Drewno PDF

Preview

Summary

Download Drewno PDF

Description

Budowa Makroskopowa W drewno wyróżniamy trzy zasadnicze przekroje: - poprzeczny, który powstaje w wyniku przecięcia pnia prostopadle do jego osi podłużnej - podłużny, który powstaje w wyniku przecięcia wzdłuż jego osi podłużnej, przez rdzeń - styczny, który powstaje w wyniku przecięcia pnia wzdłuż jego osi podłużnej i przechodzący poza rdzeń RDZEŃ jest to środkowa część drewna, stanowiąca jego fizjologiczną oś. Występuje on na przekroju poprzecznym w postaci plamki średnicy 1-5 mm. Na przekroju podłużnym rdzeń ma postać zabarwionej smugi. Kształt rdzenia na przekroju poprzecznym jest cechą charakterystyczną gatunku drzewa np. u dębu jest gwiaździsty, u jesionu czworokątny, u olchy trójkątny, u topoli pięciokątny, u innych gatunków ma zarys koła lub owalu. SŁOJE ROCZNE są efektem corocznego odkładania się warstwy drewna przez kambium. W budowie słoja rocznego wyróżniamy warstwę drewna wczesnego i późnego. Drewno wczesne, barwy jasnej, powstaje w okresie wiosennym i pełni rolę głównie przewodzącą. Wchodzące w jego skład naczynia lub cewki, mają większe ściany i większe światło. Drewno późne barwy ciemniejszej, powstaje w okresie letnim, pełni rolę mechaniczną, przez co ma ściany komórkowe grubsze a ich światło mniejsze. Liczba słojów rocznych na przekroju poprzecznym drzewa bezpośrednio przy ziemi równa się jego wiekowi, a zmienność ich szerokości pozwala wnioskować o przebiegu warunków klimatycznych w tym okresie. Szerokość słojów waha się od 1 mm do 40 mm i zależy od średniej temperatury rocznej, która jest wpływa na długość okresu wegetacyjnego. BIEL jest strefą fizjologicznie czynną – przewodzi wodę z solami mineralnymi oraz gromadzi substancje zapasowe. Ich naczynia są nie zatkane, barwy jasnej. Biel dębu ma kolor żółtawobiały. W niektórych wypadkach w drewnie pnia występuje podwójny biel (wewnętrzny biel), gdy jednocześnie z bielem zwykłym wśród drewna twardzielowego występuje jeden lub kilka jasno zabarwionych pierścieni, które swym wyglądem przypominają biel. Powstanie wewnętrznego bielu związane jest z działaniem niskich temperatur i czasem w następstwie zaatakowania przez grzyby rozkładające. TWARDZIEL nie uczestniczy w przewodzeniu bowiem jego ściany zostały zaimpregnowane substancjami twardzielowymi (żywicami, gumami, garbnikami). Naczynia są pozatykane przez wcistki. Powstanie twardzieli zależy od: - wieku drzew np. u sosny może powstawać w wieku 20-30 lat, u jesionu w wieku 60 lat - żyzności gleby (na żyźniejszych glebach drzewa wytwarzają później twardziel i w mniejszych rozmiarach, a na ubogich wytwarzają wcześniej) - klimatu (w klimacie ciepłym twardziel powstaje wcześniej niż w zimnym) PROMIENIE RDZENIOWE są to zespoły komórek rozmieszczone wzdłuż promienia przekroju poprzecznego. Służą one do gromadzenia i przewodzenia asymilatów wgłąb pnia, są one wytwarzane przez miazgę. Jeżeli powstaje w pierwszym okresie wzrostu rośliny a więc jeśli łączą łyko z rdzeniem to nazywamy je pierwotnymi. Jeśli odchodzą od łyka do któregokolwiek słoja rocznego to nazywamy je wtórnymi. Jeśli promienie składają się z jednego szeregu komórek to nazywamy je jednoszeregowymi (są dla nas niewidoczne gołym okiem), występują u: wierzby iwy, osiki, brzozy, lipy. PRZEWODY ŻYWICZNE wytwarzają żywicę. Są bardzo cienkimi rurkami przebiegającymi wzdłuż i w poprzek pnia. Występują u wielu gatunków iglastych, jak sosna, kosodrzewina, limba, modrzew i świerk. Przewodów żywicznych brak u: jodły, cisa, jałowca (jodła ma w korze pęcherze żywiczne). Tylko u niektórych gat. (np. sosna) w drewnie późnym na przekroju poprzecznym są one widoczne jako drobne, błyszczące punkty.

Skład chemiczny Podstawowymi pierwiastkami wchodzącymi w skład drewna są: węgiel (49,5%), tlen (43,8%), wodór (6,0%), azot (0,2%) i inne. Główne związki tworzące drewno to: celuloza (ok. 45%), hemicelulozy (ok. 30%) i lignina (ok. 20%). Ponadto w drewnie występują też: cukier, białko, skrobia, garbniki, olejki eteryczne, guma oraz substancje mineralne, które po spaleniu dają popiół. Skład chemiczny popiołu zależy od rodzaju drzewa, klimatu, gleby itp.

Właściwości: WŁAŚCIWOŚCI CHEMICZNE Właściwości te wynikają ze składu chemicznego drewna, które stanowi podstawowy surowiec do wyrobu mas włóknistych do produkcji papieru (celuloza). Drewno wykorzystywane jest także przez przemysł pirolizy drewna, który produkuje m.in. węgiel drzewny, gaz drzewny. Natomiast na drodze chemicznej przeróbki drewna otrzymuje się terpentynę, kalafonię, garbniki, barwniki, niektóre substancje lecznicze, olejki eteryczne, żywice i wiele innych. Z właściwościami chemicznymi związana jest również wartość opałowa drewna, która dla drewna powietrzno-suchego wynosi 3000 – 3800 kcal/kg.

WŁAŚCIWOŚCI DEKORACYJNE - Barwa drewna uzależniona jest od gatunku drzewa składników gleby oraz położenia geograficznego. W strefie klimatu umiarkowanego drewno jest jasne, co pozwala na jego barwienie, np. poprzez bejcowanie. Drewno gatunków beztwardzielowych jest jednolicie jasne. Im bliżej równika, tym zabarwienie drewna staje się bardziej intensywne. Dlatego tak cenione za swoje walory dekoracyjne są gatunki drzew tropikalnych (egzotycznych), np. czarne drewno hebanu, ciemnobrązowe lub fioletowe palisandru, czy też brunatnoczerwone mahoniu. Należy mieć na uwadze, że barwa drewna zmienia się pod wpływem czynników atmosferycznych (światła, wilgoci etc.) oraz działania grzybów. W wyniku procesów utleniania barwa świeżo ściętego drzewa ciemniej, najwyraźniej widoczny jest ten proces u olchy. Na barwę drewna mają także wpływ garbniki, które w połączeniu z solami metali powodują nawet jego czernienie (drewno dębu). Z kolei w wyniku porażenia drewna grzybami na drewnie powstaje sinizna lub czerwień bielu i twardzieli. Barwa jest najczęściej charakterystyczną cechą danego gatunku drewna i jest cechą pozwalającą na jego identyfikację. Barwę tę można jednak zmieniać lub modyfikować poprzez odpowiednie zabiegi techniczne, jak politurowanie, woskowanie, lakierowanie i bejcowanie.

- Połysk drewna jest uzależniony od jego gatunku, rodzaju przekroju, gładkości, twardości i sposobu wykończenia. W stanie naturalnym jednak drewno nie posiada wyraźnego połysku. Drewno drzew iglastych i miękkich liściastych pomimo wygładzenia powierzchni ma zawsze słabszy połysk niż twarde drewno drzew liściastych. Połysk drewna jest związany przede wszystkim od promieni rdzeniowych widocznych na przekroju stycznym i promieniowym (dąb, buk, wiąz, platan). Połysk drewna można w pewnym stopniu zmieniać stosując różne zabiegi wykańczania jego powierzchni, jak wygładzanie, lakierowanie lakierami bezbarwnymi, woskowanie. W efekcie połysk nadają nanoszone warstwy lakieru lub wosku odbijające światło. - Rysunek drewna tworzą słoje roczne, promienie rdzeniowe, układ włókien, sęki, a także barwa i połysk. Jest on związany z gatunkiem drewna, rodzajem przekroju i cechami anatomicznymi drewna. Rysunek drewna jest bardziej urozmaicony u gatunków drzew liściastych niż iglastych. Niektóre wady w budowie anatomicznej drewna, w niektórych przypadkach stają się zaletą pod względem dekoracyjnym. Wpływają bowiem na piękniejszy rysunek drewna wynikający np. z falistego lub zawiłego układu włókien, bądź różnego rodzaju naroślami na pniu („drewno barankowe” jesionu, jaworu falistego, „drewno kędzierzawe” jesionu węgierskiego, „ptasie oczko” jaworu i klonu). - Zapach drewna spowodowany jest zawartymi w nim żywicami, olejkami eterycznymi, garbnikami, tłuszczami itp. W zasadzie drewno wydziela słaby zapach, który zanika w miarę jego wysychania. Są jednak niektóre gatunki o bardzo intensywnym zapachu, jak drewno cedru (cedreli), jałowca wirginijskiego i in., które z uwagi na wydzielaną woń mogą być stosowane do wyrobu np. skrzynek na cygara, cygarniczek, opraw ołówków. Istnieją również gatunki bezwonne jak buk, świerk i jodła, które stanowią surowiec do wyrobu sprzętu kuchennego, opakowań żywności itp.

