Матеріал-універсал і його майбутнє
2006-10-31 15:11:28
Шкільна парта і сторубльовой асигнація, скрипка і хокейна ключка, сірник і санкт-петербурзький адміралтейський шпиль – чи є щось спільне між цими предметами? Тільки одне: всі вони зроблені з дерева або з продуктів його переробки. Деревина служить людині не менше трьох мільйонів років, і якщо цей термін спробувати прирівняти, наприклад, до року, то виявиться, що керамікою люди користуються всього лише близько діб, залізом – трохи більше восьми годин, а пластмасами і бетоном і зовсім хвилин двадцять. У первісну епоху дерев'яними були всі знаряддя полювання – списи, дротики, луки зі стрілами, дубини, бумеранги, гарпуни і всі перші знаряддя стародавніх землеробів. Це, звичайно, не означає, що термін «кам'яний вік» треба замінити виразом «дерев'яний століття», оскільки сокири або, скажімо, наконечники для списів робилися все ж з каменю, а рибальські гачки і наконечники стріл – з кістки. Але, з іншого боку: чого б коштував сокира без топорища або наконечник без древка? Так що справедливіше, напевно, було б іменувати цей час, наприклад, дерев'яно-кам'яним. Взагалі роль дерева в розвитку і становленні цивілізації справді величезна, і притому у всіх її аспектах. ДЛЯ ДОМА, ДЛЯ СІМ'Ї Здавна одним з головних напрямів використання деревини стало будівництво, а чи не першими в історії інженерними спорудами – пальові будівлі. Залишки їх, пов'язані з третього тисячоліття до нашої ери, знайдені археологами в багатьох європейських країнах і, зокрема, в Росії – в Архангельській і Вологодській областях, а також в Зауралля. Куди більш складними були дерев'яні конструкції древніх римлян: перекриття для громадських будівель, багатопрольотні арочні і блокові мости. До наших днів вони, звичайно, не дожили, але про деякі збереглися письмові свідчення. Наприклад, про великому дерев'яному мосту через Тибр в Римі (630 рік до н. Е.) або про побудований всього за 10 днів 400-метровому мосту Юлія Цезаря через Рейн. Найстарішою з нині існуючих дерев'яних будівель – храму Хорюдзі, розташованому поблизу стародавньої японської столиці Нари, – близько 1400 років. Всього на 400 років молодша за нього дерев'яна церква в невеликому норвезькому містечку Ліллехаммері. А ось на Русі, де з колод споконвіку рубали все – хати і фортеці, князівські хороми і багатоглаві храми, таких старих дерев'яних споруд, на жаль, немає переважна їх частина загинула у вогні воєн і пожеж. Найдавніше зі збережених у нас дерев'яних будівель відноситься до XIII століття: це – маленька церква Воскресіння Лазаря на території Муромського монастиря в Карелії Про інших же можна судити лише за літописами і записками іноземних мандрівників Відомо, скажімо, що в X столітті в Новгороді звели дубовий «про тринадцяти головах »Софійський собор, а в XVII столітті в підмосковному селі Коломенському – цілий палац із 270 кімнат, який сучасники іменували« восьмим чудом світу ». Дерев'яними, зрозуміло, були в старовину не тільки вдома, але і велика частина їх вмісту. Уже в Стародавньому Єгипті споруджували з дерева скрині, ложа, трони фараонів, столи і табурети з х-образним переплетенням опор. І самі вдома, і була в них меблі, побутову начиння, дитячі колиски, іграшки нерідко прикрашали різьбленням або розписом, роблячи їх тим самим ще й предметами мистецтва. Сьогодні старовинні різьблені буфети і крісла з ручками у вигляді левів голів виставлені в музеях, але є родини, яким такі речі вдалося зберегти. А вже розписні дерев'яні ложки або сільнички і зовсім є у нас мало не в кожному будинку. ЩОБ співала ДУША З мистецтвом у дерева взагалі відносини особливі. Досить згадати вирізані з нього скульптури, різьблені і написані на дошках ікони, створені з дерева найрізноманітніші духові та струнні музичні інструменти – роялі, арфи, скрипки, кларнети, флейти. «Співочі деревом» іменують так звану резонансну деревину – абсолютно