Свойства сосны как древесины
Обновлено: 18.09.2024
В России насчитывается свыше 50 различных пород сосен, часть из которых культивируется особым образом. Не все виды пригодны для строительной сферы, наибольшей популярностью пользуются следующие сорта: сосна обыкновенная, гибкая, болотная, корейская и смолистая.
Качество бруска напрямую зависит от особенностей той местности, в которой вырастает дерево. В землях северной полосы естественным образом созданы наилучшие условия для произрастания деловых деревьев, которые по физико-механическим параметрам лучше всего подходят для применения в строительной сфере. Это ангарская сосна, карельская и архангельская.
Основная причина такой особенности северных земель заключается в климатических условиях: долгая морозная зима, быстротечное и сухое лето. Из-за этого создается интересный эффект: годовые кольца имеют между собой сверхмалое расстояние (меньше 2 мм). Расстояние у сосны, которая произрастает в природных условиях средней полосы, в несколько раз больше (достигает 10 мм).
Влажный теплый климат способствует увеличению межкольцевого расстояния, что приводит к рыхлости древесины в целом: прочность и теплоемкость у такого бруса будут ниже, чем у породы с небольшим расстоянием между годовыми кольцами, а процент усадки – выше. Склонность к растрескиванию у деревьев из средней полосы более высокая, чем у более северных пород.
Архангельская сосна усаживается на 3-4%, кировская и вологодская – на 4-6%, костромская – на 6-7%. Сосны из тверской, ярославской и смоленской областей могут потерять до 10% объема в процессе усадки. Следовательно, в процессе выбора сырья для постройки нужно принимать во внимание географические особенности.
От места произрастания зависит и цвет ядра. На сухой почве растет дерево с ядром красноватого оттенка и мелкослойной древесиной повышенной плотности. Такую сосну называют кондовой, ее ценность в области строительства очень велика. Деревья с желтоватым ядром и менее плотной древесиной с крупными слоями растут на почвах повышенной плодородности. Это мяндовые сосны, они уступают кондовым по целому ряду механических свойств и в целом имеют меньшую ценность.
Стройматериал, получаемый из сосен, обладает средней плотностью и высоким уровнем устойчивости к гниению и грибковым поражениям. Материал довольно прочен, легко поддается обработке. В строительной сфере имеет высокую ценность благодаря относительно небольшому количеству сучков и незначительному изменению диаметра по всей длине.
Древесина сосны в поперечном разрезе
Слои годичных колец у сосновых пород четко заметны на срезах под любым углом, граница между древесиной ранней и поздней выражена ярко, сердцевинные лучи не наблюдаются. Наружный древесный слой широкий, его цвет варьируется от желтого до розоватого. Смоляные ходы сосредоточены в основном в поздней древесине.
Сосновое ядро на вид легко отличить от наружного слоя (в отличие от ели, пихты). Наружные слои (от 2 до 20 см) светлые, с желтоватым или светло-красным оттенком. Пока срез свежий, ядро красновато-желтое, с течением времени этот цвет трансформируется в красно-коричневый. Визуально четко различимы годичные кольца, их размер находится в сильной зависимости от того, какие климатические условия сопровождали рост дерева. Так, средняя ширина годичных колец составляет 3 мм при общем разбросе от 1 до 10 мм. Поздняя древесина имеет более темный цвет. Визуально заметны смоляные каналы.
После атмосферной сушки в сосновом пиломатериале остается 12-15% влаги, показатель средней плотности при этом составляет 520 кг/м3, что делает породу одной из наиболее тяжелых среди хвойных. Происхождение дерева оказывает большое влияние на механические свойства бруса, поэтому разброс показателей широк. Если сосна произрастает на хорошо увлажненной почве, ширина годичных колец довольно велика, а процент поздней древесины невелик. Увеличивается плотность материала, а механические качества переходят на более низкий уровень.
Средние показатели породы свидетельствуют о том, что сосна более пригодна для использования в строительстве, чем ель. В пользу сосны говорит и относительно низкая склонность к деформации, а также хорошая вязкость.
