Анатомічна будова кори. Кора має більш складну будову ніж деревина. Вона призначена для виконання особливих функцій: проводити поживні речовини, вироблені листами, і захищати дерево від несприятливих зовнішніх впливів.
Кора неоднорідна за своїм складом. Вона складається з двох шарів: внутрішнього - лубу і зовнішнього - корки. Ці шари відрізняються за своєю будовою, хімічним складом і функцій, тому властивості кори коливаються у великих межах, не підкоряючись законам для ізотропних матеріалів.
Основними елементами лубу, які виконують провідну функцію, є сітовідние клітини (у хвойних порід) і сітовідние трубки (у листяних порід). Вони утворюють в лубе тонкий провідний шар товщиною 0,1-0,3 мм.
На відміну від деревини, де водопровідну функцію виконують мертві елементи (трахеіди і судини), сітовідние елементи - це живі клітини з неодревесневшіе оболонками. Ситовідниє клітини кори хвойних порід мають ті ж розміри, що і трахеіди деревини. Ділянки стін цих клітин пронизані численними отворами (ситечками), через які з'єднуються порожнини сусідніх клітин. Діаметр ситечок не перевищує 15 мк.
Ситовідниє трубки у листяних порід влаштовані складніше і на загальних стінках мають сітовідние пластинки з перфораціями, через які вільно проходять рідкі речовини.
Відмерлі сітовідние елементи утворюють непровідний шар лубу. Цей шар включає до 17% живих паренхімних клітин (значно вище, ніж в деревині). Паренхімні клітини містять резервні поживні речовини, танніди і воду. Вони мають численні пори, що з'єднують їх один з одним.
Зовнішня кора (кірка) захищає луб і деревину від різких коливань температури, випаровування вологи і механічних пошкодженні. Кірка складається в основному з пробки - захисного шару, утворених корковими клітинами. Пробкові клітини мають Різматіческую форму і щільно прилягають один до одного радіальними рядами. Оболонки пробкових клітин не мають часу і просякнуті особливим хімічно стійким речовиною - суберином, що робить їх непроникними для газів і води. У порожнинах клітин міститься лише повітря.
Зовні кора покрита відмерлої тканиною з глибокими тріщинами і борознами, розривами і лусочками. У деяких порід (у берези) гладка поверхня коркової тканини зберігається в продовженні всього життя.
У шкірці є нечисленні живі клітини коркового камбію, що не утворюють суцільного шару.
Для пропуску повітря в товщу деревини служать пухкі ділянки в корі - чечевички (у берези) або нещільності в корковому шарі (у сосни).
Кількість кори на деревині. Кількість кори, що знаходиться на деревині, залежить від віку дерева, умов його зростання, діаметра стовбура, а при надходженні на підприємства - від способу транспортування.
Вихід кори (абс. Сухий) з 1 пл. м3 деревини Складає для хвойних порід європейської частини СРСР 25-40 кг.
У табл. 1 наведені середні величини об'ємного вмісту кори на деревині і вага 1 пл. м3 кори.
Таблиця 1. Середні величини об'ємного вмісту кори на деревині і вага 1 пл. м3 кори (за даними ЛTA) Породи деревини (баланси) Об'ємне зміст кори від обсягу деревини,% Вага 1 пл. м3 кори (абсолютно сухий), кг Ель 9,5 280 Сосна 11 334 модрина 18 418
Зі збільшенням діаметра стовбура відносний обсяг кори зменшується.
У табл. 2 наведено кількість кори на Сплавний і свежесрубленной деревині по А. В. Житкову [1].
Таблиця 2. Кількість кори на 1 пл. м3 деревини Порода деревини Вологість (отн.),% Кількість кори, знятої з 1 пл. м3 деревини кг скл. м3 Ель: сплавна 80-83 120 0,20 сплавна 55-60 55 0,19 несплавні 48-50 65 0,26 несплавні 12-15 32 0,25 Сосна: сплавна 80-82 132 0,26 сплавна 55-60 75 0,25 несплавні 55-60 78 0,28 несплавні 12-15 36 0,27
При транспортуванні деревини неминучий отпад кори.
В середньому для практичних розрахунків ЦНІІМОД прийнято кількість кори в розмірі 10% від обсягу окоренной деревини (за умови транспортування деревини сплавом).
Товщина кори. Товщина кори залежить головним чином від породи і діаметра стовбура дерева, а також від віку та умов зростання.
