способность сопротивляться раскалыванию низкая. Влаго- и воздухопроницаемость высокие. Впрочем, у разных пород механические свойства неодинаковые. Лучшей считается северная сосна. Годичные кольца у неё расположены на минимальном расстоянии друг от друга – не более 2 мм, поэтому она менее рыхлая и более прочная. Усадка у неё ниже. Северная сосна менее подвержена растрескиванию.

Физические свойства сосны

Сосна – высокое дерево с прямым стройным стволом 30-50 м высотой и 70-100 см в диаметре. Отдельные экземпляры достигают 70 м в высоту. Это достаточно быстрорастущее дерево, за год оно вырастает до 1 м. Однако живёт сосна 300-400 лет. Цвет сосновой древесины варьирует от бело-жёлтого до оранжево-бурого. Он зависит от породы, места произрастания и возраста дерева. При длительном хранении древесина темнеет.

Заболонь имеет окраску светлее, чем ядро. На древесине имеются смоляные ходы. Влажность растущего дерева составляет в ядре около 33 %, в заболони – 110-115 %. Верхняя часть дерева отличается более высоким показателем влажности заболони. В ядре влажность верхней и нижней частей одинакова. Ствол свежесрубленного соснового дерева имеет показатель влажности примерно 85 %.

Высокая влагопроницаемость соснового дерева позволяет быстро и легко пропитывать его защитными составами – антисептиками и др. Эти свойства древесины сосны учитываются при использовании её в строительстве. Важной характеристикой также является низкая склонность к короблению и растрескиванию в процессе сушки.

Особенности обработки

Сосновая древесина не боится воздействия грибков, насекомых-вредителей, гнилостного поражения благодаря повышенной смолистости. По этому показателю сорта сосны подразделяются на смолку (с высоким содержанием смолы) и сухощепку или дутицу (содержание смолы пониженное). Смолистая сосна не рекомендуется для применения в столярных работах, т. к. смола затрудняет пиление и строгание, прилипая к инструментам. При нагревании лаковое покрытие может подниматься. Если всё же требуется обработать сосновую древесину, необходимо её обессмолить. Для этого используются растворители, ацетон, бензин, растворы щелочей, спиртовые вещества.

Сухощепка непригодна для изделий, предназначенных к повышенным нагрузкам. Она хорошо поддаётся резке, строганию и окрашиванию. Для обработки сухощепки применяются как механические, так и ручные столярные инструменты – фуганок, рубанок и др. Вдоль волокон сосновая древесина строгается легко, а поперёк – нет, поэтому для этого рекомендуется применять распиливание. Сосновая сухощепка хорошо шлифуется и склеивается. Крепёжные материалы (шурупы, гвозди) удерживаются удовлетворительно.

Смолистость сосны повышает склонность постройки к возгоранию. По этой причине необходимо обрабатывать материал защитными составами. Из-за повышенной влагопроницаемости сосновой древесины требуется высокий расход средств для отделочных работ. При окрашивании поверхности сосновых пиломатериалов возможно появление пятнистости. Чтобы избежать подобного эффекта, доска должна быть просушена. А также необходимо использовать высококачественные материалы для покрытия.

Области применения древесины сосны

Сосна – самый популярный пиломатериал среди всех хвойных пород. Область его применения в народном хозяйстве обширна. Он отличается надёжностью и невысокой стоимостью по сравнению с лиственными породами древесины – дубом, ясенем и др. Активно применяется в строительстве для возведения жилых домов, бань, хозяйственных построек. Высокий и прямой ствол сосны имеет немного сучков. Поэтому он пригоден для изготовления оцилиндрованных брёвен и брусьев с небольшим количеством отходов.

Устойчивость к гниению и порче паразитами выгодно отличает её от ели. Однако для строительства и внутренней отделки бань предпочтительнее использовать ель, обладающую меньшей смолистостью.

Прочность сосновой древесины позволяет изготавливать из неё несущие конструкции зданий, балки, стропила, перекрытия, каркасы, деревянные сваи, оконные рамы и др. Невысокая теплопроводность соснового дерева обеспечивает поддержание комфортной температуры в помещении. В постройках из сосны также отмечается достаточный уровень шумоизоляции, и не требуется делать дополнительные работы для этой цели. Также сосновые доски используются для внутренних отделочных работ, покрытия полов и др.

Сосновые пиломатериалы применяются при производстве мебели. Из них изготавливаются преимущественно каркасы, которые покрываются шпоном других пород дерева. Невысокая плотность этого материала позволяет украшать предметы мебели мозаикой и резными узорами. Такая мебель надёжна и отвечает экологическим требованиям.

Сосна используется в кораблестроении, химической и бумажной промышленности, строительстве железных дорог и т. д. Сосновая хвоя – сырьё для изготовления лекарственных средств и биологических добавок.

Породы дерева, наиболее часто используемые в пиломатериалах

Наша страна занимает ведущие позиции по запасам мировой древесины благодаря разнообразию сырьевых запасов на её территории. Производство пиломатериалов имеет очень перспективное будущее в лесной промышленности.

Обработка сырья на деревообрабатывающих предприятиях производится механическим или химическим способом. Конечный продукт деревообрабатывающей промышленности — пиломатериалы из различных пород деревьев, технологическая щепа, заготовки из дерева — древесноволокнистые или древесностружечные плиты.

Второй вид деятельности деревообрабатывающих заводов — сборные деревянные конструкции, стандартные комплекты деталей и профилей, которые будут использоваться в строительстве, а также других отраслях по назначению. Для изготовления пиломатериалов используются разные виды деревьев (хвойные, лиственные), включая редкие или ценные породы, которые очень различается по механическим, физическим, химическим свойствам, цвету, составу в зависимости от породы.

От грамотного подхода к выбору материала будет зависеть качество и функциональные характеристики конечного продукта. Поэтому свойства древесных пород, их лучшие и наиболее значимые характеристики, а также описание сфер применения заслуживают детального рассмотрения.