Микростроение древесины

Изучая строение древесины под микроскопом, можно увидеть, что основную ее массу составляют клетки веретенообразной формы, вытянутые вдоль ствола. Некоторое количество клеток вытянуто в горизонтальном направлении, т. е. поперек основных клеток (клетки сердцевинных лучей).

В древесине лиственных пород имеются мелкие и крупные сосуды, имеющие форму трубочек, идущих вдоль ствола. В растущем дереве по сосудам передвигается влага от корней к кроне. По распределению сосудов в поперечном сечении лиственные породы разделяют на кольцесосудистые (дуб, вяз, ясень и др.) и рассеяннососудистые (бук, граб, ольха, береза, осина и др.).

У хвойных пород сосудов нет, их функции выполняют удлиненные замкнутые клетки, называемые трахеидами. У большинства хвойных пород, преимущественно в слоях поздней древесины, расположены смоляные ходы — межклеточные пространства, заполненные смолой.

Крупные полые клетки, стенки которых пронизаны мелкими отверстиями, образуют древесные сосуды в виде овальных трубочек, идущих вдоль ствола.

Трахеиды весеннего слоя, веретенообразные клетки, вытянутые вдоль ствола, имеют широкую полость и тонкую стенку. Оболочки клеток имеют поры, через которые клетки сообщаются друг с другом.

Рис.3. Микроструктура древесины:

1 – годичный слой, 2 – сердцевинные лучи, 3 – вертикальный смоляной ход, 4 – ранние трахеиды, 5 – поздняя трахеида, 6 – окаймленная пора, 7 – лучевая трахеида, 8 – сосуды, 9 – крупный сосуд ранней древесины, 10 – мелкий сосуд поздней древесины, 11 – широкий сердцевинный луч, 12 – узкие сердцевинные лучи, 13 – либриформ, 14 – лестничная перфорация.

Клетки механической (опорной) ткани

Узкие клетки, вытянутые в длину с заостренными концами и сравнительно толстыми оболочками, образуют древесные волокна, называемые лнбриформ. Эти элементы равномерно распределены по годичному слою, плотно соединены между собой, что и придает лиственным породам необходимую прочность

Различают запасающие клетки — древесную и сающей ткани лучевую паренхиму. Древесная паренхима состоит из тонкостенных клеток шаровидной или кубической формы, располагающихся в древесине вертикальными рядами: в них создается запас питательных веществ.

В клеточной оболочке содержатся и другие природные полимеры — лигнин и гемицеллюлоза, которые размещаются преимущественно между микрофибриллами, а также небольшое количество неорганических веществ в виде солей щелочноземельных металлов.

Истинная плотность древесины всех деревьев изменяется незначительно, так как древесина состоит в основном из одного вещества — целлюлозы. Среднее значение истинной плотности древесины можно принять равным 1,54 г/см³.

Под плотностью материала понимают отношение его массы к объему. Измеряют плотность в килограммах, деленных на кубический метр. Плотность древесины в значительной степени зависит от ее влажности. Поэтому плотность древесины всегда пересчитывают, приводя к стандартному значению влажности (15 %). Определяют плотность древесины взвешиванием образцов стандартных размеров: 20х20х30 мм.

Таблица 1. Средняя плотность различных пород древесины, кг/м ³

Cредняя плотность древесины разных пород и даже древесины одной и той же породы колеблется в весьма широких пределах, поскольку строение и пористость растущего дерева зависят от почвы, климата и других природных условий. У большинства древесных пород в абсолютно сухом состоянии она меньше 1. г/см³. Пористость древесины изменяется в широких пределах (от 30 до 80 %)

Гигроскопичность и влажность. Древесина, имея волокнистое строение и большую пористость, обладает огромной внутренней поверхностью, которая легко сорбирует водяные пары из воздуха (гигроскопичность). Влажность, которую приобретает древесина в результате длительного нахождения на воздухе с постоянной температурой и влажностью, называется равновесной. Она достигается в тот момент, когда упругость паров над поверхностью древесины оказывается равной упругости паров окружающего ее воздуха. Между равновесной влажностью древесины и параметрами окружающего воздуха (относительная влажность и температура) существует зависимость, которая выражается диаграммой.

По содержанию влаги различают мокрую древесину— с влажностью до 100% и более; свежесрубленную — 35 % и выше; воздушно-сухую—15…20 %; комнатно-сухую — 8…12 % и абсолютно сухую древесину, высушенную до постоянной массы при температуре 103+2 °С. Стандартной принято считать влажность древесины 12 %..

Вода в древесине может находиться в трех состояниях — свободном, физически связанном и химически связанном. Свободная или капиллярная вода заполняет полости клеток и сосудов и межклеточные пространства. Физически связанная или гигроскопическая вода находится в стенках клеток и сосудов древесины в виде тончайших гидратных оболочек на поверхности мельчайших элементов, слагающих стенки клеток.

Влажность древесины, при которой стенки клеток насыщены водой (предельное содержание гигроскопической влаги), а полости и межклеточные пространства свободны от воды (отсутствие капиллярной воды), называют Е,% пределом гигроскопической влажности. Для древесины различных пород она колеблется от 23 до 35 % (в среднем 30 %) от массы сухой древесины.

Гигроскопическая вода, покрывая поверхность мельчайших элементов в стенках клеток водными оболочками, увеличивает и раздвигает их. При этом объем и масса древесины увеличивается, а прочность снижается. Свободная вода, накапливаясь в полостях клеток, существенно не изменяет расстояния между элементами древесины и поэтому не влияет на ее прочность и объем, увеличивая лишь массу, теплопроводность и теплоемкость.

Усушка, разбухание и коробление. Как уже отмечалось, изменение влажности древесины от нуля до предела гигроскопической влажности вызывает изменение ее линейных размеров и объема — усушку или разбухание, величина которых зависит от количества испарившейся или поглощенной ею влаги и направления волокон.

Рис.4. Коробление и усыхание древесины:

1 — сердцинная доска; 2 — боковые доски; 3 — горбыль

Вдоль волокон линейная усушка для большинства древесных пород не превышает 0,1 %, в радиальном направлении — 3…6 %, а в тангенциальном — 7…12 %.

Разница в усушке древесины в тангенциальном и радиальном направлениях и неравномерность высыхания сопровождается возникновением внутренних напряжений в древесине, что может вызвать ее коробление и растрескивание. Боковые края досок стремятся выгнуться в сторону выпуклости годовых слоев, а наибольшему короблению подвержены доски, выполненные из древесины, расположенной ближе к поверхности бревна, и широкие доски.

Стойкость к действию агрессивных сред: при длительном воздействии кислот и щелочей древесина медленно разрушается. В кислой среде древесина начинает разрушаться при рН<2. Слабощелочные растворы почти не разрушают древесину. В морской воде древесина сохраняется значительно хуже, чем в пресной (речной, озерной). В воде большой биологической агрессивности стойкость древесины низкая.

В древесине всех пород располагаются сердцевинные лучи, которые служат для перемещения влаги и питательных веществ в поперечном направлении и создания запаса этих веществ на зимнее время. У хвойных пород они обычно очень узки и видны только под микроскопом.

Под микроскопом можно видеть, что основой строения древесины является растительная клетка, состоящая из оболочки и внутренней полости, в которой находятся протоплазма с ядром и пластиды. Протоплазма — бесцветное слизистое вещество, напоминающее по виду яичный белок; состоит из органических и минеральных веществ. Ядро круглой или овальной формы занимает в клетках центральное место.

По химическому составу ядро сходно с протоплазмой, но отличается содержанием фосфора. Смесь вещества ядра более вязкая, чем протоплазмы. Рост дерева идет за счет деления ядра, а затем клетки в целом. Пластиды представляют собой более плотные мелкие зернышки чечевицеобразной или округлой формы.

Основную массу хвойных пород составляют трахеиды, которые выполняют механические и проводящие функции. Они расположены spanрадиальными рядами и представляют собой вытянутые клетки с косо срезанными концами. В хвойных породах в отличие от лиственных имеются также смоляные клетки, которые вырабатывают и хранят смолу, образуя смоляные ходы. Химический состав древесины. Древесная масса состоит из органических и минеральных веществ.

Клеточная оболочка — это прозрачная, эластичная и тонкая (до 0,001 мм) пленка. Она состоит из целлюлозы и лигнина и имеет отверстия — поры различных видов, через которые питательные вещества проникают из одной клетки в другую. Лиственные породы имеют более сложное строение, чем хвойные. Древесину лиственных пород составляют сосуды, древесные волокна, которые выполняют механические функции, волокна паренхимы и сердцевинные лучи.

Поиск по сайту: