Свойства, характеризующие внешний вид древесины

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДРЕВЕСИНЫ

К физическим свойствам древесины принято относить свой­ства, которые проявляются при ее взаимодействии с окружаю­щей средой и не связаны с изменением химического состава дре­весинного вещества либо нарушением целостности испытуемых образцов древесины.

Наиболее важные для практического использования дре­весины физические свойства обычно объединяют в следующие группы: свойства, характеризующие внешний вид древесины; влажность древесины и свойства, связанные с ее изменением; плотность древесины; проницаемость древесины жидкостями и газами; тепловые свойства древесины; звуковые свойства древе­сины; электрические свойства древесины.

Свойства, характеризующие внешний вид древесины

К свойствам, характеризующим внешний вид древесины, от­носятся цвет, блеск, текстура, элементы макроструктуры и за­пах. Эти свойства имеют большое значение при использовании древесины как декоративного и отделочного материала, в произ­водстве мебели, элементов интерьера, посуды и даже ювелирных украшений. Кроме того, на основании этих свойств специалисты диагностируют древесную породу в готовых изделиях и различ­ных лесоматериалах, а также производят предварительную оцен­ку качества древесины.

Цвет древесины. Цвет — это ощущение, которое получает че­ловек при попадании ему в глаз световых лучей в виде электро­магнитных волн определенной длины (0,8—0,4 мкм).

Древесина, как и любые другие материалы, обладает избира­тельной способностью поглощать лучи видимого спектра. Таким образом, отраженный от поверхности древесины световой поток

имеет иной спектральный состав, чем падающий. В древесинове­дении для определения цвета используют понятия, основанные на зрительных ощущениях, зависящих от спектрального состава отраженного от древесины светового потока, т. е. по существу дается субъективная оценка цветности древесины. Поток света с одним и тем же спектральным составом вызовет разные ощу­щения у разных людей в силу того, что характеристики воспри­ятия глазом у них различаются и для каждого человека оттенок будет разным. Объективная оценка цвета может быть получена методами, которые использует наука о цветовых измерениях — колориметрия. Для этого необходимо установить три показателя: цветовой тон (Л), чистоту цветового тона (Р) и светлоту (р).

Цветовой тон зависит от длины волны чистого спектраль­ного цвета, отраженного от древесины, и этот цветовой тон для древесины наших пород определяется длиной волны в пределах 0,576—0,585 мкм, что соответствует желтому участку цветового спектра (0,560—0,590 мкм). Но окружающие нас предметы, в том числе и древесина, не имеют максимальной насыщенности от­раженного спектрального цвета. Воспринимаемый зрением цвет фактически отличается от чистого спектрального цвета тем, что он смешан, а следовательно, разбавлен белым, т. е. степень его чистоты (насыщенности) уменьшается, и показатель чистоты (Р) может изменяться от 0 до 100 % (здесь 0 % - когда индивиду­альный цветовой тон предмета не различается, а от него исходит только белый цвет, 100 % — когда цветовой тон не разбавлен белым цветом). У древесины чистота цветового тона может из­меняться от 30 до 60 %. Например, у древесины осины чистота цветового тона составляет 38,6 %, у дуба — 53,1 %.

Как указывалось выше, для полной оценки цветности дре­весины необходим третий показатель цвета — светлота цвета (р). Светлота определяется коэффициентом отражения. Белые поверхности, отражающие максимальное количество световой энергии, имеют коэффициент отражения, близкий к единице, для черных - приближается к нулю. Для древесины коэффици­ент отражения (светлота) находится в пределах от 0,2 до 0,7 (на­пример, для осины - 0,68, для дуба - 0,30).

Для измерений показателей цвета можно использовать спе­циальный атлас цветов, представляющий собой альбом с боль­шим количеством различных накрасок, или прибор — фотоэлек­троколориметр (ФЭК).

Основное вещество, из которого состоит древесина, — цел­люлоза — имеет белый цвет. Все многообразие цветовых оттенков древесины придают ей вещества, заключенные в полостях клеток (красящие, дубильные вещества, смолы и продукты окисления этих веществ).