здорові прямоствольние мелкослоістие їли. Саме з неї в поєднанні з кленом майстрували свої знамениті скрипки Ніколо Аматі, Джузеппе Гварнері, Антоніо Страдіварі. Художнику ж дерево не тільки служить матеріалом, але і допомагає в роботі-мольберти, підрамники, палітри і кисті теж роблять із деревини. А один із способів створення естампів так і називається ксилографією (від грецьких слів «КСІЛ» – дерево і «графо» – пишу). Він полягає в тому, що вирізаються на дерев'яних дошках гравюри переносяться потім на папір друкарським способом. З часів Еллади використовували дерево в спорті. Саме стародавніх греків, які влаштовували ще в VIII столітті до н. е. Олімпійські ігри на славу Зевса, вважають першими в світі спортсменами. Серед їхніх спортивних снарядів були дерев'яні колісниці списи і диски. А на Русі з XIII століття відомі дерев'яні санки – Ледн, перші змагання зі швидкісного спуску на яких відбулися за велінням Івана Грозного в 1552 році – на честь взяття Казані. Що ж до дерев'яних лиж, то ними, схоже користувався ще первісна людина. У 1982 році під час розкопок у Псковській області археологи знайшли вузьку довгу дощечку з загнутим овальним кінцем і прийшли до висновку, що це Лижина і що вік її ні багато ні мало 4300 років. Від сучасної вона відрізнялася лише відсутністю направляючого жолобка – мабуть до цього усовершествованія люди додумалися пізніше. І хоча навряд чи варто називати цю доісторичну Лижину спортивним снарядом (вона безперечно, належала до спорядження воїна чи мисливця) але все ж прообразом сучасних лиж вона безсумнівно стала. БЕЗ ДЕРЕВИНИ НІКУДИ Основну роль відіграло дерево у виникненні і розвитку транспорту а можливо і в розвитку техніки взагалі. Адже першим в світі колесом став колись звичайний дерев'яний обрубок, лише з часом перетворився на міцну й легку конструкцію зі спицями і ободом. Вважається що першою візком на колесах була бойова колісниця шумерів, що з'явилася у них в шостому тисячолітті до нашої ери. Згодом у різних країнах були створені найрізноманітніші вози вози, гарби карети, брички фаетони, кабріолети поштові диліжанси, пожежні лінійки та інше, які ще довго залишалися майже цілком дерев'яними, включаючи колеса. У всякому разі в Росії, де колісних справ майстри вміло підбирали для кожної з його частин найбільш підходящу деревну породу для обіду – дуб для спиць – березу або горобину для маточини – модрину. З в'яза або берези робили і хомут для коня, а в зимовий час ставили воза на дубові полози перетворюючи її в сани. Навіть сьогодні наше село не може обійтися без дерев'яних возів і саней – аж надто зручний і надійний цей невигадливий транспорт. У зародженні водного залізничного та навіть авіаційного транспорту деревина теж зіграла не останню роль. Першими судами мабуть були човни – видовбані або випалені з одного ствола. А з розвитком судноплавства з'явилося безліч найрізноманітніших кораблів – гребних і вітрильних шлюпи, каравели фрегати, галеони, бригантини. Всі вони теж споруджувалися цілком із дерева і до того ж прикрашалися різьбленням і дерев'яною скульптурою. Але скільки ж прекрасного лісу на це йшло! На спорудження наприклад, одного тільки фрегата «Полтава», що будувався під керівництвом Петра I, було витрачено близько 3000 добірних стовбурів. З дерева спочатку майстрували і залізничні вагони, та й паливом для паровозів довго служили дрова сам же шлях вимагав укладання на кожному його кілометрі до 2000 дерев'яних шпал. Дерев'яними були і перші літаки, а у вітчизняній авіації дерево використовувалося майже до середини минулого століття. Фанерну обшивку і дерев'яні лонжерони крила мали винищувачі Як-1, а наш знаменитий «небесний тихохід» У-2 (По-2) німці так і називали під час війни – «рус-фанер». Для виготовлення ж радянських літаків Ла-5 і Ла-7 головним матеріалом служила так звана дельта-деревина. Це була оброблена спеціальними смолами і спресований під великим тиском багатошарова фанера, дуже міцна і практично не горіла. ВІД РУШНИЦІ ДО ПРЯНИКА І в наш час нелегко перелічити ті галузі людської діяльності, в яких затребувана деревина У величезних кількостях використовують її в енергетичних цілях (см «Наука і життя» № 11, 1999 р.), для виробництва паперу та картону, а також в якості конструкційного матеріалу. В штатах, наприклад, дерево йде на кріплення гірничих виробок, і при цьому витрачається близько 20 кубометрів на кожну тисячу тонн вугілля. З деревини роблять сірники (20000 коробок з одного кубометра), олівці, котушки, креслярські дошки, садовий інструмент, рушничні ложа і палички для морозива. А в Японії, наприклад, щорічно використовується понад 10 мільярдів одноразових дерев'яних паличок для їжі. Ще в більшій кількості вживали їх до недавнього часу в Китаї, на що щороку йшло близько 25 мільйонів дерев. І лише в червні нинішнього року постановою уряду КНР виробництво таких паличок було припинено. Не обходяться без деревини та кондитери візерунки друкованих тульських і в'яземськ пряників отримують за допомогою різьблених дерев'яних дощок. А всякого роду обробні дошки, качалки, толкушки які використовуються в побуті, а також прасувальні дошки, «грибки» для штопання – предметам цим немає числа. Використання людиною дерев'яної тари – часто варварство особливо коли її потім спалюють але іноді без неї не обійтися. Відомо ж, що солоні огірки, квашена капуста, гриби, риба та інші соління найкраще зберігаються саме в дерев'яних бочках. А знамените пльзенское пиво «доходить» виключно в просочених спеціальними смолами дубових бочках – саме в цьому полягає секрет чеських пивоварів. В таких же бочках витримують і коньяк і віскі. Всупереч прогнозам І все ж у XX столітті у деревини з'явилися серйозні конкуренти. Бетон і залізобетон поступово витісняють дерево з будівництва та випуску залізничних шпал, пластичні маси – з машинобудування і виробництва предметів побуту, метал – з судо-і вагонобудування, метал і залізобетон – з споруди опор для ліній зв'язку та електропередач. Замість олівців застосовують фломастери, замість сірників – газові, електричні та електронні запальнички. Все частіше стали робити металевим кріплення гірничих виробок в шахтах. Не менш активно впроваджуються в наше життя і нові носії інформації (від мікрофільмів до лазерних дисків), цілком успішно замінюють папір. А переважна використання нафти, газу і кам'яного вугілля в якості палива зводить до мінімуму споживання дров. І тому експерти ще в середині минулого століття передбачили значне падіння попиту на дерево. Але помилилися. Якщо на початку XX століття з деревини виготовляли всього близько 3 тисяч видів продукції, то в 70-х роках – вже близько 20 тисяч, а в наші дні – більше 30 тисяч. Виробництво фанери, наприклад, зросла за останні чверть століття більш ніж на третину, деревно-стружкових і деревно-волокнистих плит – приблизно вдвічі, а паперу та картону – більше ніж удвічі. Дерево вперто не здає своїх позицій в економіці і навіть знаходить нові ніші на споживчому ринку. Анітрохи не менше, ніж раніше, використовують сьогодні дерево в будівництві, хоча цілком дерев'яні будинки зводяться лише в сільській місцевості і передмістях. Але навіть при спорудженні найсучасніших міських будівель – з цегли, бетону і скла – деревину застосовують дуже широко. Двері, плінтуси, віконні рами, підвіконня, антресолі, вбудовані шафи і, зрозуміло, паркет – все це, як правило, зроблено з дерева. І для будівлі, скажімо, 100-квартирного будинку потрібно цілий ешелон будматеріалів: дощок, деревно-стружкових і деревно-волокнистих плит, фанери, деревних пластиків. Бурхливо розвивається і виробництво дерев'яних клеєних конструкцій, що стало можливим відносно недавно завдяки розробці водостійких синтетичних клеїв і методів швидкої сушки деревини. Такі конструкції – блоки, ферми прольотом до 36 метрів, арки прольотом до 60 метрів, а також клеефанерние блоки і панелі – володіють багатьма важливими достоїнствами. Вони, наприклад, в три рази легше сталевих аналогів, у вісім разів легше бетонних, а по міцності не поступаються ні сталі, ні алюмінію. По вогнестійкості ж перевершують, як це не дивно, так звані вогнетривкі матеріали: якщо сталеві втрачають свою несучу здатність при 450 ° С, то в деревних клеєних вона зберігається до 750 ° С. Клеєна деревина надзвичайно пластична і дозволяє втілювати в життя найфантастичніші архітектурні проекти складчасті покриття, конічні купола, ребристі, чашоподібні і сітчасті склепіння. Одним із прикладів цього може служити архангельський Палац спорту з крижаним полем 45×60 метрів, перекритий трехшарнирной арками прольотом 60 метрів, а також дах недавно відреставрованого Гостиного Двору в Москві. Сьогодні вчені і конструктори знаходять все нові варіанти використання деревини в її поєднаннях з іншими матеріалами. Одним із прикладів такого поєднання можуть служити цементно-стружкові плити. Дешеві і довговічні, вони легко піддаються механічній обробці і до того ж не горять і не гниють. Нові можливості відкривають перед будівельниками і армовані дерев'яні клеєні конструкції, в які – для збільшення їх жорсткості – вклеюється металева арматура. З змішаних з полімерами тирси виготовляють, наприклад, деревинно-полімерні ролики для стрічкових транспортерів, у кілька разів збільшують термін служби конвеєрів. Вельми міцним листовим матеріалом виявляється фанера, між листами шпону якої прокладають сталеву сітку, каучук і тканина, після чого композицію просочують антисептиком і пресують. Така фанера істотно легше стали, не боїться води і вогню і придатна не тільки в будівництві, але і для виготовлення труб, вагонів і корпусів автомобілів. Широке застосування може знайти і так звана модифікована деревина, що отримується з м'яких листяних порід за допомогою хімічного впливу і ущільнення в спеціальних прес-формах. Оригінальні технології її отримання розроблені, наприклад, у Воронезькій державної лісотехнічної академії, де низькосортну деревину м'яких листяних порід сушать, в 1,5-2 рази ущільнюють, просочують спеціальними маслами і піддають термо-і механічній обробці. І в результаті деревина знаходить небувалу зносостійкість. Виготовлені з неї, наприклад, підшипники ковзання не тільки в кілька разів дешевше чавунних, бронзових або пластмасових, але і мають набагато більший термін служби. Розробляються й нові види так званої ламінованої деревини – деревних плит з напресованной плівковим покриттям, що імітує, зокрема, текстуру дорогих порід. Її застосовують для обробки в приміщенні стін, підлог, а також меблів. У меблевому виробництві дерево взагалі продовжує домінувати, оскільки попит на дерев'яні меблі сьогодні максимальний. Незмінна затребуваність деревини і при виготовленні спортивного інвентарю, номенклатура якого постійно розширюється Величезною популярністю користуються, наприклад, деревопластикові лижі – легкі, міцні та довговічні, роликові дошки «скейтборд», дошки для серфінгу (катання по хвилях) та віндсерфінгу (катання на дошці під вітрилом ), не кажучи вже про яхтах, байдарках і каное Всі матеріали для цієї сучасної спортивної техніки створюються на деревній основі. Чи вистачить ЛЮДСТВУ ЛІСОВИХ РЕСУРСІВ? Але які ж перспективи використання деревини в осяжному майбутньому? На думку експертів Продовольчої і сільськогосподарської комісії ООН, а також Комітету з лісоматеріалів Європейської економічної комісії, попит на дерево буде рости і надалі, хоча темпи цього зростання злегка знизяться в порівнянні з останніми десятиліттями. А через чверть століття, за максимальною оцінкою, попит на пиломатеріали збільшиться майже в 1,5 рази в порівнянні з 1980 роком, а на папір і картон – майже вдвічі. Однак попит на деревину не повинен, та й не може бути безмежним. Він лімітується не тільки існуючими лісовими ресурсами, а й необхідністю зберегти ліси – найважливіший компонент біосфери Землі. Ліс – не тільки санітар атмосфери і «фабрика кисню», він – хранитель вод, приборкувач вітрів, середа проживання багатьох звірів і птахів, постачальник грибів, ягід та лікарських рослин і, нарешті, просто благодатне місце для відпочинку людей. Уже тепер стан лісового господарства на планеті викликає у лісівників та екологів серйозну заклопотаність. Середньорічний приріст деревини в світі складає сьогодні близько 5 мільярдів кубометрів, а постійно зростаючий обсяг лісозаготівель вже перевищив 3 мільярди. Розрив цей досить невеликий, особливо якщо врахувати, що в освоєних лісах – там, де ведуться заготовки, приріст лісу не перевищує 2 мільярдів кубометрів на рік. Чимало проблем завдають лісі пожежі, шкідливі лісові комахи, хвороби дерев. Особенно тревожит специалистов хищническая вырубка лесов в Африке, Южной Америке и Юго-Восточной Азии. А какова ситуация в лесах России? Ведь именно мы располагаем самым мощным лесосырьевым потенциалом в мире, опережая Бразилию, Канаду и США. На первый взгляд картина кажется благополучной. При установившемся за последние годы объеме лесозаготовок около 100 миллионов кубометров среднегодовой прирост составляет 854 миллиона кубометров. Но цифры эти не должны настраивать на благодушный лад: они средние по стране и включают в себя данные об удаленных от транспортных путей и не тронутых рубками лесах Сибири и Дальнего Востока. В освоенных же лесах положительный баланс прироста древесины и объема рубок сохраняется отнюдь не всегда. С учетом же лесных пожаров, а также множественных очагов болезней лесонасаждений и размножения вредных лесных насекомых ситуация и вовсе может стать тревожной. Но реально ли вообще удовлетворить спрос на древесину и не поставить при этом под угрозу само существование лесов? Специалисты полагают, что реально — при условии государственного регулирования лесопользования. Решать проблему придется в двух направлениях: во-первых, улучшая состояние лесного хозяйства и, во-вторых, совершенствуя технологии заготовки и переработки древесины. Под первым имеется в виду тщательный уход за лесом, своевременное проведение мелиоративных работ и санитарных рубок, активное восстановление вырубаемых лесосек и внедрение быстрорастущих пород, разработка новых эффективных мер борьбы с пожарами, вредными насекомыми и болезнями деревьев. Что же касается второго направления, то оно подразумевает разработку новых ресурсосберегающих и безотходных технологий. Ведь расход деловой древесины можно значительно сократить, если использовать не только стволы, но и сучья, кору, вершины, опилки и прочие традиционные отходы, способные служить ценным сырьем для многих видов продукции. Из них, например, можно получать древесно-стружечные и древесно-волокнистые плиты, дубильные вещества и топливные брикеты, тарный картон и органические удобрения, спирт, глюкозу и кормовые дрожжи. В ход должно идти все, включая корни деревьев. И такой способ есть, причем идея его возникла около двухсот лет назад. Статья под названием «О вырывании больших дерев с кореньями…» была опубликована в приложении к русскому «Технологическому журналу» за 1806 год. А чуть более четверти века назад специалисты Московского лесотехнического института провели испытания опытного образца своей недавно разработанной машины, которая выдергивала дерево из земли, словно морковку. К сожалению, опытным образцом дело ограничилось: средств на внедрение машины в производство так до сих пор и не нашлось. А между тем с ее помощью удается получать в среднем с каждой вырубки на 12,5 процента больше лесоматериалов, чем традиционным способом. Внедрение новых лесных технологий позволило бы не только сберечь, но и приумножить лесные ресурсы России — одно из наиболее значительных и замечательных ее богатств.
ДЖЕРЕЛО: Наука і життя