Твердость древесины

/, Экология/Твердость древесины

От чего зависит твердость древесины

В таблице вы можете найти приблизительные значения, приведенные для каждой породы дерева. Однако следует помнить, что все показатели не совсем точны – дерево одного и того же вида может иметь разные значения, поскольку на твердость влияют еще и следующие факторы:

  • условия произрастания: уровень влажности, температурный режим – деревья на холоде растут медленнее, для защиты крона делается плотнее, соответственно, сама древесина становится более твердой и прочной;
  • возраст дерева – с возрастом плотность древесины увеличивается, поэтому для наиболее прочных изделий и напольных покрытий мастера стараются использовать деревья «постарше»;
  • место вырезки древесины – в некоторых деревьях ствол имеет различную плотность: у сердцевины она может быть выше, а к коре уменьшаться, и наоборот;
  • способ распила пола – в зависимости от того, как был выполнен распил ствола дерева для производства паркетной доски, она может быть более или менее твердой.

Распил древесины производится тремя способами: радиальным, тангенциальным и поперечным. При радиальном распил осуществляется вдоль, по перпендикуляру к годичным кольцам дерева, которые на поверхности доски имеют почти прямой угол. Такой способ позволяет добиться наиболее высоких показателей твердости. Тангенциальный распил также выполняется продольно, однако не по перпендикуляру, соответственно, на лицевой поверхности образуются своеобразные узоры из годичных колец. При поперечном распиле дерево разделяется перпендикулярно к стволу и направлению волокон.

Степень твердости дерева

По твердости деревья условно делятся на три основных группы – мягкие, твердые и очень твердые. Для изготовления паркета не используются мягкие породы, так как они не прочны и очень подвержены повреждениям. Даже если вы уроните на такой пол какой-то тяжелый предмет, на нем останется вмятина, которую невозможно будет удалить.

 

  • очень мягкая: верба, тополь, осина, пихта, ель, белая сосна,
  • мягкая: берёза, ольха, липа, лиственница, красное дерево,
  • средней твёрдости: вяз, орех, черная сосна
  • твёрдая: дуб, ясень, яблоня, груша, вишня, тиковое дерево,
  • очень твёрдая: дуб, граб, бук, тис, белая акация, палисандр,
  • твёрдая как кость: эбонитовое дерево, кокос, гвояковое дерево.

Твердость древесины по шкале Бриннеля

Для производства качественных изделий из дерева мастеру требуется определить твердость породы. Для ее определения традиционно применяется метод Бриннеля. Суть метода заключается в вдавливании 10 мм шарика в поверхность заготовки с силой 100 кг. По характеру повреждения и диаметру образовавшейся лунки и определяют величину твердости. Соответственно, древесина с более высоким коэффициентом твердости гораздо надежнее и крепче пород с меньшим показателем.

Учитывать следует и изменения в твердости, происходящие во время работы с заготовками. Так, например, твердость породы дерева меняется в зависимости от типа его распила (при радиальном распиле древесина тверже, чем при тангенциальном). Поэтому в данной таблицы собраны исключительно средние показатели.

Измерение твёрдости древесины производится в Европе и Америке по разным шкалам – Бринеллю и Янку соответственно, вот пример вариант применяемый у нас, шкала Бринелля.

Порода дерева Твердость по Бринеллю Плотность, кг/м3 Тенденция к изменению цвета Устойчивость к гниению
Осина 1,7 510   5 — низкая
Сосна 2,5 520 Темнеет
Лиственница 2,6 500 Приобретает оттенок серого
Ольха 2,7 420 От бело-желтого до желтого 5 — низкая
Береза 3 600 Становится глубже в красновато-желтый оттенок 5 — низкая
Зебрано 3 750 Незначительно темнеет
Макоре 3 640  
Платан 3 550 Незначительно светлеет
Вишня 3,2 580 От светло-розового, до глубокого красноватого тона
Ильм 3,4 700  
Береза карельская 3,5 750  
Гевея 3,5 1000  
Ирокко 3,5 700 Темнеет до коричневого
Каслин Орех 3,5 700 Темнеет до табачно-коричневого
Клен 3,5 600  
Орех 3,5 630 Темнеет, приобретает чуть золотистый оттенок
Палисандр 3,5 700 Приобретает темно-синие оттенки
Пальма 3,5 550  
Яблоня 3,5 550  
Тик 3,6 800 Незначительно темнеет
Гикори 3,7 815  
Граб 3,7 750  
Дуб 3,7 750 Становится глубже 2 — высокая
Каштан 3,7 700 Темнеет
Бук 3,8 650 Светлеет 5 — низкая
Тауари 3,8 720 Темнеет до темно-коричневого с розовым или золотистым оттенком
Кедр 4 370  
Кемпас 4 880 Темнеет
Сапели 4,1 650 Темнеет
Ясень 4,1 700 Незначительно светлеет
Венге 4,2 900 Темнеет до кофейно-коричневого
Груша 4,2 680 Краснеет
Дуссия 4,5 122 Темнеет до красновато-коричневого
Рокфа 4,5 950 Темнеет до шоколадно-коричневого
Сукупира 4,5 850 Темнеет, приобретает чуть золотистый оттенок
Тигровое дерево 4,7 970 Темнеет до оранжевого
Бамбук 4,8 650 Становится глубже
Клен Канадский 4,8 720 Становится глубже
Мербау 4,9 840 Темнеет и приобретает насыщенный оранжево-коричневый оттенок
Орех Американский 5 660 Незначительно светлеет
Ярра (эвкалипт) 5 900 Темнеет
Окан 5,3 960 Темнеет до красно-коричневого
Падук 5,4 750 Темнеет
Ипе 5,9 960 Незначительно темнеет
Кумару 5,9 950 Незначительно темнеет
Лапачо 5,9 960 Незначительно темнеет
Олива 6 880 Незначительно темнеет
Акация 7,1 800 От бело-желтого до бело-розового
Ятоба 7,7 840 Темнеет до красных оттенков
Эбен 8 1100 Темнеет

 

Плотность древесины

Как известно, плотность древесины и уровень влажности напрямую связаны. Поэтому, для сравнения все заготовки приводят к единому показателю уровня влажности — 12%. Принято считать, что тяжелая древесина обладает повышенным запасом прочности, в то время, как легкая считается менее надежной. По влажности древесина подразделяется на три группы:

  • Породы с малой плотностью (сосна, ель, пихта, кедр, тополь, липа, ива, орех, каштан);
  • Породы средней плотности (лиственница, тис, береза, бук, вяз, груша, дуб, ильм, карагач, клен, платан, рябина, яблоня, ясень);
  • Породы высокой плотности (акация, береза, самшит, фисташка, кизил);

Качество и твердость древесины определяется по нескольким критериям. Ниже мы подробно рассмотрим каждый из них:

  • Износостойкость. Этим понятием обозначается способность древесины сопротивляться коррозии и износу, вызванному трением материала. Износ уменьшается с повышением твердости заготовки, а также ему свойственно неравномерное распределение по поверхности заготовки. Чем ниже влажность дерева — тем выше показатель износостойкости.
  • Ударная вязкость. Понятие ударной вязкости означает возможность древесины поглощать удар. Ее уровень определяется про испытании заготовки на прочность с помощью сбрасывания на железного шарика. В среднем, лиственные породы показывают в 2 раза лучший результат, чем хвойные.
  • Гибкость древесины. Очевидно, что это понятие обозначает способность древесины гнуться. Хвойные сорта обладают низкой способностью гнуться, в то время, как кольцесосудистые (ясень, дуб) обладают гораздо более высокой способностью. Гибкость древесины важна, в главную очередь, при изготовлении отдельных деталей, где дерево приходится мочить или разогревать, а после придавать ему особую форму.
  • Деформативность. Для древесины характерно некое редкое свойство: при некоторых уровнях нагрузки в заготовке образуются небольшие деформации, пропадающие вместе с нагрузкой. Основной показатель деформативность — упругость, повышающаяся вместе с уровнем влажности изделия. При высыхании часть заготовок теряет упругость и природную гибкость дерева, а вместе с ней и способность сопротивляться деформациям.

Из всего вышеперечисленного можно сделать вывод, что качество паркета определяется по принципу «чем выше твердость дерева, тем выше надежность паркета», а сама твердость выражается значением Бринелля, то есть разностью твердости различных сортов древесины. С другой стороны, ни одна порода дерева не в состоянии выдержать постоянные точечные нагрузки от ножек тяжелой мебели и подобного, а само качество паркета влияет лишь на его долговечность и внешний вид.

 

Характеристики древесины

Дуб

Древесина дуба отличается прочностью, крепостью, плотностью 720 кг/м3, твёрдостью и тяжестью.

Дуб живёт в среднем 1000 лет. Диаметр ствола может превышать 2 м. Чем больше возраст дерева, тем выше качество его древесины.

Из древесины дуба наши предки возводили срубы колодцев – вода в них не «цвела», была студёной и чистой. В крестьянском хозяйстве считались самыми лучшими дубовый стол, дубовая ступа. Из дуба гнули ободья, полозья, делали бочонки, кадки, дежки. Сваи в реку тоже забивали дубовые.

Древесина дуба очень прочная, режется с трудом. Хорошо гнётся. Имеет красивую крупную текстуру. Легко окрашивается. В радиальном распиле текстура дубовой доски очень красива. В обработке резцом хрупка, требует твёрдого и острого инструмента и осторожности, хорошо выдерживает крупную резьбу. Для столярных изделий необходимо использовать дуб в возрасте 150-200 лет.

Ясень

Плотность древесины составляет 690 кг/м3.

Ясень – род листопадных растений семейства маслиновых, который насчитывает около 70 видов. Растёт ясень одиночно или группами в смешанных лесах, часто вместе с дубом, реже с хвойными.

Это скромный сосед дуба, который почему-то не стал таким знаменитым, хотя заслуживает всяческих похвал. Не уступая ему по прочности и твёрдости, богатству текстуры, он существенно превосходит его по длительной стойкости к деформациям и ударной вязкости.  Поэтому он идеально подходит для изготовления лестниц, напольных покрытий и для других деталей интерьера. В настоящее время ясень всё больше входит в моду у мебельщиков и производителей паркета. О потребительских качествах можно сказать, что ясень при стандартном уходе служит долго и не преподносит никаких сюрпризов. Стоимость изделий из него близка  к стоимости изделий из дуба и бука.

Древесина ясеня, имеющая высокие физические и механические свойства, находит самое широкое применение. Из неё изготавливают облицовочный шпон, гнутую и резную мебель, перила и паркет, обшивку, рамы окон и диваны, охотничьи и боевые луки, спортивный инвентарь.

Бук

Плотность 660 кг/м3.

Бук  – второй по распространённости и ценности для человека род семейства буковых после дуба. Это листопадные деревья, стройные, колонновидные, высотой 45-50 м, диаметром ствола до 2 м. Буки растут до 350 лет, наиболее интенсивно  в возрасте 40-100 лет. Продолжительность жизни – свыше 500 лет.

Древесина бука белая с желтоватым или красноватым оттенком. Годичные слои хорошо видны. Старые деревья иногда имеют окрашенную в красно-коричневый цвет спелую древесину. Это не сказывается на качестве, напротив, такие деревья особенно ценятся мастерами-краснодеревщиками, но встречаются они достаточно редко. Цветовая гамма древесины бука довольно разнообразна – от розовой до белой. Чтобы убрать эту разноцветность и придать древесине более равномерный оттенок, а также сделать её более стабильной, для бука нужна предварительная пропарка. Если этого не делать, фактура древесины будет очень пёстрой.  По времени эта процедура занимает около трёх суток.

Бук обладает, пожалуй, самой высокой способностью к загибу, что широко использовалось при производстве гнутой мебели. Древесина хорошо обрабатывается, прекрасно отделывается, принимает различные лакокрасочные материалы.

Благодаря высокой износостойкости бук широко применяется для изготовления деревянных лестниц. Приятный тёплый оттенок является причиной того, что её часто используют и для раздельных мелких изделий.

Лёгкий розоватый оттенок бука вызывает ощущение тепла. Простая и благородная структура этого покрытия является прекрасным завершением любых интерьеров.

Берёза

Плотность древесины составляет 650 кг/м3.

Берёза получила своё название за белую кору. Это безъядровая порода. Древесина белая, с желтоватым или красноватым оттенком. Годичные слои заметны плохо. Сердцевинные лучи видны лишь на строго радиальных разрезах.

Область распространения берёзы очень широка – 2/3 площади всех лиственных лесов нашей страны.

Применяется берёза для изготовления фанеры и столярных плит, мебели, инвентаря, фурнитуры, токарных изделий, шпона. Древесина берёзы прекрасно тонируется, открывая практически неограниченные возможности для дизайна.

 

Лиственница

Плотность сибирской лиственницы составляет 620-725 кг/м3 при влажности до 12%.

Лиственница – род древесных растений семейства сосновых, одна из наиболее распространённых пород хвойных деревьев. Это единственный род  хвойных, у которых хвоя опадает на зиму.

Древесина  лиственницы характеризуется повышенной по сравнению с дубом прочностью. Кроме особой прочности и стойкости к внешним воздействиям она характеризуется хорошим цветом и структурой.

Обладая высокими физико-механическими свойствами, вместе с тем требует определённого технологического подхода при её обработке. Пильные полотна при пилении сильно засмаливаются. Она трудно обрабатывается обычным инструментом, но хорошо шлифуется и окрашивается. Длительное воздействие воды приводит к заметному повышению твёрдости.

Стоимость изделий или конструкций из лиственницы выше, чем из сосны, но изделия значительно долговечнее.

Сосна

Плотность сосны 520кг/м3.

Сосна распространена по всему северу России и большей части Сибири и образует как чистые леса, так и леса в смеси с елью и другими деревьями.

Живёт сосна до 600 лет и в зрелом возрасте достигает высоты 30-40 м. Ствол у неё прямой, ровный, его легко строгать и пилить. Древесина сосны ядровая, смолистая, малоупругая. В зависимости от особенностей условий произрастания дерева плотность и удельный вес древесины могут меняться. Сосна обыкновенная отличается широкой заболонью, снять которую не представляется возможным. Поэтому при тёплой погоде и сокотокев заболони,  который  идёт с весны по осень, бревно может посинеть. Поверхностная синева может наблюдаться даже в хорошо проветриваемых штабелях леса. Синева не изменяет механических свойств дерева, поэтому с ней можно успешно бороться. Для этих целей промышленностью выпускается ряд препаратов.

Древесина сосны мягкая и легко обрабатывается, не растрескивается при высыхании. Благодаря своему красивому цвету и чётко выраженной текстуре она находит широкое применение в производстве столярных изделий, в изготовлении художественных резных и токарных изделий.

Ель

Среднее значение плотности древесины ели при стандартной влажности 12% — 445 кг/м3.

Общая площадь еловых лесов в России составляет около 70 млн. га. Живёт ель 250-300 лет.

Древесина ели белая, со слабым желтоватым оттенком, малосмолистая.  Ель относится к породам малой плотности. По прочностным свойствам несколько уступает сосне. Гнётся несколько лучше, чем древесина сосны.

Ель – дерево исключительное по своим свойствам. Одним из таких свойств является музыкальность.  Из ели с древнейших времён делаю музыкальные инструменты, в том числе струнные. Новгородские гусли средневековой Руси чаще всего делали из ели. Древесина мягкая, лёгкая, употребляется как строительный материал (доски, брусья), для мелких поделок, для переработки в древесную массу. Используется для производства продуктов лесохимического производства – бумага, картон, целлюлоза. Применяется также в декоративном садоводстве и паркостроении.

0
2018-03-07T14:58:30+00:00