Людина використовує деревину з незапам'ятних часів. Паливо, будівельні матеріали, меблі, музичні інструменти – вироби з неї супроводжують нас усе життя. Крім цього, дерева – це природні календарі і живі історичні пам'ятники. Існує ціла галузь науки – дендрохронология, яка дозволяє дізнатися вік вироби, а також в якій області було зрубано дерево, з якого воно було виготовлене. Вивчаючи зрізи річних кілець, можна дізнатися про природу і атмосфері давніх часів. Достоїнства і недоліки, будова, деревина як будівельний матеріал, властивості – всі ці питання заслуговують уваги.

Як все влаштовано

Властивості і характеристики матеріалу неможливо зрозуміти, попередньо не вивчивши будову і склад деревини. Саме поняття залежить від того, хто його вживає. Для звичайного людини і будівельника це виключно частина дерева під корою, яку можна вживати в побуті або на виробництві. Для ботаніка будова дерева і деревини – це весь комплекс, що включає в себе всі елементи від коренів до крони. Крона у промисловості використовується незначно, а гілки йдуть як сировина для деревоволокнистих плит і картону. Основне значення має стовбур. На поперечному розрізі погляду відкривається будова стовбура деревини. Самий верхній шар – кора, захищає живі клітини від зовнішніх впливів. Між корою і тілом стовбура розташовується шар живих клітин – кадмій. В самому центрі через весь стовбур проходить серцевина. Пухкі тканини, з яких вона складається, роблять її непридатною для утилітарних потреб.


Ядро дерева складається в основному з відмерлих клітин, відкладення смол, барвників і дубильних речовин. Ядро оточує заболонь – частину дерева, що відповідає за проведення води від коренів до листя. Відповідно, в ній багато вологи, вона більше пропускає воду і сильніше схильна до гниття. Яскраво виражене ядро є не у всіх дерев. У деяких з них немає різниці між центральною та околичної частиною стовбура. Такі породи називаються заболонними.

Мікроскопічна будова деревини

Застосовуючи мікроскоп, можна глибше вивчити будову. Деревина складається в цілому з відмерлих клітин. Молоді рослинні клітини складаються з оболонки і внутрішньої частини – цитоплазми і ядра. Основою тонкою прозорою мембрани є целюлоза чи клітковина. З плином часу рослинні клітини зазнають метаморфозу і, в залежності від закладеної функції, перетворюються в своїй масі або в кору (пробкование), або в деревину (одеревіння). У клітинах постійно утворюється лігнін. Він і служить причиною одревесненія. Розділяють два види деревних клітин – прозенхимние і паренхимние. Перший вид становить основну масу деревини, залежно від породи – від 85% до 99%. У свою чергу, вони поділяються за своїми функціями. Провідні клітини відповідають за доставку поживних речовин і вологи від коренів до листя, механічні – за міцність і стійкість дерева. Паренхимние клітини виконують функцію комори для рослини. Вони накопичують поживні речовини (жири, крохмаль) і віддають їх у міру потреби у важкий період.

Хвойні породи

В залежності від виду дерев розрізняється і їх будова. Породи деревини поділяють на хвойні та листяні. Будова хвойних порід відрізняється більшою простотою. Основну масу складають трахеидние клітини. До особливостям хвойних порід можна віднести наявність клітин, що виробляють смолу. У різних видів вони можуть бути як хаотично розкидані, так і об'єднані в систему смоляних ходів.

Листяні породи

Більш складні дерева листяних порід і їх будова. Деревина складається з судин, волокон либриформа і паренхімних клітин. Так як листяні дерева восени скидають листя, взимку вони потребують великому запасі їжі. Звідси і більша кількість паренхімних клітин, що відповідають за накопичення поживних речовин, ніж у хвойних порід. Це можна побачити з яскраво вираженою серцевині.

Властивості

Цілим рядом характерних властивостей володіє деревина. Особливості будови тому причина. Міцність деревини у досить висока, і серед будівельних матеріалів по цьому показнику вона займає проміжне положення. А враховуючи невелику питому вагу, вона порівнянна в цьому плані з металом. Слабким місцем деревини є те, що вона анізотропний матеріал. Здатність опору до руйнування залежить від напрямку сили щодо розташування волокон. Найкращі показники міцності видно при впливі на матеріал вздовж волокон. Твердість деревини мала, причина цьому – специфічну будову. Деревина – пористий, гнучкий матеріал. Балки здатні відновити свою форму після короткочасного навантаження. Але залишкові деформації, внаслідок тривалого впливу, залишаються назавжди. Дерев'яна балка не зможе відновити свою форму після тривалої експлуатації. Твердість будівельних матеріалів визначається тим, яке навантаження необхідна для вдавлювання сталевої кульки з певними розмірами. Для самих твердих порід деревини вона складає всього 1000 М. При цьому низька твердість – це і є одне з головних достоїнств матеріалу. Дерево легко обробляється, в ньому міцно утримуються цвяхи, шурупи, самонарізувальні гвинти.
Вологість деревини визначається питомим вмістом вологи в порах. В зрубаному дереві воно досягає 100%. В залежності від призначення свіжозрубану деревину піддають сушці до необхідних показників від 40 до 15%.

Переваги

Деревина володіє малим значенням теплопровідності. Її можна з успіхом застосовувати в якості теплоізолюючого матеріалу. Простота в обробці дозволяє використовувати широке коло інструментів. Неможливо уявити будь-оркестр без музичних інструментів, виготовлених з дерева. Чарівні звуки скрипки – результат такої властивості деревини, як здатність до резонансу. Деревина легко згинається, відкривається великий вибір для виготовлення різних гнутих конструкцій. Також дерев'яні вироби відрізняються хорошими звукопоглинальними характеристиками. Красива поверхню відкриває простір для фантазії при дизайні приміщень.

Недоліки

Здатність дерев'яних виробів сприймати навантаження залежить від напрямку прикладання сили. Це пояснюється анізотропним будовою деревини. Крім того, характеристики міцності залежать ще і від близькості до центру стовбура, вологості, наявності сучків, тріщин. Це змушує витрачати багато часу на відбір придатного матеріалу для роботи. Будучи органічним матеріалом, деревина беззахисна для комах, плісняви, грибків. Для довговічної експлуатації потрібно проводити дорогу хімічну обробку. Варто відзначити, що дерев'яні конструкції без попередньої обробки – легка здобич для вогню.

Переробка деревини

В цілому можна виділити три види обробки деревини:

Найпоширеніший механічний спосіб. Дерево пиляють, стругають, розколюють.

При хіміко-механічній обробці матеріал піддають проміжної підготовки. Тріску, стружку змішують зі сполучною речовиною і нагрівають. Відбувається хімічна реакція полімеризації, і на виході отримують такі матеріали, як фанера, деревостружкові плити, фіброліт.

При хімічній обробці на деревину впливають кислотами, лугами, солями, піддають нагріванню. Із продуктів такої обробки можна назвати деревне вугілля, каніфоль, камедь, дубильні речовини, целюлозу.

Дерева старше людини на сотні мільйонів років. Все коли-небудь існували цивілізації засновані на застосуванні деревини. Книги, меблі, музичні інструменти – все це можливо завдяки цьому унікальному природному матеріалу.