Русский Английский Немецкий Итальянский Финский Испанский Французский Польский Японский Китайский (упрощенный)

Партнеры журнала:

Лесопиление

Осина как ценное древесное сырье

Не только средство против вампиров…

Сегодня в различных сферах промышленности находят применение все новые, получаемые при помощи физико химического синтеза материалы. В связи с этим некоторые специалисты утверждают, что древесина утратит свои позиции как ценный материал для строительных нужд, производства мебели и т.д. Такие заявления, по крайней мере, беспочвенны. Древесина многих пород обладает весьма ценными свойствами Мы беремся доказать это на примере древесины, название породы которой стало притчей во языцех осиновой.

Новость по теме:

4 сентября 2015
В Нижегородской области планируется создание производства OSB из осины мощностью около 400 тыс. м3

 

Статья по теме:

Тополиный пух, жара, июль....

Потребности в древесине постоянно возрастают. Так, при строительстве современных зданий из кирпича, бетона, металла и стекла, на внутреннюю отделку идет значительно больше древесины, чем употреблялось для возведения жилых и промышленных зданий в тот период, когда на строительном рынке преобладало деревянное домостроение.

Строительные конструкции, изготовленные из древесины различных пород, в том числе осины, в некоторых сортиментах практически не уступают по огнестойкости металлическим конструкциям. Например, в толстых деревянных балках, вследствие обугливания их поверхности, огонь распространяется медленно. Железо при нагревании до 500 °С теряет половину своей прочности, а деформации в его кристаллической структуре, возникающие при этом в результате большого расширения, часто являются причиной катастрофических обвалов и разрушения построек.

Ценными отделочными и строительными материалами по праву считают древесину таких пород, как сосна, дуб, граб, кедр, береза. Для целлюлозно-бумажного производства ель не без основания является одним из лучших видов сырья.

А как же обстоит дело с использованием осины? Почему в традициях дореволюционного, затем советского и, наконец, постсоветского практического лесоводства осиновые насаждения считаются балластом, а древесина осины не идет даже на дрова? Прежде чем ответить на этот вопрос, обратимся к истории применения осины и рассмотрим ее биологические свойства.

Сферы применения осины


Купола храмов в Древней руси покрывались осиновой
дранкой или лемехом – небольшими осиновыми 
дощечками, которые отдельно вытесывались топором.
Осиновая древесина плотно облегала округлые
поверхности куполов, во время дождя разбухала, не
позволяя воде проникать между стыков. В зависимости
от освещения осиновые дощечки меняют вид. При 
ярком солнце лемех серебрится и сияет, в пасмурный
день имеет матовый стальной оттенок, на закате
приобретает розоватый отсвет. Знаменитый образец
такого строительства, один из немногих доживших
до наших дней, – Кижи.

Наверняка многие знают, что в народе осину называют «деревом Иуды», а еще что осиновый кол – верное средство против вампиров. Правда, насчет осины, на которой якобы повесился Иуда, есть серьезные сомнения. Ведь в Палестине это дерево не растет, и дрожь осиновых листьев на ветру вызвана не ужасом перед памятью о предателе, а особым строением черешков листьев. Но давайте перейдем к вещам более прозаическим, и поговорим о тех природных свойствах осины, которые просто незаменимы в некоторых сферах.

Древесина осины широко используется для производства бочек, тары для тех пищевых продуктов, в которые нельзя допустить попадания примесей. Широкое применение осина находила в прошлом и находит сейчас в производстве различных изделий народного потребления – мебели, оконных рам, посуды, садового инвентаря, игрушек, украшений и других изделий, перечислять которые полностью нет смысла. Ученый-лесовод Б. А. Куницкий еще в 1888 году в статье «Ботаническая и лесоводственная характеристика осины с заметками относительно ее употребления», опубликованной в ежегоднике Санкт-Петербургского лесного института в 1888, писал: «Все мебельщики Апраксина рынка делают ящики в столах и шкафах из осиновой древесины и уверяют, что она никогда не бухнет». Осина издавна находит применение в строительстве. Прочность и долговечность осиновых построек дает нам возможность видеть памятники деревянного зодчества, дошедшие до наших дней из глубокой древности.

В упомянутой выше статье Куницкий писал о доме из осины в имении петербургского ученого П. Н. Верехи: «Простоял свыше 100 лет, был сломан, и древесина, кроме нижних венцов, была настолько крепка, что трудно поддавалась топору». А ученый-лесовод Н. П. Нестеров в статье «Значение осины в русском лесоводстве», опубликованной в «Известиях Петровской земледельческой и лесной академии» в 1887 году, отмечал такой факт: «В Курской губернии построенные из осины амбары и клети у крестьян стояли по 150 лет».

По мнению ученого-лесовода Куницкого, в Орловской губернии конца XIX века, даже там, где в лесах преобладала сосна, предпочитали строить дома из осины, так как ее древесина практически не поддается червоточине. Древесина осины в сухом состоянии обладает высокой упругостью и по этому показателю превосходит не только хвойные породы – сосну, ель, лиственницу, но и лиственные – дуб, ясень, граб, тополь и др. Балки и стропила из осины прогибаются гораздо меньше, чем, например, дубовые, и при этом значительно легче. Осиновые доски отличаются белизной, поэтому строители охотно используют их для настилки полов и потолков. Осиновая древесина при контакте с водой после высыхания не разрушается, а становится еще прочней, поэтому в России она традиционно применялась для изготовления драни на крыши, труб водопроводов и для отделки погребов и строительства бань. Нестеров в 1887 году отмечал, что «сок, выступающий на поверхности дранки из сырого материала, высыхая, делает ее как бы лакированной, благодаря чему с такой дранки скорее и лучше скатывается дождевая вода». При разогреве до 100 °С, осина не выделяет смолу, как хвойные породы, а также сильно не разогревается, как березовая, дубовая или буковая древесина, поэтому является лучшим материалом для строительства и отделки саун и бань. Профессор М. Е. Ткаченко, в своей монографии «Лесоведение» (1964 год) указывает на то, что осиновые шпалы, пропитанные антисептиками, прочнее сосновых и еловых. В отличие от железобетонных, деревянные шпалы, уложенные в основание железнодорожного полотна, обладают упругостью, сохраняя подвижной состав и обеспечивая комфорт пассажирам поездов. Осину используют для рудничных стоек в шахтах при закрытом способе добычи.

Растения – регенеранты осины, полученные методом микроклонирования
Растения – регенеранты осины, полученные методом
микроклонирования

Широкую популярность осина приобрела как лучшее в мире сырье для спичечной промышленности, в связи с чем ценится на мировом рынке наряду с некоторыми твердыми породами. Осина идеально для производства спичек, потому что легко обрабатывается, хорошо впитывает химический состав, держит спичечную головку, не коптит и дает белый цвет пламени.

В США и Канаде осина является основной коммерческой породой – настолько важной, что в этих странах существуют лесохозяйственные регламенты по уничтожению елового подроста в целях сохранения осинового. Такое внимание к осине связано со строительством домов и производством мебели из ДСП, ДВП, ОSВ и др. – добавление осинового опила или щепы увеличивает прочностные свойства древесных плит и пластиков. Именно из осиновой древесины получается превосходного качества фанера, применяемая в различных отраслях строительства и промышленности.

Осина с успехом используется и для производства бумаги. И хотя бумага, изготавливаемая из елового сырья, считается более прочной, у осины перед елью есть и преимущества. Например, осиновая целлюлоза придает бумаге мягкость и пухлость и вводится в состав бумаг для полиграфии для улучшения впитываемости ими печатных красок. С успехом использовать осиновую древесину для производства целлюлозы позволяют ее достоинства:

  • мягкость, обуславливающую легкость обработки как механическим, так и химическим способом;
  • отсутствие красящих веществ, обеспечивающее белизну получаемого продукта;
  • хорошая проницаемость для кислот и щелочей при обработке.