Природный цвет древесины может изменяться под действи­ем различных факторов. Цвет древесины прежде всего зависит от климатических условий. Древесина древесных пород, произ­растающих в умеренном климатическом поясе, обычно окраше­на бледно при небольшом диапазоне изменения цветового тона (0,576-0,585 мкм). Породы тропического пояса имеют больший диапазон цветового тона и, кроме того, более высокие значения чистоты тона, что делает цвета тропических пород более насы­щенными и контрастными. Так, цвет тропических пород (Африка) может изменяться от почти черного (ядро эбенового дерева) до ярко-красного (фернамбук), у индийского можжевельника голубая древесина, у мексиканского кораллового дерева фиолетовая.

Интенсивность окраски древесины может меняться даже в пределах одного и того же вида древесной породы в зависимости от места произрастания, на севере или юге. Например, сосна на севере европейской части имеет белую заболонь и светлоокра­шенное ядро, в южной части — светло-желтую заболонь и ин­тенсивно окрашенное желто-бурое ядро. Интенсивность окраски может изменяться и в пределах одного и того же ствола: в комле­вой части она более темная, чем в вершинной.

Древесина изменяет цвет под влиянием таких факторов, как воздух, свет, морская и речная вода, причем может становиться совершенно неузнаваемой. Примером быстрого изменения окра­ски древесины под действием кислорода воздуха может служить ольха, древесина которой в растущем дереве белая, но после руб­ки в результате окисления красящих веществ принимает оранже­во-красный цвет.

На воздухе под воздействием света древесина становится се­рого цвета.

Под водой древесина темнеет вследствие взаимодействия ду­бильных веществ с солями железа воды. Примером тому служит так называемый мореный дуб. Этим объясняется и появление тем­ных полос и пятен на поверхности дубовых пиломатериалов при распиловке сырой древесины.

Изменение цвета древесины часто свидетельствует о процес­сах поражения древесины деревоокрашивающими или дереворазрушающими грибами, при этом древесина приобретает бурый, белый, синий, фиолетовый, зеленый, красный и другие цвета в зависимости от цвета гиф поселившихся в древесине грибов.

Цвет древесины — один из важнейших показателей ее де­коративных свойств, который обязательно принимается во вни­мание при изготовлении мебели, музыкальных инструментов, художественных изделий, предметов быта, спортинвентаря, при отделке помещений и в других случаях.

Для улучшения цвета и придания другой окраски древесину подвергают разнообразной обработке. Так, например, древесину бука для придания однородной красноватой окраски пропари­вают, древесину березы и осины окрашивают или пропитывают различными красителями. Изменение цвета древесины, богатой дубильными веществами (дуб, каштан), производится с помощью протрав (железный купорос, хромпик), образующих с дубильны­ми веществами цветные нерастворимые в воде соли, придающие древесине красивые оттенки.

Блеск древесины. Блеск — способность древесины направлен­но отражать световой поток. Как известно, строго направленное отражение и, следовательно, наибольший блеск наблюдаются при освещении идеально гладких зеркальных поверхностей. Матовые поверхности, имеющие неровности, отражают световой поток во все стороны равномерно, т. е. рассеянно. Поверхность древесины, даже самым тщательным образом обработанная, очень далека от зеркальной, так как на ее поверхности имеются микронеровно­сти из-за округлой формы поперечного сечения анатомических элементов. Однако на продольных разрезах древесины могут встречаться участки со сравнительно небольшими структурными неровностями, которые проявляются в виде бликов, отблесков и создают впечатление блестящих участков. Такой способностью, например, обладают сердцевинные лучи на радиальных разрезах древесины (дуб, клен, белая акация, шелковица), так как они со­стоят из мелких однородных клеток.

Полную характеристику блеска древесины зрительными ощущениями дать очень трудно, однако измерить блеск древе­сины можно специальными приборами - блескомерами. Блеск древесины наших отечественных пород составляет 6—16 % в за­висимости от породы и поверхности. Так, например, блеск ради­альной поверхности древесины осины составляет 16,3 %, танген­циальной — 14,6 %; у древесины дуба эти показатели составляют соответственно 6,8 и 5,9 %. Древесины. Для этого на гладкой торцовой поверхности в радиаль­ном направлении проводят карандашом линию длиной примерно см, включающую целое число годичных слоев. Число годичных слоев в 1 см вычисляют с точностью до 0,5 слоя по формуле:

n=N/l

где N — общее количество целых слоев на измеренном отрезке; l — протяжение измеренного отрезка, см.

Равнослойность древесины устанавливают по разнице в коли­честве годичных слоев на двух соседних участках длиной по 1 см.

Процентное содержание поздней древесины в годичном слое определяют по формуле

m=100b/l

где  - b общая ширина поздних зон в годичных слоях измеряе­мого отрезка, см; l — протяжение измеряемого отрезка по радиальному направле­нию, см.

Значения средней ширины годичного слоя и процентное со­держание поздней древесины у основных пород, произрастающих в условиях Республики Беларусь, приведены в таблице 1.

Таблица 1 Средняя ширина годичных слоев и содержание поздней древесины у некоторых пород

Равноплотность древесины характеризует равномерность рас­пределения ее анатомических элементов по ширине годичного слоя. Наибольшей равноплотностью отличаются рассеянно-со­судистые породы. Малой равноплотностью обладают кольцесосудистые лиственные и хвойные породы, у которых ранняя и позд­няя древесина в пределах годичного слоя имеет резкое отличие в строении и плотности.

Ширина годичного слоя и процент поздней древесины в го­дичном слое влияют на физико-механические свойства древеси­ны, а поэтому учитываются при выборе древесины для изготов­ления ответственных деталей или изделий. Так, например, в наи­более качественных авиационных пиломатериалах из древесины сосны число годичных слоев в 1 см должно быть в пределах от 5 до 25 %, а содержание поздней древесины — не менее 25 %. Для изготовления строительных конструкций, несущих нагрузку, не рекомендуется использовать древесину сосны и ели с шириной годичного слоя более 5 мм.

Равнослойность учитывается в резонансных пиломатериалах, предназначенных для изготовления музыкальных инструментов; например, для концертных роялей разница в ширине соседних годичных слоев не должна превышать 1—2 мм.

Запах древесины. Каждая из древесных пород в свежесрубленном состоянии обладает своим характерным запахом, кото­рый зависит от содержащихся в древесине эфирных, дубильных, смолистых и других ароматических и пахучих веществ. Древеси­на лиственных пород даже в свежесрубленном состоянии обла­дает слабым запахом, зависящим в основном от присутствия ду­бильных веществ. У хвойных пород запах древесины более ощу­тим благодаря смолистым и эфирным веществам. Характерный скипидарный запах у древесины сосны, ели и кедра. Приятным, напоминающим запах перца, и довольно устойчивым во времени запахом обладает древесина можжевельника. Ядровая древесина имеет более сильный запах по сравнению с заболонью. При вы­сыхании свежесрубленной древесины острота запаха снижается и со временем исчезает полностью. Однако в процессе механиче­ской обработки даже сухой древесины всегда чувствуется силь­ный ее запах (из-за того, что в измельченных опилках, струж­ках, мелкой древесной пыли вновь вскрываются находившиеся в закупоренном состоянии поверхности, обладающие пахучими веществами).

Древесина иноземных тропических пород в большинстве случаев отличается сильным характерным запахом, причем одни породы имеют неприятный запах, другие же, наоборот, очень нежный и приятный аромат.

При поражении древесины дереворазрушающими грибами наступает потеря характерного запаха, и древесина часто приоб­ретает затхлый, иногда очень неприятный запах, а в отдельных случаях, наоборот, ароматичный. Так, например, древесина со­сны, пораженная пахучим трутовиком, обладает запахом ванили или аниса.

Учитывая, что запах древесины во многих случаях является се характерным признаком, представляется возможным при опре­деленном навыке использовать запах древесины для установления вида древесной породы и доброкачественности ее древесины.

Значительно большее значение запах древесины имеет при изготовлении из нее тары для хранения и упаковки различных пищевых продуктов. Так, например, установлено, что под сли­вочное масло лучшей тарой является тара из древесины бука, мед лучше хранится в таре из липы. Для хранения и выдержки виноградных вин и коньячных изделий используется только дре­весина дуба.