Самые твёрдые породы дерева. свойства древесины, секреты применения

Сферы применения

Строительство и дизайн интерьера Дерево и его твёрдые породы широко используются в строительстве, как неживой материал. Его прочность, надёжность, привлекательность и природный очаровательный вид делают его популярным выбором для облицовки стен, полов, элементов резьбы и резьбленых украшений. Деревянные породы также используются в качестве конструктивных элементов, например в качестве балок, поддерживающих кровлю и стены зданий.

Фурнитура и изделия ручной работы Многие породы дерева отлично подходят для изготовления мебели, так как обладают прочностью и приятным внешним видом. Кроме того, дерево позволяет создавать уникальные предметы ручной работы, такие как украшения, ароматические свечи, деревянные игрушки и многое другое. Такие изделия становятся прекрасным подарком.

Энергетика Древесина используется как источник топлива для домашнего использования, так и для производства электроэнергии. Она используется в качестве дров для каминов, печей и котлов, а также в больших тепловых генераторах для производства пара для производства электроэнергии.

Производство бумаги и целлюлозы Дерево является одним из основных источников целлюлозы, используемой в производстве бумаги и бумажной продукции. Каждая порода дерева имеет свои уникальные свойства и используется в определенных типах бумаги.

Музыкальные инструменты Многочисленные твёрдые породы дерева используются для изготовления музыкальных инструментов, таких как гитары, скрипки, флейты и др. Дерево обладает полезными акустическими свойствами, которые важны для создания чистого звука.

Железное дерево

Если сверхпрочные пластики могут заменять железо благодаря своей прочности, то данная порода не только способна в некоторых областях занимать место стойкого к механическим нагрузкам элемента, но при этом отвечать и повышенным требованиям в плане экологической стойкости. Под понятие железного дерева входит целая группа пород, которые преимущественно растут в странах азиатского региона и в Австралии. Классическим представителем группы является персидская парротия. Данный вид распространен в реликтовых лесах, где местные жители еще с древних времен мастерили из него рукоятки для ножей и топоров. В наши дни «железная» древесина твердых пород деревьев находится под охраной ЮНЕСКО. Эта порода, в частности, имеет и эстетическую ценность, что обуславливает большой интерес к ней со стороны рынка.

Самое твердое дерево в России

Россия богата лесами. Береза Шмидта
— житель заповедника «Кедровая падь», находящегося в Приморье, является самым твердым в стране. Эта береза — один из представителей, так называемых железных деревьев. Из-за чрезвычайно твердой древесины, пули от нее отскакивают, она моментально тонет в воде, обладает свойством само консервирования, не гниет и превышает по прочности чугун. Считается, что из этого дерева можно изготавливать подшипники для машин
.

Свое название береза получила в честь открывшего ее ботаника по фамилии Шмидт. Это дерево растет по склонам оврагов у выхода скал, так как любит каменистую почву. У березы всегда наклонное состояние ствола. Обычно он гребенчатый и не превышает в обхвате восьмидесяти сантиметров. Железная береза достигает в высоту двадцати пяти метров, но крона начинается только на высоте восьми метров. Эти деревья считаются долгожителями. В среднем береза Шмидта живет около трехсот пятидесяти лет.

Особенности твердых пород дерева

Обычно качества таких пород оцениваются по трем показателям — плотности, твердости по Бриннелю и по жесткости поперечного реза. В среднем плотность такой древесины составляет порядка 1200-1400 кг/м 3 . Что касается твердости по Бриннелю, то эта величина может достигать 3,5 кгс/мм 2 , а жесткость поперечного реза — 80 МПа. Опять же, эти показатели характерны для привычных для российских условий деревьев, а экзотические породы могут иметь значительно превосходящие характеристики. Какие породы древесины относятся к твердым в умеренном поясе? Обычно выделяют дуб, бук, ясень и некоторые виды граба

Важно учитывать, что наряду с положительным качеством в виде твердости такие деревья также отличаются и отрицательными свойствами. Уже говорилось, что в целях повышения эксплуатационных качеств пиломатериал может подвергаться дополнительной обработке

Иногда для получения особых физических характеристик подобным операциям подвергается и твердая древесина. И здесь проявляется серьезная проблема, поскольку многие породы из-за высокой плотности не выносят процессов шлифовки, пропитки и особенно сушки. Часто образуются трещины, сколы и другие проявления деформации структуры.

