Строение древесины

Физические и механические свойства древесины определяются ее анатомическим строением и тонкой структурой ее клеточных оболочек.

Основным элементом строения древесины хвойных пород (рис. 1) являются трахеиды, которые занимают до 95% общего объема древесины ствола. Трахеиды представляют собой вытянутые вдоль ствола пустотелые отмершие клетки, проводящие воду от корней к кроне; они придают древесине механическую прочность. Длина трахеид от 2 до 5 мм, ширина 30 - 70 µ, толщина стенок трахеид в ранней части годичного слоя 2 - 3 µ, в поздней 5 - 7 µ, что определяет значительно большую прочность поздней древесины по сравнению с ранней. Другим структурным элементом являются сердцевинные лучи, которые в хвойных породах занимают около 7%, в лиственных - 18% полного объема древесины. Клетки их имеют радиальное направление.

Рис. 1 Микроструктура древесины хвойной породы

( тр. - трахеиды; о.п. - окаймленные поры; в.с.х. - вертикальный смоляной ход; с.л. - сердцевинный луч; г.с. - годичный слой; р.д. - ранняя (весенняя) древесина; п.д. - поздняя (летняя) древесина) 

Для строения древесины лиственных пород характерно наличие водопроводящих клеток-сосудов и клеток либриформа (древесные волокна); последние занимают до 75% всего объема древесины, имеют толстые стенки и придают прочность стволу.

Рис. 2. Схема строения клеточной оболочки

( а - поперечный разрез клетки; б - разрез по стенке клетки (по D-D); в - вид на оболочку сбоку  расположение фибрилл в разных слоях толщиной по 0,5 μ

1-межклеточное вещество; 2-первичный слой; 3- вторичный слой; 4-третичный слой; )

Оболочка (стенка) клетки состоит из трех основных слоев (рис. 2): наружного тонкого первичного слоя, окруженного межклеточным веществом, вторичного слоя, имеющего большую толщину и массивность, и внутреннего третичного тоже тонкого слоя.

Первичный и вторичный слои построены главным образом из целлюлозы, но в них содержится и лигнин; целлюлоза и лигнин представляют в них как бы две взаимно проникающие системы. В третичном слое лигнина нет.

Механическая прочность ствола определяется строением древесины и наличием массивного вторичного слоя. Вторичный слой в свою очередь состоит из ряда концентрических слоев: более плотных (светлых) и менее плотных (темных). Предполагают, что в более светлых слоях преобладает целлюлоза, а в более темных - лигнин. Каждый из вторичных слоев состоит из тончайших нитей - фибрилл, расположенных спиралеобразно (под углом 0 - 30°) вдоль оси волокна (рис. 2). В наружных слоях направление фибрилл почти перпендикулярно оси волокна. Фибриллы состоят из определенных групп макромолекул.

Спиральное строение вторичных слоев, подобное строению стального троса или витого пенькового каната, определяет, по-видимому, значительную прочность их на растяжение.