Эти свойства позволяют получать из осины хорошую беленую целлюлозу, которая обладает крепостью крафт-целлюлозы. Поэтому многие специалисты целлюлозно-бумажной промышленности не без оснований считают, что сырье из осиновой древесины – отличная основа для производства печатной бумаги высших сортов. Бумага, изготовленная из осины, характеризуется высоким качеством, крепостью и белизной.

Осиновая древесина используется и для производства искусственного шелка, целлулоида, пластических масс, в качестве сырья для сухой перегонки для производства метилового спирта, ацетона и прочих продуктов. Текстура осины невыразительна. Так как поздняя и ранняя древесина годичных слоев почти не различается по свойствам, при применении тонирующих и красящих составов не проявляются элементы текстуры. Фанера из осинового шпона, обработанного термомеханическим методом (воздействие давления при повышенной температуре), по физико механическим показателям удовлетворяет требованиям ГОСТ 3916.1−96, предъявляемым к березовой фанере.

При переработке выход смолы (дегтя) из осинового сырья выше, чем из других лиственных пород и даже ели.

Древесина осины, в сравнении с древесиной других пород, при перегонке дает уголь с максимальным содержанием чистого углерода – 85,92 % и теплотой горения сухих углей – 7853 кал. У сосновой древесины эти показатели составляют 80,35 % и 7519 кал., а у березовой – 76,79 % и 7278 кал. Уголь из осины мягкий, легкий и по техническим характеристикам ценится в металлургической промышленности выше, чем уголь, получаемый из древесины других пород. Осиновые дрова незаменимы при прочистке дымоходов. Достаточно несколько раз протопить ими печь, и сильно загрязненные дымоходные трубы очищаются от сажи и становятся глянцевыми.

Осиновая кора применяется для дубления тонких кож, зелень осины используется в экстрактивном производстве для получения каротина, хлорофилла, витаминных паст. Кора и древесная зелень осины служат сырьем для получения многих лекарственных препаратов. Осиновые леса могут помочь расширить кормовую базу для крупного и мелкого рогатого скота в животноводстве.

Биологические особенности осины

Осина и ель, посаженные в одно время, возраст – 3,5 года

Осина и ель, посаженные в одно время, возраст – 3,5 года
Осина и ель, посаженные в одно время,
возраст – 3,5 года

Осина, осина обыкновенная, или тополь дрожащий (лат. Populus tremula), относится к виду лиственных деревьев из рода тополь, семейство ивовые.

Почти вся Европа и Азия, а также северная часть Африки (Алжир) представляют собой естественный ареал распространения осины. Но не повсюду в областях произрастания осина существует в такой жизненной форме, как дерево. В неблагоприятных условиях она может иметь форму дерева второй величины или кустарника. Северного предела в своем распространении осина достигает в Норвегии и доходит до 70° с. ш. Встречается осина и в Швеции – в виде примесей к хвойным лесам, в Румынии, Сербии, Черногории, Греции, горных лесах Италии, в Испании, Португалии, Франции, на островах Великобритании, в Бельгии, Голландии, Венгрии, Польше, Прибалтике и Финляндии. Однако больше всего распространена осина в российских лесах, в полосе между 53 и 60° с. ш., где характеризуется и лучшим ростом.

В России осину можно встретить в лесах от Севера до Кавказа и от Калининграда до Владивостока. По запасам древесины среди лиственных пород она на втором месте. Запасы осиновой древесины в России, по данным разных источников, варьируются от 1,6 до 2,6 млрд м3, а ежегодный прирост – 2,9−3,3 м³ (в оптимальных условиях до 8−9) с одного гектара. Площадь осиновых насаждений составляет 18,5 млн га, ежегодный прирост в насаждениях 1 го класса – 53,6−61,1 млн м3.

Осина часто занимает преобладающее положение в древостое, но еще чаще встречается в виде примеси к хвойным лесам. Это быстрорастущая порода, она прекрасно размножается как семенами, порослью (из спящих почек), так и корневыми отпрысками, в результате чего одной из первых возобновляется на вырубках и занимает доминирующее положение.

Осина не требовательна к климатическим условиям, произрастает как в очень холодных, так и в довольно жарких и сухих районах. Но требовательна к почве: хорошо растет на супесчаных, глинистых, свежих суглинистых почвах, а также на свежих, богатых питательными веществами песках. На сухих каменистых и песчаных почвах, а также на заболоченных довольно скоро отмирает. В отношении генетического типа почв приспособляемость ее очень широка: растет она и на подзолистых почвах, и на серых лесных суглинках, и на черноземе, выносит даже некоторую степень засоленности, прекрасно развивается на аллювиальных почвах пойм, на иловато-перегнойных почвах.

Иногда в благоприятных условиях роста осина уже в первый год жизни достигает 50−100 см в высоту. Быстрый рост осины продолжается примерно до 50−60 лет, после чего довольно резко останавливается. Отдельные деревья в благоприятных условиях роста достигают 35 м в высоту и 100 см в диаметре. Осина образует стройный полнодревесный ствол, хорошо очищающийся в густом древостое от сучьев. К сожалению, крупным биологическим недостатком осины является исключительная склонность древостоев к заболеванию сердцевинной гнилью. Сучья отличаются большой хрупкостью, легко обламываются ветром, ожеледью и проч., что способствует заражению дерева грибами. Стволы повреждаются зайцами и другими грызунами, обгладывающими кору. Такого рода повреждения, как и обламывание сучьев и различные травмы механического происхождения, очень часто приводят к заражению грибами, главным образом Phellinus tremulae. Сопротивляемость осины распространению гнили чрезвычайно слаба, и к 80 годам гниль настолько распространяется в древостое, а древесина в такой мере разрушается, что сильные ветры выламывают стволы. В результате всего этого в лесу сохраняется очень мало деревьев 100−120-летнего возраста.

Свойства и характеристики осины

Таблица 1. Коэффициенты влагопроводности осины по сравнению
с другими породами древесины

Таблица 1. Коэффициенты влагопроводности осины по сравнению с другими породами древесины

Осина относится к рассеяннососудистым безъядровым спелодревесным породам. Древесина ее белая, иногда с зеленоватым оттенком. Годичные слои заметны плохо. Сердцевинные лучи не видны. Центральная часть ствола (спелая древесина) отличается от периферийной большей влажностью, но по цвету они неразличимы.

Макроструктура древесины осины: среднее число годичных слоев на одном сантиметре поперечного разреза у деревьев из центральных районов европейской части России – 5,4. Древесина осины обладает высокой равноплотностью. Размер микронеровностей (при отделке) составляет от 30 до 100 мкм.

У свежесрубленной осины влажность – около 82%. Максимальная влажность осины при водопоглощении – 185 %. Влажность осиновой древесины существенно увеличивается от комлевой части ствола к вершине. Коэффициенты влагопроводности осины при разной температуре в сравнении с коэффициентами для других пород приведены в табл. 1.

Осина относится к среднеусыхающим породам. Коэффициенты разбухания (усушки) ее древесины следующие: в радиальном направлении – 0,15; в тангенциальном – 0,30; объемный – 0,47.

Давление набухания составляет 0,87 МПа (радиальное) и 1,02 МПа (тангенциальное). Средняя плотность осины при влажности 12 % – 495 кг/м3, в абсолютно сухом состоянии – 465 кг/м3, базисная плотность – 410 кг/м3.

Осина по своим свойствам относится к умеренно пропитывающимся породам. Древесина осины мягкая, однородная, по прочности близка к древесине липы.

Из «Справочника механических свойств древесин» – предел прочности (средние значения): при статическом изгибе – 76,5 МПа; при растяжении вдоль волокон – 121 МПа; при сжатии вдоль волокон – 43,1 МПа; при раскалывании вдоль радиальной плоскости – 6,15 МПа; при раскалывании вдоль тангенциальной плоскости – 8,42 МПа. Модуль упругости при статическом изгибе – 11,2 ГПа. Длительное сопротивление нагрузкам удовлетворительное. Коэффициент снижения прочностных свойств в течение 104 суток – 0,750 (для сравнения: у сосны – 0,626, у ели – 0,698). Ударная вязкость осины – 84,6 кДж/м2.

Твердость: торцевая – 25,8 Н/мм2; радиальная 18,7 Н/мм2; тангенциальная – 19,6 Н/мм2. Износостойкость (истираемость) осиновой древесины можно оценить как низкую.

Осина хорошо гнется и поддается другим видам обработки, легко окрашивается и полируется. Коэффициент, применяемый для расчета сил резания (по отношению к сосне), составляет для осины 0,85. Ее древесина хорошо лущится. Сопротивляемость выдергиванию креплений (гвоздей и шурупов) невысокая, практически такая же, как у липы.

По отношению к биостойкости заболони липы стойкость спелой осиновой древесины – 1,2, заболони – 1,0 (для сравнения: дуб – 5,2, лиственница – 9,1).

Перспективы применения осины

Однако при изучении нетронутых рубкой спелых и перестойных древостоев учеными установлено, что осина может дожить и до 250 лет! Изредка в осиновых лесах, пораженных сердцевинной гнилью, встречаются небольшие куртины здоровой осины. Такие случаи объясняются особыми внешними условиями роста и наличием устойчивых разновидностей осины, то есть экотипов, обладающих иммунитетом к сердцевинной гнили.

Таким образом, размножение ценной здоровой осины как быстрорастущей породы, по мнению многих лесоводов, является задачей первостепенной важности. В связи с этим несомненный интерес представляет поиск в естественных условиях быстрорастущих (гигантских), устойчивых к сердцевинной гнили форм осины. Известный ученый-лесовод А. С. Яблоков нашел в Костромской области гигантскую осину и поставил опыты по ее выращиванию. Отобранные в природе исполинские формы триплоидной осины отличаются быстрым ростом, высоким качеством древесины и повышенной устойчивостью к корневым и сердцевинным гнилям.

Искусственно осина разводится посадкой сеянцев и корневых черенков, нарезаемых из тонких (до 10 мм) поверхностных корней. Однако традиционные методы размножения триплоидных гигантских форм трудоемки и часто малоэффективны.

В Санкт-Петербургском НИИ лесного хозяйства, в лаборатории культуры тканей отдела воспроизводства лесных ресурсов, ведутся исследования и разработаны технологии получения с помощью микроклонирования саженцев триплоидной осины, устойчивой к поражению грибом.

Суть метода такова: от устойчивых форм исполинской осины берется генетический материал, и с помощью микроклонирования в стерильных условиях растение размножается, например, до нескольких тысяч экземпляров. При этом свойства дочерних и материнского растений идентичны. Проведенные испытания посадочного материала, полученного методом микроклонирования, позволили предложить технологические схемы посадки саженцев триплоидной осины.

Они перспективны для плантационного ускоренного лесовыращивания. Опыт Швеции и Финляндии показал, что при таком способе лесовыращивания устойчивой триплоидной осины можно получить здоровую древесину на балансовые сортименты уже через 12−14 лет после посадки. Использование плантационного ускоренного лесовыращивания устойчивой триплоидной осины позволит удовлетворить высокий спрос на древесину на рынке и в то же время сохранить ценные хвойные леса, выполняющие биосферные функции.

Подготовил Антон КУЗНЕЦОВ