Классификации твердых древесных пород

Выделяют породы, произрастающие в умеренном поясе, и экзотические деревья. Также существует классификация на лиственные и хвойные породы. Хотя большинство твердых пород все же относятся к лиственным, среди хвои тоже встречаются разновидности с повышенными характеристиками плотности и жесткости. Что касается пород умеренного пояса, то к ним можно отнести клен, самшит, бриар и упомянутый граб. Здесь же наиболее распространены и хвойные твердые породы древесины. Какие из них обладают наиболее выраженными показателями твердости? В данном случае внимания заслуживает лиственница, тис, можжевельник и лоусон. Встречаются твердые породы и среди привычных фруктовых деревьев — в этой категории выделяется лесная яблоня, кислица, груша, рябина и некоторые виды грецкого ореха. Что касается экзотических пород, то они демонстрируют наиболее высокие показатели твердости и плотности. Здесь особый интерес вызывает красное и лимонное эвкалипт и т. д. Теперь стоит рассмотреть подробнее самые твердые породы деревьев.

Дуб красный

Дуб красный (Quercus rubra) – одна из самых известных пород дуба, обладающая высокой твердостью.

Основные характеристики дуба красного:

• Цвет древесины: от светло-коричневого до темно-коричневого с красноватым оттенком;
• Структура: древесина дуба красного имеет равномерную и плотную структуру с прочными волокнами;
• Твердость: дерево дуба красного отличается высокой твердостью, что делает его прекрасным материалом для изготовления мебели, паркета и других изделий;
• Стойкость к гниению: дуб красный обладает высокой стойкостью к гниению, что позволяет использовать его для наружных работ;
• Прочность: древесина дуба красного обладает высокой прочностью и устойчивостью к деформациям;
• Трудность в обработке: из-за своей твердости и плотности, древесина дуба красного требует специального подхода при обработке и столярных работах.

Изделия из дуба красного отличаются элегантным внешним видом и долговечностью. Они прекрасно впишутся в любой интерьер и будут служить верной и надежной мебелью на протяжении долгих лет.

Особенности твердых пород деревьев

Хорошую репутацию твердые породы деревьев получили благодаря своей прочности и долговечности. Они обладают устойчивостью к механическим воздействиям, погодным условиям, насекомым и грибкам. Поэтому твердые породы широко используются в строительстве, мебельном производстве, производстве инструментов и т.д.

Еще одной характерной особенностью твердых пород является их высокая плотность и жесткость. Они имеют меньшую проходимость света и звука, что делает их прекрасным материалом для изготовления дверей или окон. Некоторые породы, такие как дуб или ясень, также отличаются высокой устойчивостью к огню.

• Древесина твердых пород допускает идеальную резьбу и обработку, что позволяет создавать тонкие детали и красивые узоры. Также сохраняется ее декоративность, а цвет древесины с возрастом только улучшается.
• Тем не менее, из-за своей плотности, твердые породы не могут быть использованы в качестве топлива для домашней печи. Их горение очень медленное и смолистое, поэтому это может привести к забиванию дымохода и последующим пожарам.

Наконец, стоит отметить то, что древесина твердых пород питается кислородом только через специальные каналы, что делает ее более устойчивой к гниению. Однако, это также понижает их способность поглощать лак или краску.

Граб

Уникальность этого вида дерева состоит в том, что он популярен не столько в качестве пиломатериала, сколько в живом виде. Он единственный из приведённых, которой можно найти в свободной продаже.