Fizyczne 

Higroskopijność –Drewno zawsze wchłania wilgoć lub oddaje ją do pomieszczenia tak długo, aż osiągnie stan równowagi pomiędzy własną wilgotnością a wilgotnością otoczenia. Drewno stosowane w miejscach o dużej wilgotności powinno być zabezpieczone przed jej wchłanianiem.



Wilgotność – zależy od warunków w jakich drewno się znajduje i ma znaczny wpływ na pozostałe właściwości drewna. Bezpośrednio po ścięciu wilgotność drewna wynosi ponad 35%, ale może być znacznie większa. Drewno w stanie określanym jako powietrzno-suche (wyschnięte na wolnym powietrzu) ma wilgotność około 15–20%, przechowywane w suchych pomieszczeniach – ma wilgotność 8–13%. Duża wilgotność drewna bywa powodem paczenia się wyrobów, stwarza warunki sprzyjające rozwojowi grzybów. Gdyby drewno zostało wysuszone do wilgotności 0% stałoby się materiałem łatwo pękającym i kruchym. Praktycznie nie można byłoby wykonać z takiego drewna żadnej konstrukcji czy przedmiotów użytkowych.



Skurcz i pęcznienie – drewno wilgotne podczas suszenia zawsze kurczy się, podczas nasiąkania wodą pęcznieje. Podczas skurczu drewno pęka i paczy się. Dlatego konstrukcje drewniane (więźby, ramy okienne, listwy boazeryjne itp.) powinny być przygotowywane z drewna już wysuszonego, do takiej wilgotności, w jakiej będzie ono użytkowane. Najczęściej używa się do wykonania elementów konstrukcyjnych drewna w stanie powietrzno-suchym.

 Gęstość (ciężar objętościowy) drewna to stosunek jego masy do objętości w stanie naturalnym (wraz z porami i zawartą w nich wodą i powietrzem) wyrażona w g/cm3 lub częściej w kg/m3. Gęstość ta zależy od gatunku drewna i jego wilgotności. Ze względu na różną gęstość rozróżnia się 6 klas drewna: a) drewno bardzo ciężkie > 0,80 g/cm3 (grab, cis, gwajak, heban, eukaliptus), b) drewno ciężkie 0,71 - 0,80 g/cm3 (grochodrzew, buk, dąb, jesion, orzech, grusza, śliwa), c) drewno umiarkowanie ciężkie 0,61 – 0,70 g/cm3 (brzoza, klon, jawor, modrzew, wiąz), d) drewno lekkie 0,51 – 0,60 g/cm3 (kasztanowiec, mahoń, jałowiec), e) drewno umiarkowanie lekkie 0,41 – 0,50 g/cm3 (sosna pospolita, świerka, jodła, lipa, olcha, osika, cedr, cyprys, teak), f) drewno bardzo lekkie < 0,40 g/cm3 (topola, sosna wejmutka).



Gęstość substancji drzewnej (ciężar właściwy) to masa określonej objętości drewna z wyłączeniem porów i zawartości wody. Nie ma ona praktycznego znaczenia, ponieważ dla wszystkich gatunków drewna jest ona jednakowa i wynosi około 1,50 g/cm3. Gęstość poszczególnych gatunków drewna jest ważnym wskaźnikiem właściwości mechanicznych, bowiem drewno o dużej gęstości charakteryzuje się dużą wytrzymałością mechaniczną.



Nasiąkliwość drewna związana jest z jego budową anatomiczną. Drewno lekkie zawierające więcej porów i mniej zwartą strukturę wchłania więcej wody niż drewno ciężkie. Na nasiąkliwość wpływa również występowanie bielu, który jest bardziej nasiąkliwy niż twardziel, która jest zwarta i trudniej przepuszczalna.



Przewodnictwo ciepła (λ w W/m K) to zdolność drewna do przewodzenia ciepła, celem wyrównania różnic temperatury w całym materiale. Wyraża się ono współczynnikiem przewodnictwa cieplnego, który mówi o tym, ile ciepła w ciągu 1 godziny przepływa przez 1 m2 powierzchni, kiedy odległość przeciwległych ścian wynosi 1 m, a różnica temperatur 1 K. Drewno jest generalnie złym przewodnikiem ciepła, a właściwości te pogarszają się ze spadkiem jego wilgotności. Im współczynnik przewodnictwa cieplnego jest mniejszy, tym lepsze właściwości izolacyjne drewna. Dodatkowo im większa jest gęstość drewna, tym większy współczynnik przewodzenia ciepła.



Właściwości akustyczne drewna wykazują tylko niektóra gatunki drewna (świerk, jodła,

jawor, klon), z których wyrabia się np. instrumenty muzyczne. Drewno ze względu na różnokierunkową budowę ma zdolność przewodzenia i tłumienia dźwięku. Największą zdolność przewodzenia dźwięku ma drewno wzdłuż włókien, a najmniejszą w kierunku stycznym. Izolacyjność drewna uzależniona jest od jego gęstości i porowatości. Drewno o mniejszej gęstości jednocześnie jest bardziej porowate, co zwiększa jego izolacyjność.



Przewodnictwo elektryczne drewna jest stosunkowo niewielkie i wzrasta wraz ze wzrostem wilgotności drewna. Drewno suche jest słabym przewodnikiem prądu elektrycznego, dlatego można stosować je jako izolator w elektrotechnice.

Mechaniczne Drewno jest materiałem anizotropowym, ortotropowym, jego wytrzymałość na ściskanie, rozciąganie, zginanie zależy od kierunku działania sił w stosunku do włókien. Drewno znacznie łatwiej przenosi siły (ma większą wytrzymałość) działające wzdłuż włókien – wraz ze wzrostem kąta odchylenia tych sił od kierunku włókien wytrzymałość drewna zmniejsza się. W zależności od osiąganej minimalnej wartości wytrzymałości mechanicznej drewno dzieli się na klasy. Przykładowe wartości wytrzymałości drewna na ściskanie w zależności od klasy:  

ściskanie wzdłuż włókien – 16 MPa – 88 MPa (gatunki liściaste) i 23 – 34 MPa (gatunki iglaste); ściskanie w poprzek włókien od 4,3 – 6,3 MPa (gatunki liściaste) i 8,0 – 13,5 MPa (gatunki iglaste).

Twardość Mierzona jest oporem stawianym przez drewno podczas wciskania stalowej kulki o ściśle określonej wielkości. Twardość zależy od gatunku drzewa, z którego drewno pochodzi. Do gatunków twardych należą między innymi: modrzew, robinia akacjowa czyli grochodrzew (nazywany błędnie akacją), buk, dąb, grab, jesion, jawor, wiąz. Do najbardziej miękkich: lipa, olcha, osika, topola. Drewno miękkie jest znacznie łatwiejsze w obróbce, stąd często jest używane przez rzeźbiarzy (np. ołtarz w kościele Mariackim w Krakowiejest wyrzeźbiony z lipy). Ścieralność Drewna twarde są najczęściej najodporniejsze na ścieranie. Ta cecha ma duże znaczenie przy wyborze drewna jako materiału do wykonania np. podłóg.

Gatunki drewna:



gatunki iglaste (pozyskane z drzew iglastych) – stosowane są do wykonywania konstrukcji dachowych, stolarki budowlanej (okna, drzwi, schody itp.), desek podłogowych, sklejki itp.: Jodła – najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew stuletnich. Drewno jest



miękkie, o średniej wytrzymałości, giętkie i łupliwe. Ma sporo sęków, które wypadają z tarcicy. Modrzew – najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew w wieku 100–120 lat. W



Polsce rzadko stosowane, jest najlepszym (z punktu widzenia techniki) i najtrwalszym gatunkiem drewna. