Самые твёрдые породы дерева. свойства древесины, секреты применения

Самые долговечные сорта древесины

Изделия из натурального дерева красивы и пользуются популярностью. Пожалуй, единственное, что может остановить покупателя — это малый срок службы облицовки или изделия из дерева в сравнении с полимерными материалами. Спешим обнадежить скептиков: изделия из дерева могут служить веками! Тому подтверждение — многочисленные аристократические замки, деревянная мебель, обшивка и декоративные панели, которые при грамотном уходе сохраняют свой первозданный вид уже более столетия!

Жизнь изделия продлевает не только обработка и пропитка защитными составами, но и выбор соответствующего данным условиям эксплуатации сорта древесины, температурный режим и периодический уход.

Какие сорта древесины дольше служат? Как правило, твёрдые: они меньше подвергаются механической деформации, хотя остаются требовательными к условиям просушки и уровня влажности.

Особенно важен подбор твёрдой древесины для узлов с высокой механической нагрузкой и опасностью повреждений: ступени лестниц, опорные балки, массивная доска для пола.

Какие сорта древесины в наших широтах наиболее твёрдые и прочные?

Оговоримся сразу, что самыми прочными среди древесных пород в мире являются южноамериканская ятоба, сукупира родом из тех же широт, африканская мутения, мербау, канадский клён и австралийская ярра.

Среди пород древесины в наших краях самыми прочными и твёрдыми считаются:

• Акация. Существует много разновидностей прочного и долговечного дерева. Используется в строительстве, для производства музыкальных инструментов, частей оружия и т.п. Цвет от светло-коричневого до красно-коричневого, прожилки тёмные, хорошо видны. Показатели плотности — 650-1050 кг/куб.м., твёрдость по Бринеллю — от 3,5 до 5,4.
• Ясень — твёрдый и эластичный, но требует особых условий сушки, т.к. склонен к растрескиванию. Цвет светло-желтый, на срезе текстура ярко выражена. Показатели плотности — 700кг/куб.м., твёрдость по шкале Бринелля 4,0-4,1. Средняя высота ясеня — 30 метров, максимальная — 60, диаметр ствола до 1 м., поэтому ясень позволяет получать строительные балки и облицовочную доску большой длины.
• Дуб дальневосточный — популярный вариант для внутренней и наружной облицовки, изготовления мебели, паркетной доски. Плотность — 700 кг/куб.м., твёрдость — 3,7-3,9. Оттенок древесины более-менее ровный, светло-коричневый с желтизной, красивый, рисунок не слишком контрастен. Со временем древесина дуба очень красиво темнеет. Чувствителен к условиям сушки.
• Орех. Применяется больше для декоративных целей: мебель, музыкальные инструменты и т.п. Плотность составляет 600-650 кг\куб.м., твёрдость достигает 5. Древесина устойчива к деформации при сушке. Цветовая гамма коричнево-серая.
• Лиственница сибирская. Знаменита, кроме прочности, своей исключительной стойкостью к влаге и грибку. Средняя плотность составляет 560-600 кг/куб.м., плотность — 4-7 по Бринеллю. Идеальна для наружной отделки и службы в условиях высокой влажности и под водой. Цвет ствола по срезу неоднороден, ядро темнее заболони: от светло-коричневого до красно-коричневого.

В ассортименте компании Байкал Лес широкий выбор пиломатериалов и профильных изделий из ясеня, дуба и лиственницы.

Что делают из твердого дерева?

Твердые деревья применяются во многих областях, в зависимости от породы. Так из бразильской вишни, которую называют ятоба, изготавливают трости, кии для бильярда, мебель, паркет. А вот в кораблестроении эту древесину не используют, так как она портится в морской воде.

Паркет и мебель из бразильской вишни

Древесина акации имеет желтый оттенок. Она была известна еще краснодеревщикам, так как не гниет и не изнашивается. Из древесины акации делают паркет, считающийся прочнее дубового, причем с годами он становится красивее.
Древесину марбау, благодаря ее повышенной твердости, используют во время строительства общественных зданий, а так же делают из нее паркет. Она используется при оформлении влажных помещений, так как не боится воды.

Древесина марбау не только очень прочная, но и влагостойкая

Из прочной древесины ясеня ранее изготавливали не только орудия охоты, но и боевые орудия, делали копья и дубинки. Известно, что при обработке паром древесины бука, она легко гнется. Это свойство незаменимо при изготовлении мебели округлой формы, в том числе венских стульев. Из бука производят приклады ружей, ткацкие челноки и даже музыкальные инструменты. Кроме того, из бука делают фанеру и тару, известно о буковом паркете и измерительных инструментах.

Древесные породы

В природе существует множество древесных пород, имеющих различные свойства, применяемые в разных сферах промышленности. Чтобы правильно выбрать нужную породу дерева, необходимо знать особенности каждой из них.

Разные виды древесины отличаются один от другого по цвету. Цвет зависит от нескольких факторов: породы дерева, возраста, скорости роста, а яркость цвета — от количества содержащихся в нем красящих веществ. Заболонь дерева имеет более светлый оттенок, чем ядро. Заболонью называют внешнюю часть дерева с живыми клетками. Ядровая часть дерева всегда более темная, где сконцентрировано основное количество дубильных веществ и смол. Ядровые породы деревьев имеют темную древесину, а заболонные – светлую. К ядровым относятся такие распространенные породы деревьев: лиственница, сосна, ясень и другие. У заболонных пород ядровый слой очень узкий и по цвету мало отличается от заболони. К таким породам относится береза, груша, липа, бук, граб и ольха. У клена, ясеня и граба очень светлая древесина, а у березы — белая. В основном из этих пород изготавливают паркетную доску. Желтую древесину имеет самшит. Используется в художественных и декоративных целях. Сосновая древесина при старении приобретает серый оттенок.

Из хвойных пород изготавливают пиломатериалы и другие строительные компоненты, так как они обладают легкой структурой, удобной для обработки. Самой легкой из них является пихта. Большинство используемых хвойных пород, произрастают в нашей местности, поэтому покупателю предоставляется широкий выбор дерева для различных целей по приемлемым ценам.

Самой легкой в мире является древесина бальсы. Она растет в лесах Южной Америки. Использовалось индейцами для изготовления плотов. Оно растет настолько быстро, что не имеет годичных колец. Его структура состоит из сплошной клетчатки, наполненной водой. После просушки древесина стает тверже дубовой, а вес составляет 120 г на 1 куб.м., что в два раза легче коры пробкового дерева. Бальсу используют в самолето- и кораблестроении, также это отличный изоляционный материал.

Змеиное дерево или снейквуд – самое тяжелое и твердое дерево в мире. Произрастает в Гвиане, Гайане и Суринаме. Его плотность составляет 1300 кг на 1 куб.м. Из снейквуда изготавливают декоративные поделки высочайшего качества, ручки для ножей, зонтов, смычки и луки для стрельбы. Материал из этого растения трудно поддается обработке из-за своей твердости, но дает хороший результат при отделке и полировке.

Лиственные породы успешно используются для производства различных видов мебели. Они имеют более темную древесину, широкую палитру цветов, успешно используемую в дизайне элементов мебели и декора.

Качество любого изделия, изготовленного из дерева, зависит от уровня твердости используемого материала. Чем тверже материал, тем выше его износостойкость. Уровень твердости определяется методом Бриннеля. Для этого в поверхность заготовки вдавливают металлический шарик диаметром 10 мм с силой 100 кг. Результат определяется по диаметру углубления и типу деформации. Чем выше показатель коэффициента твердости, тем крепче и тверже порода дерева.

Мягкая древесина

Мягкие сорта древесины с коэффициентом до 40 МПа имеют такие известные лиственные растения: липа, тополь, каштан. Хвойные: ель, сосна, пихта. Все они используются в строительстве, хорошо обрабатываются, из них сооружают стропильные конструкции, изготовляют мебель, окна, двери, мелкие декоративные изделия.

Твердая древесина

Коэффициент твердости от 40.1 МПа до 80 МПа имеют твердые породы, а выше 80 МПа – очень твердые породы древесины. Вершину твердости среди лиственных пород занимает дерево ятоб, растущее в лесах Южной Америки. Дерево имеет кирпично-красный цвет при распиле. Из него производят мебель, паркет, мелкие элементы интерьера. За ятобом по твердости следует сукупира, ярра амазонская, мутения, орех грецкий, ясень, дуб. А из хвойных пород рекорд твердости принадлежит лиственнице, изделия из которой приравниваются к каменным. Твердые сорта деревьев нашли свое применение в изготовлении высокопрочных конструкций.

Железное дерево

Под этим названием объединены несколько десятков видов деревьев, которые произрастают в основном в азиатских странах, Океании и Австралии. От всех остальных деревьев их отличает один признак — плотность более 1000 кг/м , т. е. более, чем плотность воды.

Парротия персидская (железняк, демир-агач, амбур) — названа в честь естествоиспытателя Ивана Паррота. Произрастает в реликтовых лесах Азербайджана. Красивый внешний вид и устойчивость к морозам сделали её популярным декоративным растением в Европе. Из-за своей редкости древесина не подвергалась классификации, но доподлинно известно о её исключительной прочности. Местные жители издавна делали из неё топорища, доску пола и ответственные столярные изделия. Стоимость парротии в разы выше, чем на древесину с такими же свойствами — реликтовые леса находятся под охраной государства и ЮНЕСКО.

Квебрахо или красное дерево — произрастает в северных районах Бразилии и Аргентины. Его название произошло от сочетания слов quiebra-hacha (исп.), что в переводе значит «ломать топор». Красное квебрахо относительно распространено в России, поэтому есть данные о его испытаниях:

Плотность — 1200 кг/м3.

Твёрдость поперечного среза — 81,5 МПа.

Твёрдость по Бриннелю — 3,2кг/мм2.

Большую ценность помимо «вечного» материала для мебели в древесине квебрахо представляет танин, который и придаёт ему красный оттенок. Из коры и древесины получают экстракт, который применяется для лечения астмы, болезней сердца и кровообращения.

Менее распространённый вид — белое квебрахо — имеет меньшую плотность (850 кг/м3) и редко используется на территории Евразии из-за наличия более дешёвых местных аналогов.

Бакаут или Гваяковое дерево — национальный символ Ямайки (цветок). Произрастает на островах Карибского моря, в Южной Америке и Индии. Древесина его настолько плотная, что не имеет возможности раскалываться, и составляет от 1200 до 1450 кг/м3. Смола бакаута представляет ценность для медицины — на её основе делают лекарственные препараты и химические реактивы.

Исключительная твёрдость и высокая естественная промасленность дают дереву долговечность и хорошие механические свойства. «Послужной список» бакаута — самый внушительный из всех:

Детали старейших парусных судов, которые сохранились и сегодня.

Детали напольных часов с деревянным механизмом.

Подшипники (!) в рулевых и винтовых механизмах дизельных подводных лодок и турбины электростанции (!) Коновинго (Conowingo) на реке Саскуэханна.

Шары для кегельбана, клюшки для крокета и дубинки для британских полицейских.

Список областей применения даёт понять, что в некоторых случаях бакаут вполне может заменить железо.

Приобрести материалы из деревьев, описанных выше, крайне затруднительно по двум причинам. Первая — большинство их растёт в тропиках или отдалённых (от России) районах мира. Вторая — почти все они находятся под охраной из-за своей редкости. Поэтому приобретение этого ценного материала — отдельно взятая задача, которую следует планировать в долгосрочной перспективе.

Однако есть более популярное и приемлемое решение — использование имитации заданной породы из более распространённого и дешёвого материала. Например, паркетная доска из лиственницы может быть отделана тонким слоем квербахо и выглядеть после монтажа как квербахо. Такой подход приносит желаемый результат, разумно экономя средства и природные ресурсы.

Виталий Долбинов, рмнт.ру

Древесина акации свойства. Сфера применения.

Прочную, жесткую и одновременно вязкую и эластичную древесину белой акации используют мебельщики. С сортиментов большого диаметра делают качественный шпон. Высокие прочность и стойкость к гниению позволяют использовать эту древесину как стойки в рудниках, сваи и т.д. Она пригодна для сухих и влажных помещений, для их внутреннего и внешней отделки. Древесина белой акации — хороший материал для паркета. Кроме того, из нее делают прекрасные двери, прочнее дубовые. Двери из акации толщиной 70-80 мм не берет пуля из пистолета Макарова с расстояния 10 м.

Тщательно высушенные и покрытые лаком детали хорошо сохраняют форму и размеры в условиях сухих помещений. Древесина белой акации идеально ведет себя в соединениях на клею и на шурупах. Для отделки изделий из нее можно использовать как лакокрасочные материалы на основе органических растворителей, так и водорастворимые лаки, краски и бейцы.

Высокая прочность, вязкость и эластичность делают эту древесину незаменимой при изготовлении ручного инструмента.

Кори и высушенные цветки белой акации используют как лекарственное средство. Препараты из цветков акации принимают больные гриппом, при кашле, болях в желудке и кишечнике, желудочных кровотечениях, воспалительных процессах мочевыводящих путей (пиелонефрит, мочекаменная болезнь) и при первой стадии гипертонической болезни в смеси с травами пустырника пьятилопатного, цветками календулы , цветами лоха узколистного. При повышенной кислотности желудочного сока, язвенной болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, запорах принимают горячий отвар или спиртовую настойку, приготовленную из коры молодых ветвей акации. Кора белой акации ядовитое, поэтому препараты знеи следует принимать, не превышая дозу и под контролем врача.

Уд (20 000 – 25 000$ за 1 кг)

Известно также как алойное, агаровое или агахолловое дерево, оуд, каламбак. Распространено исключительно во влажных тропических лесах Юго-Восточной Азии.

Это самое редкое и дорогое дерево в мире, и с каждым годом его цена продолжает расти. Из-за больших объемов вырубки и ограниченности ресурса агаровое дерево уже находится под угрозой исчезновения. Ценность уда заключается в его темной сердцевине, пропитанной ароматической смолой. Это защитная реакция дерева на заражение особым видом грибка. Требуется не менее 20 лет, чтобы смола приобрела характерный сладкий древесно-дымный аромат с бальзамическими нотками.

Амазонское и африканское «железные» деревья

В Африке можно встретить дерево, относящееся к «железным» – называется оно азобе. В Бразилии же растет подобное дерево – амазонское «железное» дерево, которое отличается отличнейшей прочностью и твердостью древесины.

Это самое твердое дерево, произрастающее в заповедном лесу под названием «Кедровая Падь» (Приморский край). По прочности превышает такой же параметр чугуна в 1,5 раза. Можно даже выстрелить в эту березу из пистолета – пуля просто отлетит и не повредит ее ствол. Древесина этого дерева успешно заменяет металл. Живет редкое дерево примерно четыре сотни лет, что представляет весьма внушительный срок жизни, ведь ни одна береза не отличается подобным долголетием.

Древесина этого дерева, вырастающего до 8-ми метров, ранее применялась для производства деталей для часов, пуговиц, ружейных шомполов, деталей ткацких станков. А копья или стрелы, которые изготавливались из древесины кизила, не знали износа.

Что такое показатель твёрдости и как его измеряют

Твёрдое дерево отлично сопротивляется воздействию других, более плотных тел, например, металлических предметов

Показатель твёрдости имеет важное значение при выборе строительных материалов. Доски для пола и другое деревянное сырьё обязательно должно быть достаточно твёрдым для того, чтобы выдерживать большие нагрузки

С материалом высокой плотности тяжело работать, но при этом твёрдое дерево очень износостойко, что делает его дорогим материалом.

Проверка дерева на прочность происходит в тот момент, когда производится обработка с помощью саморезов, сверла и гвоздей

В зависимости от того, каким образом осуществляется воздействие на доску, показатель прочности может меняться. Самые прочные изделия выдерживают нагрузку с разных сторон: вдоль годичных колец дерева, радиально, с торца и фронтально.

Общепринятый вариант для определения степени прочности и крепости дерева – метод Бринелля

Особенно важное значение этот параметр имеет при выборке паркета для пола. На плотном дереве не остаются следы от ножек мебели, каблуков

При срезе досок с боковой части твердость достигает до 30% у лиственных деревьев и до 40% у лесоматериалов, по сравнению с прочностью торцовых заготовок

При измерении прочности дерева по методу Бринелля необходимо учесть, что в среднем, шарик диаметром 10 мм входит в дерево с большой силой и происходит вдавливание с массой в 100 кг. В результате подсчётов определяется нанесенный при таком вдавливании ущерб и выделяется параметр прочности. Учитываются все нанесенные повреждения: вмятины, трещины, сколы. Для прочного дерева показатель Бринелля выше. В общих таблицах можно встретить значение, выраженное в МПа. Так, 10 МПа – это 1 НВ, что равняется показателю 10 Н/мм².

Где применяются влагостойкие пиломатериалы

Водостойкие виды пиломатериалов пользуются огромным спросом и у строителей, и у организаций, специализирующихся на ремонте, ландшафтном дизайне, создании необычных интерьеров. Наружная отделка и облагораживание территории – пожалуй, самая известная сфера применения сибирской лиственницы. Она используется для создания террас, зон отдыха возле бассейнов, причалов и пирсов, а также самых разных построек: бань, саун, беседок, гостевых домиков. Внутренняя отделка бани или сауны также требует использования влагостойких пиломатериалов, особенно если речь идет о парилке и душевой.

Внутри частного дома или квартиры влагостойкая древесина необходима в двух помещениях: ванной и кухне. В ванной избыток влаги образуется во время водных процедур, а на кухне – в процессе приготовления пищи. Если вы занимаетесь консервацией или готовите солидные объемы пищи к семейному торжеству, на стенах образуется конденсат.

Сибирская лиственница настолько мало подвержена действию влаги, что из нее можно изготовить столешницу, подоконник и даже раковину. А на Соловках и в Новгороде в прошлом из стволов лиственницы делали даже водопроводные трубы, некоторые из которых работают до сих пор. В более южных районах вместо лиственничных бревен использовали дубовые. Конечно, сегодня вряд ли кто-то решится заменить пластиковые трубы деревянными, но ванну из влагостойкой древесины сделать можно.

Свойства древесины

У большинства пород ядро по сравнению с заболонью имеет большую механическую прочность, более темную окраску.

Заболонь обладает повышенной влажностью по сравнению с ядровой зоной, менее стойка к загниванию и поражению насекомыми.

У многих хвойных (сосна, ель, лиственница, кедр и др.) есть смоляные ходы, представляющие собой тонкие каналы в древесине, заполненные смолой. Они отсутствуют у пихты, можжевельника, тисса. Смола повышает стойкость древесины против гниения.

В соотвествии с ГОСТ 20022.2-80 устанавливают классификацию древесины по стойкости к гниению и пропитываемости защитными средствами, скорости расконсервирования и уязвимости объектов защиты, а также классификацию защитных средств древесины.

По стойкости к гниению породы древесины (табл. 1) подразделяют на 4 класса: стойкие, среднестойкие, малостойкие и нестойкие, причем классификация ведется как по заболони, так и по ядру.

Таблица 1. Стойкость древесины к гниению

Класс
Порода древесины
Заболонь
Ядро

Стойкие

Сосна обыкновенная, ясень

Сосна кедровая сибирская, сосна обыкновенная, лиственница, дуб, ясень

Среднестойкие

Ель, сосна кедровая сибирская, лиственница, пихта

Ель, пихта, бук

Малостойкие

Береза, бук, вяз, граб, дуб, клен

Вяз, клен

Нестойкие

Липа, ольха, осина

Береза, липа, осина, ольха

По пропитываемости защитными средствами породы древесины (табл. 2) подразделяют на следующие группы: легко пропитываемые, умеренно пропитываемые, трудно пропитываемые.

Таблица 2. Пропитываемость древесины защитными средствами

Класс
Порода древесины
Порода древесины
Заболонь
Ядро

Легко пропитываемые

Сосна обыкновенная, береза, бук

_

Умеренно пропитываемые

Сосна кедровая сибирская, лиственница европейская, граб, дуб, клен, липа, ольха, осина

Сосна кедровая сибирская, сосна обыкновенная, осина, ольха

Трудно пропитываемые

Ель, лиственница сибирская, пихта

Ель, лиственница европейская, лиственница сибирская, пихта, береза, дуб, вяз, бук, ясень

Железное дерево

Среди самых первых инструментов, которыми человек начал действовать еще на самой заре цивилизации, были не только костяные и каменные, но и деревянные предметы

Уже тогда, еще ничего не зная о таком понятии как твердость, люди обратили внимание, что у разных деревьев и кустарников древесина отличается по прочности, силе, с которой изготовленные из нее инструменты могут воздействовать на другие предметы, не повреждаясь и не разрушаясь при этом. Отсюда люди и пришли к понятию твердости

Деревья, которые обладали наиболее высокими показателями для данной характеристики, получили название «железных».

Необходимо отметить, что в разных местностях, на различных континентах и материках под этим названием понимались совершенно разные породы деревьев. Но в большинстве своем, кроме высокой прочности, они обладали и другими сходными параметрами. В частности, древесина этих сортов деревьев:

• не плавает на поверхности или в толще воды, а погружается на дно, тонет;
• эти деревья очень редко поражаются различными заболеваниями, вредными насекомыми и другими биовредителями;
• она с трудом поддается обработке и так далее.

Сегодня, благодаря высокому развитию науки, техники, люди проникли в самые сокровенные тайны природы, получили знания о биологических и физических законах, научились определять твердость различных материалов. В частности для тестирования древесины используют следующие два основных способа: по Бринеллю и по Роквеллу. Они получили свое название по фамилиям ученых, которые их разработали и применили на практике. В первом случае (по Бринеллю) для диагностики испытуемого образца на него воздействуют при помощи специального шарика, а во втором (по Роквеллу) с помощью алмазного инструмента. После окончания испытания на поверхности материала (древесины) остается углубление, различной глубины. По его величине и судят о твердости дерева.

Для некоторых сортов дерева этот параметр настолько высок, что превосходит значения аналогичной характеристики для металлов и их сплавов. Древесину таких деревьев, их называют «железными», люди используют для решения различных задач. Из нее изготавливали ранее и производят сейчас:

• гвозди;
• мебель;
• конструктивные детали и узлы сложных машин и агрегатов;
• строительные приспособления и элементы, и так далее.

На показатель прочности различных деревьев одного и того же сорта оказывают влияние:

• возраст, чем дерево старше, тем оно прочнее, поскольку древесина со временем теряет влажность, «иссушается»;
• климатические особенности места произрастания, в засушливых регионах величина твердости древесины будет выше, чем во влажных, при низких температурах, рост саженцев, посадочного материал замедляется, что также ведет к увеличению твердости;
• способ, который использовали мастера при распиле дерева;
• участок древесины, из которой был изготовлен образец, твердость у поверхности, непосредственно под корой и в сердцевине ствола различается, у коры она выше.

Высокий показатель твердости может быть и достоинством и недостатком древесины, в зависимости от предполагаемого способа использования. В большинстве случаев древесина железного дерева имеет очень красивую текстуру, необычный цвет, поэтому она особенно востребована при производстве различной мебели, предметов обстановки. В качестве положительных факторов, присущих им и связанных с высокой твердостью древесины, можно отметить повышенную износостойкость, нетребовательность в уходе, отсутствие необходимости в дополнительной обработке, пропитке средствами против вредителей. К отрицательным моментам можно отнести: значительную стоимость материала, сложность в обработке, трудности при сборке, закреплении мебели на стене, ремонте.