Граб произрастает в Северном полушарии и более всего распространён в Китае. Его строение напоминает куст, но растёт он очень медленно. Именно благодаря этому сочетанию — кустистость и медленный рост — живой граб стал излюбленным материалом для мастеров садово-паркового искусства и любителей зелёных изгородей. Зелёная шапка дерева держит форму до 15 дней после стрижки, а плотность ветвей позволяет создавать непрозрачные живые скульптуры. Большую любовь граб снискал в Японии, где популярно искусство бонсай — для этого специально выводят декоративные виды.

Механические свойства древесины граба по меньшей мере впечатляют:

1. Плотность — 750 кг/м 3 .
2. Твёрдость поперечного среза — 83,5 МПа.
3. Твёрдость по Бриннелю — 3,5 кгс/мм 2 .

Эти показатели на порядок выше, чем у среднестатистического (эталонного) дуба. Однако такие свойства имеют свою цену, и заключается она в недостатках грабового пиломатериала:

1. Высокая объёмная усушка. Материал уменьшается и растрескивается при высушивании.
2. Затруднённая обработка. Из-за особенностей в строении волокон граб плохо поддаётся обычной шлифовке.
3. Медленно высушивается и с трудом обрабатывается инструментом.

Несомненное достоинство такого пиломатериала — красивая извилистая структура, иногда разного цвета (тёмно-коричневого и желтоватого). Из граба делают штучные и художественные изделия — бильярдные кии, музыкальные инструменты, сувениры и некоторые детали станков.

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

Топ-10 самых твердых деревьев в мире

1. Железное дерево (Ironwood)

   Железное дерево известно своей невероятной прочностью и твердостью. Оно используется в строительстве и производстве инструментов благодаря своей способности выдерживать большие нагрузки и износ.

2. Бубинга (Bubinga)

   Бубинга – древесина, имеющая высокую твердость и прочность. Она широко используется в мебельном производстве, а также для создания музыкальных инструментов.

3. Эбеновое дерево (Ebony)

   Эбеновое дерево известно своей твердостью и черным цветом. Оно используется для создания предметов искусства, музыкальных инструментов и предметов интерьера.

4. Железное дерево Кари (Kari Ironwood)

   Железное дерево Кари – порода дерева, которая имеет очень высокую твердость и прочность. Она используется для создания мебели, паркетных покрытий и других изделий.

5. Венге (Wenge)

   Венге – древесина, обладающая высокой твердостью и стойкостью к воздействию влаги и различных химических веществ. Она часто используется для создания мебели и отделки интерьера.

6. Кизиль (Kizil)

   Кизиль – порода дерева, которая отличается высокой твердостью и прочностью. Её используют для создания мебели, паркетных покрытий и строительных конструкций.

7. Падук (Padouk)

   Падук – древесина средней твердости и высокой прочности. Она широко используется в производстве мебели, музыкальных инструментов и отделке интерьера.

8. Тика (Teak)

   Тика – древесина известна своей твердостью, стойкостью к влаге и насекомым. Она часто используется для создания садовой мебели и отделки судов.

9. Сонокелинг (Sonokeling)

   Сонокелинг – порода дерева, известная своей твердостью и стойкостью к влаге. Она используется в производстве мебели, отделке интерьера и производстве музыкальных инструментов.

   

   

   

   

   

   

   

10. Макоре (Makore)

    Макоре – древесина средней твердости, которая широко используется в мебельном производстве и отделке интерьера.

Применение твердых пород дерева

Большая часть данного материала используется в строительстве. Древесина в том или ином виде может применяться как основа для конструкций, так и в качестве отделки. Используют отдельные породы также в сферах машино- и приборостроения. Из них выполняют отдельные функциональные элементы с расчетом на долгосрочное использование — причем это могут быть и временные расходные детали, и долговечные части конструкций. Это основные, но не все сферы, в которых применяют высокопрочные породы древесины. Мягкие, твердые породы, а также со средними показателями плотности могут использоваться и в медицинских целях. В данном случае твердость не так важна. Дело в том, что многие экзотические породы содержат уникальные по своим качествам смолы. Приготовление лечебных смесей для внутреннего и наружного применения, в частности, позволяет бороться с заболеваниями суставов, дыхательных органов и т. д.

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.

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.

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.