Плантационные породы древесины и их применение в деревообработке
Лес играет важнейшую роль в круговороте жизни на нашей планете, но большинство людей даже не задумывается о его значимости. Благодаря усилиям природоохранных организаций, а также (как это ни парадоксально) потребностям деревообработчиков, эта ситуация постепенно начинает меняться.
Сегодня во многих странах осуществляются программы по восстановлению лесных ресурсов. Многие породы деревьев стали выращивать на плантациях, что позволяет сократить вырубку естественных лесов, сократить сроки «созревания» древесины и получать лесоматериалы без существенного ущерба для дикой природы. Рассмотрим некоторые плантационные породы, особенности их строения, применения, обработки и сушки.
Ива (род Salix)
Семейство ивовых (Salicaceae) включает листопадные деревья и кустарники. Они распространены в умеренных областях обоих полушарий.
Род Salix относится к старейшим доледниковым растениям. Его ареал простирается от арктической тундры через умеренную зону вплоть до тропиков и от побережья до альпийских и субальпийских поясов гор. Одним из наиболее известных и широко распространенных представителей древовидных ив является ива белая, или серебристая (Salix alba), которую в России чаще всего называют по-другому - ветла. Это крупное дерево высотой 20-30 м, с мощным стволом, который достигает в диаметре 1,5 м и покрыт трещиноватой, серой корой. Доживает до 100 лет. Ценное дерево для быстрого озеленения новостроек и промышленных объектов, при обсадке дорог.
Ива произрастает по всей Европе. В европейской части России распространена до границ лесной зоны на севере и лесостепной на юге. Часто встречается в поймах Волги, Кубани и других крупных рек, образуя леса. Также ивовые леса встречаются в лесной и лесостепной зонах европейской части России, на Северном Кавказе, на юге Западной Сибири и на Дальнем Востоке. Площадь ивняков лесного фонда России составляет свыше 800 тыс. га с запасом древесины около 10 млн м3.
Естественная спелость ивового леса наступает в возрасте 25 лет. В России оборот рубки в ивняках составляет 15-20 лет. Способ рубки - сплошнолесосечный, узкими лесосеками.
Наиболее быстро растут низинные ивняки. В возрасте 20 лет они достигают средней высоты 18 м и среднего диаметра 15 см. Запас древесины составляет около 300 м3/га, прирост - 13,1 м3, количество стволов на 1 га - примерно 1500.
Плантации и лесные культуры. В Европе первые плантации ив появились в XVII столетии, когда естественные насаждения уже не могли удовлетворить потребности производителей плетеных корзин и других подобных изделий. Однако с началом XX века площади таких плантаций пошли на убыль из-за снижения спроса на продукцию из ивового прута. Интерес к плантационному выращиванию быстрорастущих пород ивы возобновился благодаря развитию в последнее время биоэнергетики и производства древесных плит. В начале 90-х годов ХХ века в Великобритании разработали программу выращивания ив с целью использования в качестве горючего для тепловых электростанций. На это выделяется земля. Срок получения сырья для производства топлива (гранул, брикетов) составляет от двух до пяти лет. При этом, кроме получения постоянно возобновляющегося источника энергии, будет достигнута еще одна важная цель: зелень выращенных деревьев поглотит весь углекислый газ, образовавшийся при горении топлива.
Свойства. Ива - рассеянно-сосудистая ядровая порода с широкой белой заболонью, переход к бурому ядру малозаметен. Годичные слои и сердцевинные лучи также выражены слабо, сосуды мелкие. Древесина ивы имеет прямослойное строение, в основном с прямыми годичными слоями на радиальном разрезе. В целом текстура невыразительна.
Древесина обладает высокой равноплотностью. Число годичных слоев на 1 см у ивы составляет в среднем 3,6.
По своим свойствам древесина ивы близка к липовой и тополевой. Ива относится к среднеусыхающим породам. Коэффициенты усушки ивы белой составляют: в радиальном направлении 0,14; в тангенциальном направлении 0,28; объемный - 0,41.
Ива относится к породам малой плотности. Средние значения: при стандартной влажности (12%) - 455 кг/м3, абсолютно сухой - 425 кг/м3.
Древесина ивы мягкая, но вязкая, трудно расщепляется и раскалывается. Обладает малой устойчивостью к гниению и другим биоповреждениям. Способность удерживать крепления (гвозди и шурупы) примерно такая же, как у осиновой и липовой. Защитными составами древесина пропитывается хорошо.
Благодаря высокой равноплотности, прямослойному и равномерному распределению свойств по объему ствола хорошо обрабатывается всеми видами режущих инструментов. Имеет склонность к образованию мшистости и ворсистости. Хорошо клеится, шлифуется и окрашивается.
Область применения. Наиболее известное применение древесины ивы - производство плетеных изделий, корзин, мебели и т. д. Спрос на такую продукцию значительно упал к середине XX века, но в последнее время вновь переживает подъем в связи с ростом интереса потребителей к экологически чистой продукции.
Кора ивы содержит около 16% танинов, поэтому широко используется для получения дубильных веществ, необходимых в кожевенной промышленности.
Легкая и мягкая древесина ивы не имеет широкого применения в деревообработке, однако растущие потребности в сырье для плитной и целлюлозно-бумажной промышленности делают плантационное выращивание ивы перспективным.
Ива используется в производстве спичек. В обиходе применяется для изготовления различных бытовых изделий наравне с липой и тополем, а в южных малолесных районах России - в строительстве индивидуального жилья.
С развитием технологии клееных изделий из древесины «неперспективных» пород возможно повышение спроса на древесину ивы.
Ивовые насаждения имеют большое значение для защиты берегов рек и водоемов, автомобильных дорог от эрозии и оползней, а также широко применяются для озеленения городов.
Сушка. В процессе сушки пиломатериалы из ивы склонны к короблению. Режим сушки сходен с режимом сушки тополя. Сушится древесина ивы хорошо даже при использовании обычных режимов с температурой до 70°С. Межклеточную влагу отдает легко, связанную - не очень охотно, из-за чего процесс сушки затягивается. Необходимо правильно укладывать штабеля: через каждые 40 см проложить калиброванные прокладки. Штабель необходимо стянуть упаковочными лентами с такой силой, чтобы они буквально врезались в пиломатериал. Далее следует загрузить камеру и на первом этапе оставить ее на прогреве до 60°С на двое суток с открытыми заслонками, не включая вентиляторы. На втором этапе, который длится 5-7 суток, нужно снизить температуру до 55°С, запустить вентиляторы, установить скорость потока 1,5 м/с. На третьем этапе выполняется кондиционирование, после чего температуру следует постепенно уменьшить до 30°С. Сушка пиломатериалов ивы толщиной 30 мм до влажности 10% занимает 12-14 суток. Стабильность размеров и формы изделий из ивы удовлетворительная.
Айлант (род Ailanthus)
Айлант принадлежит к семейству симарубовых. На Земле существует 15 видов айланта. В нашей стране в основном встречается айлант высочайший, он широко распространен на Северном Кавказе. Растет вдоль рек, встречается в лесополосах, обычно занимает окраины городов. Это дерево высотой до 40 м, с гладким ровным стволом серого цвета. Продолжительность жизни - до 100 лет. Диаметр ствола может достигать 1 метра.
Свойства. Айлант - ядровая, кольцесосудистая порода, заболонь широкая светло-кремовая. Ядро желто-серое, с зеленоватым оттенком. Внешне древесина айланта схожа с древесиной ясеня. Обладает атласным блеском, что придает изделиям из нее особую декоративность.
Древесина айланта высочайшего относится к породам средней плотности. Плотность зависит от условий произрастания и колеблется при влажности 12% от 550 до 680 кг/м3. Влажность свежесрубленной древесины - 70%. Механические свойства древесины айланта сравнимы со свойствами древесины таких пород, как ясень и платан. Механической обработке поддается легко, раскалывается с трудом. Хорошо шлифуется, полируется, склеивается. Прекрасно воспринимает отделку лакокрасочными материалами. Древесина айланта гибкая и эластичная.
Применение. В настоящее время в России запасы древесины айланта довольно незначительны, но эта порода очень перспективна для создания лесных плантаций. Спелую древесину начинает давать уже с 10 года жизни, когда достигает в высоту 15 м. А по скорости возобновления превосходит иву. В Китае и США древесину айланта используют для производства высококачественной бумаги. Древесина айланта обладает высокой теплотой сгорания (выше, чем дубовая), что делает ее использование привлекательным и для производства топливных гранул. Также из нее получается высококачественный древесный уголь. Древесина айланта пригодна и для мебельной промышленности, отделки интерьеров.
Сушка пиломатериалов, полученных из древесины айланта, имеет свои особенности. Если их плохо высушить, то при обработке появляется эффект «стиральной доски». В древесине присутствуют значительные напряжения. В процессе сушки пиломатериалы склонны к короблению и растрескиванию. Режимы необходимо подбирать мягкие. Температуру в камере не следует поднимать выше 65°С. Скорость потока воздуха не должна превышать 0,75 м/с. Для выравнивания влажности кондиционирование нужно проводить во второй и четвертой фазе. Желательно обеспечивать контроль сушки ручным влагомером и сравнивать его данные с показаниями приборов камеры. Чтобы определить наличие или отсутствие напряжений, необходимо выпилить силовые секции. Сушка пиломатериалов айланта высочайшего толщиной 30 мм может продолжаться 20-25 суток.
Эвкалипт (род Eucalyptus)
Род Eucalyptus принадлежит к многочисленному семейству миртовых (которое включает 140 родов и 3000 видов). Эвкалипты - крупные деревья высотой более 50 м, диаметр ствола может достигать 3 м. Живут до 500 лет, к 15 годам достигают высоты 25 м. Растут на высоте до 1500 м над уровнем моря. Выдерживают морозы до -16°С. На территории Российской империи первые эвкалипты были высажены в Крыму в 1816 году. С тех пор более 30 видов эвкалиптов выращиваются на Черноморском побережье Северного Кавказа. Имеются значительные массивы в районе города Сочи, которые уходят в глубь Абхазии. Наиболее распространены четыре вида: эвкалипт пепельный, эвкалипт прутовидный, эвкалипт шаровидный, эвкалипт Дальримпля.
Свойства. Эвкалипт - ядровая рассеянно-сосудистая порода. Заболонь у всех видов узкая светло-желтого цвета, ядро от красно-бурого до темно-красного цвета. Годичные слои видны на поперечном разрезе. Сосуды мелкие, сердцевинные лучи многочисленные. В основном древесина эвкалипта прямослойная, но встречается свилеватость и смоляные кармашки.
Многообразие видов эвкалипта дает значительное различие физико-механических свойств древесины. Плотность при влажности 12% колеблется в диапазоне 660-1100 кг/м3. На Северном Кавказе плотность древесины эвкалипта обычно 870-920 кг/м3. Эвкалипт относится к сильно усыхающим породам. Коэффициенты усушки составляют: в радиальном направлении 0,25%; в тангенциальном направлении 0,4%. Древесина отличается высокой прочностью.
Механической обработке эвкалипт поддается средне. Причина этого - высокая твердость древесины и наличие таких пороков, как свилеватость. Окончательной отделке - шлифованию, полированию - поддается легко. Хорошо удерживает крепления, отлично клеится и гнется. Древесина эвкалипта обладает высокой биостойкойстью, устойчива к поражению грибами и насекомыми.
Применение. Главными достоинствами эвкалипта считаются его быстрый рост и пригодность сырья для производства бумаги, целлюлозы и древесных гранул. Площадь плантаций эвкалипта во всем мире превышает площадь естественных насаждений. Высокая прочность и биостойкость древесины эвкалипта позволяют найти ему широкое применение: из него получаются самые долговечные детали судов, сваи, шпалы, столбы. Отделка интерьеров и производство высококачественной декоративной мебели - еще один пример использования древесины эвкалипта. И каждый любитель бани знает о чудесных эвкалиптовых вениках. В настоящее время в России эвкалипт используется как лекарственное растение. Но селекционеры ведут работу, и скоро мы тоже будем иметь плантации эвкалиптовых насаждений.
Сушка пиломатериалов из эвкалипта связана с определенными трудностями. Древесина в процессе сушки склонна к растрескиванию и короблению, но правильно высушенные пиломатериалы характеризуются стабильностью форм и размеров. В связи с высокой плотностью древесина эвкалипта требует мягких режимов сушки. На первом этапе необходимо поддерживать температуру 40°С и относительную влажность 85%. Далее температуру поднимают до 60-65°С. Скорость потока воздуха должна составлять 1 м/с с постоянным реверсом, каждые два часа нужно менять направление движения. Для снятия внутренних напряжений на стадии выравнивания применяют влаготеплообработку. После этого следует провести контроль наличия напряжений и далее вести сушку при температуре 60°С. Затем идет фаза охлаждения: температуру постепенно снижают, воздушные заслонки должны быть открыты. Пиломатериалы эвкалипта толщиной 32 мм высыхают до влажности 8-10% в среднем за 20-25 дней.
Следует внимательно отнестись к возможности извлекать максимальную пользу из быстрорастущих пород. В следующем материале мы продолжим рассматривать породы, пригодные для искусственного разведения, с помощью которых человечеству, надеемся, удастся сохранить дикие леса в первозданном виде.
Александр Кедров