Товщина шару лубу їли по відношенню до загальної товщині кори в середньому становить 40-50%, а сосни - 30-40%.
Товщина кори соснових і ялинових пиловочного колод вивчалася П. П. Сосунова [2]. В результаті його спостережень наведені в табл. 3.
Таблиця 3. Середня товщина кори на пиловочного колодах в залежності від діаметра колод Діаметр колод, см Товщина кори колод, мм соснових ялинових окоренкові серединних окоренкові серединних 16 8,0 3,0 5,0 4,0 18 8,5 3,5 6 , 0 4,5 20 19,0 4,5 7,0 6,0 24 10,0 5,5 8,0 7,0 28 12,5 6,0 9,0 7,5 32 14,0 6, 5 9,5 8,0 36 16,0 7,5 10,5 9,0 40 17,0 8,5 11,0 9,0 56 21,0 12,0 12,0 10,0
Дані табл. 3 показують, що товщина кори збільшується зі збільшенням діаметра стовбура дерева.
М. Н. Симонов [3] зазначає, що товщина кори залежить також від місця розташування кори на стовбурі. Кора ялини значно тонше в порівнянні з корою інших порід; на різних місцях по висоті стовбура різниця в її товщині не перевищує 15%.
Товщина кори сосни в серединній і вершинної частини стовбура зі збільшенням діаметра стовбура збільшується незначно і різко зростає у комля.
У табл. 4 наведені дані товщини кори на деревах, що ростуть.
Таблиця 4. Товщина кори на деревах, що ростуть в залежності від породи і місця виміру Порода Точка виміру Товщина кори, мм, при діаметрі колоди, см 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52 56 Сосна до - 2,0 2,2 2,8 3,2 5,0 6,0 12,0 14,0 16,0 20,0 - 22,0 Сосна в 1,5 1,8 2,0 2,2 2,4 3,0 3, 5 5,0 5,5 6,5 - - - Ель до - 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 8,0 9,0 10,0 - 12,0 ялина в 2,3 3,0 3,5 3,8 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0 7,0 - - - Береза до - 4,0 6,0 6,5 7,0 7,5 9,0 11,0 12,0 14,0 16,0 18,0 20,0 Береза в 3,5 4,0 5,6 6,0 6,5 7,5 9,0 11,0 12,0 - - - - Осика до - - - - 8,2 10,0 11,3 12,5 13,0 14,1 15,6 17,0 21,0 Осика в 3,1 4,2 5, 5 7,0 7,5 10,2 11,0 12,4 13,1 13,5 14,0 15,4 -
Товщина кори в залежності від діаметра стовбура визначається 110 емпіричними формулами:
для сосни hкомля = 0,0105d2 + 0,15d + 2,0; (1)
hверш. середн = 0,003d2 + 0,025d + 2,7; (2)
()
для ялини h - 0,002d2 + 0,025d + 2,7;
для берези h = 0,005d2 + 0,03d + 3,2.
Вологість кори. Вологість кори на свежесрубленном дереві залежить в основному від місця розташування кори по висоті стовбура, а також від часу рубки.
Дослідження вологості кори в свежесрубленном стані були проведені Н. Л. Леонтьєвим [4]. Результати досліджень наведені в табл. 5.
Таблиця 5. Вологість кори деревини в свежесрубленном стані Породи і сортименти Статистичні характерісікі,% n M σ m VP Сосна, окоренкові 35 75,0 22,6 3,8 30,1 5,1 Сосна, серединні 35 139,5 23,7 4,0 17,0 2,9 Сосна, вершинні 29 150,4 25,5 4,7 17,0 3,2 У середньому 99 120,4 41,2 4,2 34,2 3,5 Ель, окоренкові 35 107,8 21,9 3,7 20,3 3,4 Ель, серединні 36 115,5 25,7 4,3 22,2 3,7 Ель, вершинні 34 113,7 16,2 2,8 14,2 2,4 В середньому 105 112,2 21,8 2,1 19,4 1,9
()
Н. Л. Леонтьєв зазначає наступні варіаційні коефіцієнти: соснова кора - 34%, ялинова - 19% і березова - 16%. великий коефіцієнт мінливості соснової кори в порівнянні з ялинової і березової обумовлений наявністю у сосни (особливо в окоренкові колодах) сильно розвиненого шару кірки, що складається в основному з коркової тканини.
У соснових колод вологість кори залежить від місця вирізу сортименту з хлиста. Вологість кори окоренкові колод в середньому на 75% нижче вологості кори вершинних колод (через вплив кірки) і на 64% менше вологості кори серединних колод. Залежно від діаметра колоди різниця може доходити до 80-90%. Вологість кори ялинових колод майже не залежить від місця вирізу сортименту з хлиста. Вологість лубу в 2-3 рази вище, ніж кірки.
А. В. Житков [1] досліджував динаміку висихання кори на деревині. Дослідження показали, що швидкість висихання кори залежить від часу рубки, способу транспортування, умов зростання дерева і ін.
Особливо великий вплив на висихання кори надає тривале перебування деревини в воді при сплаві. Спостереження за зразками, сушівшіміся у відкритих штабелях, показали наступне:
висихання на відкритому повітрі кори свежесрубленной деревини та пов'язаною з нею заболоні хвойних порід відбувається дуже повільно, і чим товще кора, тим довше цей процес;
висихання кори, тривалий час пробула у воді, відбувається швидше, причому товщина кори мало впливає на швидкість підсушування. Час рубки в даному випадку великої ролі не грає. У корі сосни знаходиться більше смолистих речовин, що уповільнюють процес висихання, ніж в корі їли. Однак внаслідок більш пухкої структури соснової кори процес висихання кори несплавні сосни і ялини приблизно однаковий. В результаті вилуговування смолистих речовин при сплаві деревини кора сосни сохне навіть швидше, ніж кора їли.
Кора Сплавний деревини за властивостями відрізняється від кори дерева, що росте. За даними А. В. Житкова [1], відносна вологість кори Сплавний деревини досягає 80-84%. Вологість лубу при цьому доходить до 85-90%, а кірки 30-35%. Так як вологість кірки завжди в 2-4 рази нижче, ніж вологість лубу, то сушка кори відбувається головним чином за рахунок втрати вологи лубом.
Різке відмінність у вологості кірки і лубу наочно підтверджується дослідженнями уральських порід, проведеними в СвердНІІПДреве [5] (табл. 6).
Таблиця 6. Середні значення вологості кори, лубу і кірки Деревина Вологість,% їли сосни берези кора луб кірка кора луб кірка кора луб кірка Сплавна 217 286 87 238 486 127 - - - Свіжозрубана 67 156 21 60 184 27 61 72 7
ЦНІІМОД були проведені дослідження по визначенню вологості кори деревини, що надходить сплавом на лісопильно Деревообробні підприємства Архангельська. Контрольні колоди відбиралися в басейні підприємств: соснові на ЕПЗ ЦНІІМОД "Червоний Жовтень", ялинові на ЛДК ім. В. І. Леніна. Спостереження проводилися в середині літа. Вологість кори визначалася по ГОСТ 164837-71 "Деревина. Метод визначення вологості при фізико-механічних випробуваннях". Для випробувань було взято по 15 колод кожної деревної породи, довжиною 5,5 м, трьох груп за діаметрами: 16-24; 26-34 і 36-44 см. Зразки розміром 20X30 на товщину кори вирізалися на відстані 0,5; 2,0; 3,5; 5,0 м від комля. Перше зважування зразків проводилося відразу після заготовки. Результати досліджень наведені в табл. 7.
Таблиця 7. Вологість кори деревини після сплаву в залежності від діаметра колод 1 1 1 1 M σ m VP Сосна 16-24 33 286,0 120,0 20,9 41,8 7,3 Сосна 26-34 47 181,0 81 , 6 11,9 45,0 6,6 Сосна 36-44 40 177,0 76,5 12,1 43,1 6,8 Ель В середньому 120,0 208,5 102,0 9,27 49,0 4 , 4 Ель 16-24 40 243,0 32,2 5,1 13,2 2,1 Ель 26-34 47 203,0 46,6 6,9 22,9 3,4 Ель 36-44 40 190,7 28,7 4,5 14,5 2,4 - В середньому 127 203,5 37,6 3,3 18,5 1,6
Як видно з даних табл. 8, вологість кори Сплавний деревини істотно залежить від діаметра колоди: зі збільшенням діаметра колоди вологість кори знижується.
В середньому вологість кори у сосни дещо вищий, ніж у ялини.
Водопоглинання і розбухання кори. Водопоглинання залежить в основному від щільності кори, зі збільшенням якої воно зменшується.
У табл. 8 наведені дані про водопоглинанні кори різних порід свежесрубленной деревини [6].
Таблиця 8. Водопоглинання кори свежесрубленной деревини Порода Водопоглинання,%, через 1 год 1 добу 10 діб 30 діб 50 діб Ель 28 81 106 128 140 модрина 17 37 77 124 149 Сосна 13 38 91 170 203 Береза 39 47 58 65 65
Величина розбухання кори вивчених порід в основному відповідає величині розбухання деревини тих же порід.
У СвердНІІПДрев [5] вивчалося водопоглинання компонентів кори (лубу і кірки) деяких порід. Зразки розміром 3X3X0,3 см висушували в бюксах до абсолютно сухого стану. Висушені зразки поміщали в ексикатори з водою. Вологість зразків визначали ваговим методом через 5, 10, 30, 60 хв, 2, 4, 8 ч, 1, 2, 7, 12 діб і далі через кожні 10 діб. Швидкість водопоглинання приведена на рис. 1. Наведені графіки показують, що найбільше збільшення вологості відбувається протягом перших двох діб. Повний водопоглинання становить: у лубу ялинової кори близько 250%, у кірки 150%; у лубу соснової кори 325%, у кірки 250%; у лубу березової кори 110%, у кірки 35%.
Щільність і коефіцієнти об'ємної усушки кори. Дані про величину щільності кори, наведені в літературних джерелах, досить суперечливі. Однією з перших робіт по визначенню щільності кори свежесрубленной деревини є робота Н. Г. Прикота [6], виконана в 1938 р в Ленінградській лісо-технічної академії.
Щільність кори визначалася стереометричним методом на зразках, що мають форму призми різних розмірів в залежності від товщини кори.
Результати досліджень Н. Г. Прикота наведені в табл. 9.
Таблиця 9. Щільність кори свежесрубленной деревини Порода Чіслоіспитанних зразків Середні показники Межі коливань вологість,% щільність, г / м3 Ель 15 11 0,31 0,29-0,33 Сосна 15 12 0,41 0,38-0,44
За даними Н. Л. Леонтьєва [4], щільність кори при вологості 15%, в середньому дорівнює у сосни 688, їли 737, берези 746 кг / м3 (обсяг кори визначався ртутним об'ємомір).
Результати досліджень Н. Л. Леонтьєва представлені в табл. 10.
Таблиця 10. Щільність і коефіцієнти об'ємної усушки кори свежесрубленной деревини Порода і сортимент Щільність, кг / м3 Коефіцієнт об'ємної усушки,% при вологості 15% в абс. сухому стані Сосна, колоди окоренкові 497 473 0,60 Сосна, колоди серединні 772 735 0,60 Сосна, колоди вершинні 834 796 0,77 Середнє 688 652 0,66 Ялина, колоди окоренкові 711 686 0,72 Ялина, колоди серединні 752 737 0,80 Ялина, колоди вершинні 748 725 0,85 Середнє 737 715 0,79 Береза, колоди окоренкові 719 709 0,93 Береза, колоди серединні 744 733 0,91 Береза, колоди вершинні 774 764 0,93 Середнє 746 736 0, 92
У окоренкові соснових колод щільність кори через розвинену кірки значно менша, ніж у серединних і вершинних колод. У ялинових і березових сортиментів щільність кори практично однакова і не залежить від місця вирізу сортименту. Щільність кори при вологості 15% значно вище, ніж щільність відповідної деревини: у сосни на 35%, у ялини на 64%, у берези на 17%. Тому відсоток кори в обсязі сортиментів за вагою буде більше, ніж за обсягом.
Коефіцієнти об'ємної усушки кори більше, ніж деревини, у сосни на 0,2%; їли і берези на 0,3%.
Залежність щільності кори від вологості аналогічна тій же залежності, що і для деревини, і виражається формулами, наведеними в табл. 11.
А. В. Житков [1] наводить залежність насипної об'ємного ваги рубаною кори від вологості. Дані були отримані автором на Святогірськ і Камському ЦПК (рис. 2).
СвердНІІПДрев [5] була визначена щільність компонентів кори (лубу і кірки) уральських порід. Щільність кори (розміром 30X70мм) визначали об'ємомір після доведення зразків до абсолютно сухого стану.
Щільність лубу і кірки ялинової кори, отриманої з Сплавний Деревини, склала відповідно 0,93 і 0,64 г / см3, щільність компонентів соснової кори, отриманої з свежесрубленной деревини, - відповідно 0,81 і 0,30 г / см3.
У ЦНІІМОД проведені дослідження щільності і коефіцієнта об'ємної усушки соснової і ялинової кори деревини, що надходить на лісопилки деревообробні підприємства сплавом. Методика відбору зразків наведена на стор. 9-10. Обсяг кори був визначений за допомогою ртутного об'ємомір.
У табл. 12 наводяться результати визначення щільності і коефіцієнта об'ємної усушки кори. З даних таблиці видно, що щільність кори сосни при вологості 15% в середньому дорівнює 0,548 г / см3, їли - 0,765 г / см3.
Таблиця 12. Щільність і коефіцієнт об'ємної усушки кори деревини після сплаву в залежності від діаметра колод Порода Діаметр колоди в вершині, см Статистичні характеристики,% n M σ m VP Щільність при вологості 15%, г / см3 Сосна 16-24 33 0,667 0,135 0,024 20,3 3,5 Сосна 26-34 47 0,529 0,143 0,023 27,0 4,0 Сосна 36-44 40 0,494 0,103 0,016 20,9 3,3 Сосна В середньому 120 0,548 0,145 0,013 26,5 2,4 Ель 16- 24 40 0,785 0,075 0,012 9,6 1,5 Ель 26-34 47 0,760 0,087 0,013 11,5 1,7 Ель 36-44 40 0,752 0,059 0,009 7,9 1,3 Ель В середньому 127 0,765 0,077 0,007 10,0 0 , 9 Щільність в абсолютно сухому стані г / см3 Сосна 16-24 33 0,609 0,142 0,025 23,4 4,1 Сосна 26-34 47 0,509 0,139 0,020 27,3 4,0 Сосна 36-44 40 0,454 0,099 0,016 21,8 3,5 Сосна В середньому 120 0,529 0,139 0,013 26,3 2,4 Ель 16-24 40 0,759 0,073 0,012 9,6 1,6 Ель 26-34 47 0,746 0,109 0,016 14,6 2,2 Ель 36- 44 40 0,726 0,057 0,009 7,9 1,3 Ель В середньому 127 0,742 0,076 0,007 10,2 0,9 Коефіцієнт об'ємного сушіння,% Сосна 16-24 33 0,51 0,19 0,03 36,6 6,4 Сосна 26-34 47 0,44 0,17 0,03 38,6 5,7 Сосна 36-44 40 0,42 0,11 0,02 25,3 4,1 Сосна В середньому 120 0,46 0,16 0 , 02 35,2 3,2 Ель 16-24 40 0,67 0,12 0,02 17,0 2,7 Ель 26-34 47 0,65 0,11 0,02 16,7 2,5 Ель 36 -44 40 0,63 0,09 0,01 13,7 2,2 Ель В середньому 127 0,58 0,11 0,01 18,4 1,6
Щільність кори сосни зі збільшенням діаметра колоди зменшується. Щільність кори їли практично однакова і не залежить від діаметра колоди. Коефіцієнт об'ємної усушки кори сосни становить 0,46%, їли - 0,58%.
Теплові властивості кори. Теплові властивості кори вивчені мало. У СвердНІІПДрев визначали теплові коефіцієнти кори (температуропровідність а, теплопровідність λ, теплоємність с) сосни, ялини та берези [15] і встановили, що в основному теплові властивості кори залежать від її вологості, щільності і структури.
Результати визначення наведені в табл. 13.
Таблиця 13. Теплові Властивості кору в залежності від ее вологості, щільності и структури показників кору вологість,% Температура 288 ÷ 293 ° К Температура 258 ° К a • 10-7, м2 / сек λ, Вт / м • град з • 103, дж / кг • град a • 10-7, м2 / сек λ, вт / м • град з • 103, дж / кг • град Свіжозрубана: соснова комльовая 45-55 0,667 0,087 2,728 0,726 0,096 2,596 березова 55-65 0,550 0,119 2,807 0,581 0,123 2,693 ялинова комльовая 55-65 0,751 0,122 2,179 - - - ялинова серединна 90-100 0,550 0,162 3,582 - - - Сплавна: соснова комльовая 80-90 0,656 0,162 3,603 0,723 0,171 3,331 ялинова комльовая 80-90 0,734 0,211 3,331 - - -
Значні дослідження з визначення теплових властивостей кори провів Р. Мартін [48]. За його даними, теплопровідність кори залежить від її щільності, вологості і температури.
На рис. 3 приведена залежність між теплопровідністю і щільністю абсолютно сухої кори при температурі 298 ° К. Абсолютно суха кора при 298 ° К має теплопровідність на 20% менше, ніж деревина. Теплопровідність абсолютно сухої кори близька до теплопровідності деревини.