Брус из ядра имеет невысокие или средние показатели устойчивости к грибковым разрушениям. Из-за этого при эксплуатации необработанной доски должен быть исключен контакт с водой и землей; допустимо использование при создании несущих частей зданий. Ядровая сосна слабо подвержена негативному воздействию паразитов-древоточцев (усач домовый, мебельный). Заболонь же является легкой добычей как для насекомых, так и для грибов. Если планируется применение бруса для наружной отделки, должна быть проведена специальная обработка защитными составами. Наружные слои древесины с повышенной концентрацией влаги (от 25%) легко подвергается воздействию древесной сини и из-за этого теряет привлекательный внешний вид.
Применение
Сосна великолепно удерживает крепежный материал (шурупы, гвозди), легко поддается обработке фрезером, фуганком и рубанком, хорошо склеивается. Обработка морилкой и краской проста и удобна, несмотря на то, что сосновый материал содержит довольно большое количество смолы.
Пиломатериалы из сосны
Формы, в которых сосна поступает на потребительский рынок: кругляк, пиломатериал, шпон. Из сосновой доски делают фанеру, древесно-стружечную плиту. Хвойные породы деревьев, в том числе сосна, служат сырьем для бумажно-целлюлозных комбинатов. Интересный факт: в Германии невозможно себе представить изготовление бумаги без участия сосновых деревьев, так как производство налажено через сульфитный процесс (из экологических соображений). Из сосновых получаются бумажные материалы высокого качества, так как волокна древесины относительно длинные, если сравнивать с брусом лиственных пород, и поэтому легче поддаются перекручиванию.
Сосна широко распространена как материал для стройки и создания разнообразных конструкций, например, каркасов стен и крыш, а также для внутренней и внешней отделки. Из нее делают перила и лестницы, обшивку внутренних стен помещения, опорные балки для стен, окон и дверей, потолков, ворот. Пропитанная специальным составом против гниения доска используется для внешней отделки фасадов и для покрытия террас, в садово-ландшафтном дизайне и в производстве детских игрушек. Из импрегнированной древесины делают шпалы, мачты, сваи (в том числе для постройки плотин и портов).
В мебельном производстве сосновый материал занимает особое место, он используется не только в виде цельной древесины, но и в видоизмененном состоянии (древесно-стружечная плита). Из соснового бруса изготавливают простые предметы мебели, а шпон идет на дизайнерские элементы отделки. Также из сосны производят древесную вату, ящики и бочки, контейнеры и разного вида емкости.
Сосновые дрова ценятся весьма высоко благодаря теплоте сгорания 4,4 кВт?ч/кг (1700 кВт?ч/м?). В этом качестве сосновый материал используется в качестве дров для бытовых отопительных печей. Кроме того, из сосновых опилок делают брикеты и капсулы для специальных систем. Остатки стружки, которые в больших количествах образуются на лесопильном производстве, пользуются большим спросом на способных к работе с биологическими отходами электростанциях.
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.
| 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.
Древесина сосны — востребованный строительный материал. Его используют при строительстве домов, бань, нашел он свое применение в мебельном производстве и кораблестроении. В природе существует несколько разновидностей этого дерева, каждая обладает своими отличительными эксплуатационными характеристиками. В России распространена сосна обыкновенная.
Характеристики и свойства
Сосна — высокое хвойное дерево с прямостоячим стволом, достигающим в высоту 30–50 м и в диаметре 70–100 см, некоторые деревья вырастают до 70 м. Ежегодный прирост составляет 1 м. Живет сосна 300–400 лет. Цвет древесины варьируется от светло-желтого до буро-оранжевого, заболонь светлее ядра. Влажность в ядре соответствует 33%, в заболони — 100–120%. Древесина сосны имеет смоляные ходы.
Благодаря высокой влагопроницаемости сосновое дерево легко поддается обработке антисептиками, антипиренами и другими защитными пропитками. Важной характеристикой древесины является ее устойчивость к растрескиванию и короблению в процессе эксплуатации. Основные технико-эксплуатационные характеристики сосны — модуль упругости, удельный вес 1 куб. м, уровень естественной влажности, объемная масса, прочность и плотность – зависят от породы дерева и места ее произрастания.
Состав и строение
Породы сосны, выращенные на севере, несколько отличаются от своих южных собратьев — именно их древесина получила распространение при строительстве. Описание физических и механических характеристик сырья соответствуют всем основным требованиям, предъявляемым к стройматериалам: они обладают высокой прочностью и стойкостью к действию насекомых-вредителей.
В середине ствола находится тонкая сердцевина, на срезе она выглядит как круг неправильной формы. Этот слой состоит из клеток паренхимы с одревесневшими стенками. Древесина состоит из ровных волокон, в нее входят трахеиды, смоляные ходы и сердцевинные лучи. Весь ствол по вертикали пронизан тонкими трахеидами, они обеспечивают доставку воды от корней к кроне. Толстостенных сосудов сосновая древесина лишена.
Ядро свежесрубленного дерева имеет меньший параметр влажности, нежели заболонь. Его функция, в основном, механическая — оно отвечает за устойчивость ствола. На срезе хорошо различимы годовые кольца, при этом более поздние слои темнее молодых.
Сорта
В зависимости от качества древесины выделяют несколько основных сортов.
- Отборная сосна — материал высокой категории. В нем нет ссохшихся и гнилых сучков, признаков поражения грибком и плесенью, коробления и видимой непараллельности граней. Допускается присутствие здоровых сросшихся сучков.
- Первый сорт — древесина правильной геометрической формы. В сравнении с отборным сортом чуть увеличено допустимое присутствие здоровых сучков, возможно наличие незначительного числа торцевых трещин и крена в пределах 20% от всей площади материала.
- Второй сорт — довольно дешевый материал, который отличается большим наклоном волокна, чем материал первого сорта, и присутствием единичных смоляных кармашков. Возможно наличие небольших синеватых пятен и легкое изменение окраски вследствие поражения грибком. Такую доску используют при изготовлении строительных лесов, обрешетки и опалубки.
- Третий сорт. Возможен незначительный крен, допускается двойная сердцевина, а число смоляных кармашков увеличено до 4 единиц на погонный метр. Допускается наличие червоточин и некоторого количества загнивших табачных сучков — их объем не должен превышать 50% от количества здоровых. Могут присутствовать сквозные и пластевые трещины. Это древесина низкого качества, она имеет ограниченное использование: для изготовления тары, поддонов и временных навесов.
- Четвертый сорт. Число червоточин увеличивается до 6 единиц на погонный метр, доля гнили — до 10%. Допускается острый и тупой обзол, а также покоробленность по кромке.
- Пятый сорт — древесина самого низкого качества с большим количеством дефектов. Используется преимущественно на топливо.
Плотность
Сосну относят к среднетвердым и среднеплотным сортам древесины, при этом она отличается высокой прочностью — при сжатии материала вдоль линии волокон максимальный предел прочности соответствует 440 г/см 2. Материал практически не поддается изгибу, обладает низкой сопротивляемостью раскалыванию.
Плотность древесины сосны невысока, при уровне естественной влажности до 12% она варьируется в диапазоне от 500 до 520 кг/м3. Предел плотности соответствует 350–800 кг/м3. Условная плотность материала, рассчитанная по специальным формулам, прямо зависит от места произрастания дерева. Так, максимальный параметр рассчитан для сосны, растущей в болотистой местности в составе одиночных посадок.
Материал отличается высокими показателями водо- и воздухопроницаемости. У сосны разных пород эти показатели различаются. Самыми лучшими характеристиками обладает северное дерево. Его годовые кольца располагаются на расстоянии не более 2 мм друг от друга, древесина менее рыхлая и более плотная, ее усадка минимальна.
Что касается теплопроводности, то по этому показателю сосна во многом опережает металлы, в том числе алюминий, и приближается к поливинилхлориду. Именно поэтому окна, выполненные из древесины сосны, по способности удерживать тепло в помещении существенно превосходят блоки, выполненные из металлопрофиля.
Масса одного кубометра сырой сосны составляет примерно 890 кг, сухой — 470 кг. Этот параметр прямо зависит от уровня естественной влажности. Следует иметь в виду, что в разное время заготовки древесины этот показатель может различаться: в утренние часы он на 20–30% выше среднего, а в дневные приближается к минимальной отметке.
Текстура и цвет
Ядро свежеспиленной сосны имеет выраженный розовый отлив. Основной цвет зависит от породы сосны, места произрастания и возраста. Структура взрослого дерева однообразная, для нее характерна высокая прочность и низкая упругость. Волокна прямые. Специалисты относят сосну всех видов к средне-грубым породам дерева.
В процессе подсушивания пиломатериал приобретает красновато-коричневый оттенок, ядро становится темнее. Древесина взрослого дерева всегда темнее древесины молодого.
Обработка
Благодаря смолам древесина сосны не боится грибков, плесени и насекомых-вредителей. По смолистости выделяют материал 2 видов:
- смолка — с повышенным содержанием смолы;
- сухощепка (дубица) — с пониженным количеством смол.
Смолистые сосны не рекомендованы для применения в столярном деле, поскольку вязкая смола прилипает к инструменту и существенно затрудняет строгание и пиление. При обработке такую древесину нужно предварительно обессмолить, для этого используют спиртовые растворы, щелочные составы, бензин или ацетон.
Сухощепка, напротив, легко подвергается резке, распилу и строганию, ее можно красить. Для обработки такого материала используются механические и ручные инструменты: фуганок, рубанок и другие. Вдоль линии направления волокон такое дерево строгается легко, а вот поперек — с трудом, в этом случае лучше прибегнуть к распиливанию. Сухощепку можно шлифовать и склеивать, любые крепежи на ней держатся надежно.
Высокая смолистость делает материал склонным к горению, поэтому перед использованием в строительно-отделочных работах такую сосну нужно обрабатывать антипиренами.
При окрашивании на поверхности могут появиться пятна. Чтобы избежать этого эффекта, доску следует предварительно тщательно просушить, а для работы использовать краски и лаки самого высокого качества.
Сравнение с другими типами древесины
Древесина сосны похожа на еловую, но сучков в ней намного меньше. Кроме того, сосна отличается полосатой структурой, на месте спила четко видны годичные кольца, а сердцевинные лучи, напротив, почти незаметны. Сосновая древесина прочная и плотная, как лиственница, но при этом легкая и довольно мягкая. Высокая смолистость делает ее устойчивой к осадкам, действию паразитов и грибков.
Сосновая древесина легче, чем древесина других деревьев. Она проще поддается обработке, чем кедр.
Важным преимуществом сосны считается ее низкая стоимость. За счет того, что это дерево произрастает повсеместно, транспортные расходы сводятся к минимуму, и поэтому общая себестоимость строительных работ сокращается. К плюсам также можно отнести выраженный хвойный аромат, который оказывает благотворное воздействие на нервную, дыхательную и сердечно-сосудистую системы.
Сферы применения
Среди всех видов пиломатериалов сосна пользуется наибольшим спросом в народном хозяйстве. Причины такой популярности очевидны: надежность и низкая, в сравнении с лиственными породами, цена.
Как материал
Сосна является ценным материалом, который часто используется при строительстве жилых домов, хозяйственных построек и бань. Ее высокий прямой ствол с незначительным количеством сучков подходит для изготовления оцилиндрованных брусьев и бревен. Стойкость к гниению и действию паразитов выгодно отличает материал от елового. Однако для внутренней отделки предпочтение лучше отдать последней, ее смолистость ниже.
Плотность и прочность соснового дерева позволяет использовать ее для изготовления балок, стропил, свай, деревянных опор и других каркасных конструкций. Низкая теплопроводность сосны обеспечивает поддержание в помещении благоприятного температурного фона. Кроме того, в домах из этого материала отмечается высокий уровень звукоизоляции. Сосновый материал также используют для монтажа черновых полов и при внутренней облицовке жилых помещений.
Как топливо
Параметр теплового сгорания древесины соответствует 4,4 кВт•ч/кг или 1700 кВт•ч/м 3. Это делает возможным ее использование в качестве топлива — в виде дров для домашних печей и топливных брикетов. Отходы лесопроизводства при заготовке сосны широко используются на электро- и тепловых станциях, работающих на биоотходах для выработки энергии.
Сосна с древних времен считалась, в культуре славян запада волшебной. По сей день можно встретить в деревнях, вазу с сосновой веткой. Считалось, что сосна символизирует неиссякаемый поток жизненной энергии.
Сосна относится к роду хвойных деревьев.Всего известно порядка ста тридцати видов сосны. Латинское название переводится на смола. Сосна это вечнозеленое дерево, содержащее в себе большое количество смолы. Самым распространенным видом в России является сосна обыкновенная.
Сосна это самый используемый вид древесины в России. Порядка 30% от всех видов древесины, которую используют в нашей стране это сосна. А в мире поделок и других видов изделий из ценных пород дерева сосна занимает более половины рынка древесины.
Свойства древесины сосны:
- Смолистость
- Прочность
- Твердость
Ядро древесины сосны более яркой окраски,нежели заболонь.
Содержащуюся в сосне смолу используют для производства канифоли. Канифоль, в свою очередь используют для изготовления лаков, используются при паянии, для протирки струн музыкальных инструментов.
Смола, которая окаменела по прошествии многих лет называется янтарем.
Древесина сосны устойчива к нападениям насекомыми, к поражению грибками и гниению. Годичные кольца древесины достаточно ярко выражены.
Древесина сосны стойка к деформации,обладает хорошей вязкостью. Благодаря вязкости, древесина отлично удерживает крепеж (гвозди, шурупы).
С сосной, в столярном деле, работать очень хорошо, приятно. Легко поддается резке, обработке рубанком, фуганком,хорошо склеивается.
Сосна широко используется при строительстве домов, для внешней и внутренней отделки,а также в изготовлении лестниц, окон,дверей, опорных столбов. Также, широко применение древесины сосны в ландшафте,в изготовлении игрушек.
Также, из сосны изготавливают бочки,контейнеры, ящики и другие, различные емкости. Из сосны изготавливают мебель.
Дрова из древесины сосны имеют высокую теплоту сгорания. Из опилок сосны изготавливают брикеты для печей.
Из прошедшей определенную обработку,импрегнированной сосны изготавливают мачты кораблей, шпалы для железных дорог, сваи и плотины.
После сушки, древесина сосны остается тяжелой. Это из-за того, что для возможности применения сосны в работе, подходит древесина, влажность которой, после сушки составляет более 10%. Средняя плотность древесины, при этом, более500 кг/м3
Посмотрите интересное видео о свойствах древесины сосны обыкновенной.
В российской истории с сосной связан один любопытный случай. В начале XVIII века на Васильевском острове на Неве был густой сосновый бор. Петр I увидел в этом лесу сосну, боковой сук которой изогнулся и врастал в ствол. Царь велел срубить удивительное дерево – оно стало первым экспонатом учрежденной им Кунсткамеры, музея диковин.
Цвет - важнейшее свойство древесины, определяемое тремя факторами: цветовым тоном, чистотой и светлотой материала. Цветовой тон - это длина волны чистого спектрального цвета. Для ядровой древесины она равна 581,1 нм, тогда как для заболони - 579,0 нм. Чистота цвета ядровой древесины составляет 51,6 %, а заболонной части - 47,0 %. Светлота (или коэффициент отражения) древесины ядровой части - 49,0 %, заболонной части - 68,6 %. Заболонь сосны после попадания в речную воду иногда приобретает желтую окраску. У сосновой древесины красивая текстура, образующаяся вследствие перерезания анатомических элементов. Выразительный рисунок обусловлен различиями в окраске ранней и поздней древесины и наличием заболонной части и ядра. Ультрафиолетовое излучение вызывает свечение - люминесценцию некоторых веществ. Этот показатель называют интенсивностью свечения (коэффициентом яркости), у древесины сосны она составляет 17 %.
Макроструктура. Сосна - это порода с резким различием строения ранней и поздней зон годичных слоев древесины. Ранняя зона годичного слоя светлая и значительно менее плотная, чем темная, поздняя, зона. Именно поэтому сосну относят к породам с малой равноплотностью. Количество годичных слоев у деревьев, растущих на севере европейской части России, в 1 см может варьировать от 4 до 11,8, и этот показатель зависит от состава почвы и влажности. Древесина с большим количеством годичных слоев в 1 см будет обладать большей плотностью, а значит, и более высокими прочностными свойствами по сравнению с древесиной с меньшим количеством годичных слоев. Среди сосен, растущих на севере европейской части страны, деревьев с поздней древесиной 26 %. Для сравнения: в Западной Сибири эти показатели 6,9 и 29 % соответственно, в Восточной Сибири - 11,2 и 27 % соответственно. У сосны, растущей в Ленинградской области, среднегодовая влажность заболони 112 %, а влажность ядра 33 %. Влажность коры сосны в свежесрубленном состоянии 120 %.
Древесина сосны обладает анизотропными свойствами (неодинаковыми в разных направлениях). Так, например, в тангенциальном направлении древесина подвержена усушке в 1,5-2 раза больше, чем в радиальном. Тангенциальная усушка поздних и ранних зон заболонной древесины составляет 9,2 и 5,5 % соответственно. А усушка поздних и ранних зон заболонной древесины в этом же направлении - 8,5 %. Коэффициенты усушки и разбухания для древесины сосны составляют: по объему - 0,44 и 0,51 %; по радиальному направлению - 0,17 и 0,18 %, по тангенциальному - 0,28 и 0,31 % соответственно.
Древесина сосны обладает и адсорбционными свойствами. Кроме адсорбции в микрокапиллярах клеточной стенки, происходит конденсация паров воды. Сорбционная способность древесины сосны в большей мере выражена у гемицеллюлоз, содержащихся в ее составе, слабее - у целлюлозы, еще слабее у лигнина. Максимальная влажность древесины сосны при водопоглощении - 185 %.
Средняя плотность древесинного вещества в абсолютно сухом состоянии у заболони сосны - 540 кг/м, а ядровой древесины - 620 кг/м. Средняя плотность древесинного вещества при влажности 12 % составляет 505 кг/ м. Средняя плотность древесинного вещества в абсолютно сухом состоянии равна 480 кг/м. Базисная плотность древесины сосны - 415 кг/м.
Сосна относится к породам с низкой плотностью древесины. Для сравнения: породы средней плотности (550-740 кг/ м) - лиственница, тис, береза повислая и др.; породы с высокой плотностью древесины (более 750 кг/м) - акация белая, дуб каштанолистный, фисташка и самшит. Проницаемость древесины для газов в радиальном направлении больше, чем в тангенциальном, в 2-5 раз. У ядра сосны весьма невысокая воздухопроницаемость, в 10-15 раз меньше, чем у заболони.
Тепловые и акустические свойства древесины сосны
Теплопроводность древесины сосны в тангенциальном направлении - 0,53 Вт/(м•ºС). В радиальном направлении этот показатель несколько меньше. При нагревании древесина расширяется. Вследствие анизотропии расширение по разным направлениям будет разным. Наименьший коэффициент линейного расширения в направлении вдоль волокон (α'||) составляет 4,2 × 10-6 1/ºС. Средний коэффициент линейного расширения в радиальном направлении (α'r) равен 15,0 × 10-6 1/°С. Наибольший коэффициент линейного расширения в тангенциальном направлении (α't) - 29,0 × 10-6 1/°С.
У сухой сосновой древесины очень низкая электропроводность. Удельное объемное сопротивление древесины в абсолютно сухом состоянии составляет 2,3 × 1015 Ом∙см поперек волокон и 1,8 × 1015 Ом∙см - вдоль волокон.
Способность древесины отражать и проводить звук называется акустическим сопротивлением. В случае комнатно-сухой древесины вдоль волокон оно составляет 2,8 × 103 Па•с/м. Для сравнения: акустическое сопротивление древесины лиственницы 3,3 × 103 Па•с/м, воздуха - 429 Па∙с/м, а стали - 395 × 105 Па•с/м. Скорость распространения звука в комнатно-сухой древесине сосны при продольных колебаниях составляет 5360 м/с. Коэффициент звукового поглощения сосновой перегородки толщиной 19 мм в диапазоне частот от 100 до 4000 Гц находится в пределах 0,081-0,110.
Механические свойства древесины сосны
Таблица. Основные механические свойства древесины сосны
Предел прочности древесины сосны при сжатии вдоль волокон при влажности 12 % (нормальной) составляет 46 МПа, а при 30 % и более - 21 МПа (см. таблицу). Для сравнения: предел прочности древесины лиственницы - 62 и 25 %, тополей - 40 и 17 % соответственно.
Сосна относится к группе пород с мягкой древесиной. У поздней древесины (105,4 МПа) твердость значительно выше, чем у ранней (20,6 МПа). Ударная твердость древесины сосны при влажности 12 % составляет 0,72 Дж/см, при влажности древесины 30 % и выше - 0,55 Дж/см.
Износостойкость древесины сосны, или способность сопротивляться постепенному разрушению ее поверхностных зон при трении от воздействия абразивных элементов или микронеровностей более твердого тела в поперечном, радиальном и тангенциальном направлениях, составляет: 0,12 , 0,31 и 0,28 мм соответственно.
Способность древесины удерживать крепления напрямую зависит от плотности. Так, сопротивление выдергиванию гвоздя или шурупа древесины граба (плотность 730 кг/м) требует усилий примерно в четыре раза больших, чем в случае древесины сосны (плотность 440 кг/м).
Древесина сосны обладает небольшой способностью к загибу, она плохо гнется. Сопротивление раскалыванию относительно невелико и составляет при нормальной влажности (12 %) в радиальной и тангенциальной плоскостях 11,5 и 11,3 Н/мм соответственно. При влажности 30 % и выше это этот показатель падает до 7,2 и 7,1 Н/мм в радиальной и тангенциальной плоскостях соответственно.
Свойства древесины сосны в комлевой и вершинной частях неодинаковы. Например, плотность уменьшается в направлении снизу вверх и возрастает от центра к периферической части как для ядровой, так и для заболонной зон древесины. Ширина годичных колец тесно связана с физико-механическими свойствами древесины. Чем больше годичных колец в одном сантиметре (их число может варьировать от 3 до 25 в зависимости от условий произрастания), тем выше прочностные свойства древесины.
Характеристики древесины сосны позволяют создавать изделия или конструкции высокой прочности и жесткости при малой массе. Например, в транспортном машиностроении, авиа- и судостроении, строительстве и производстве некоторых музыкальных инструментов.
Основной областью применения сосновой древесины является изготовление пиловочных материалов. При прочих равных условиях важнейшим условием получения качественных пиломатериалов являются режимы сушки. Чем интенсивнее процесс сушки, тем выше остаточное напряжение в древесине. Так, после атмосферной сушки сосновых пиломатериалов сжимающие напряжения в поверхностных зонах не превышают 0,5 МПа, а растягивающие во внутренней зоне - 0,2 МПа. После камерной сушки напряжение в поверхностных и внутренней зонах сосновых сортиментов могут доходить до 4,4 и 1,7 МПа соответственно.
Кладезь
Для производства ряда веществ в промышленности используют продукты, вырабатываемые выделительными или секреторными системами сосны. Надрезами, наносимыми при подсочке на стволе дерева, вскрываются мельчайшие анатомические структуры: ходы, полости, содержащие эти продукты. Под действием внутреннего давления они выходят на поверхность ствола, и их собирают в жидком или затвердевшем виде. Продукцию подсочки можно подразделить на два типа: терпеноидные соединения и вещества углеводной группы. Углеводные продукты - полисахаридные камеди и сахаристые соки - находят промышленное применение в пищевом производстве. Наиболее ценную часть продукции подсочки образуют терпеноидные выделения. Среди них содержащие каучук латексы, гуттаперча и смолы, эфирные масла, спирты, альдегиды, кетоны и др. При переработке живицы на канифольно-терпентинных заводах получают основные виды продукции: скипидар и канифоль. Скипидар в качестве растворителя используется при производстве масляных и художественных красок, лаков, вакс, мастик, в медицинских целях. При разделении скипидара на фракции получают камфору, терпингидрат, продукты для парфюмерной промышленности, сырье для синтеза полиэфирных волокон - лавсана, терелена. Канифоль используется в качестве добавки к резине для придания ей эластичности и морозостойкости, для синтеза каучука, в производстве гербицидов и флотоагентов. Кроме того, это основа для кожзаменителей, эмульгаторов, пластических масс, изоляционных материалов для проводов, резины для автомобильных шин, лаков, красок.
В лечебных целях применяют сосновые почки, хвою, а также живицу, которая обладает многими целебными свойствами. Например, оказывает противомикробное действие. Продуктами переработки скипидара и канифоли являются креолин, различные медицинские мази, витамины А и Е. Сосновые почки (молодые побеги в самом начале роста), которые содержат смолу, витамин С, эфирное масло, дубильные вещества, минеральные соли, собирают с октября по май. Отвар сосновых почек оказывает отхаркивающее, мочегонное, дезинфицирующее действие. Его используют для ингаляций и полосканий при воспалительных заболеваниях верхних дыхательных путей. Из свежей сосновой хвои весной готовят витаминный отвар. Его также добавляют в ванны, назначаемые при нервных расстройствах и заболеваниях сердечно-сосудистой системы.
Читайте также: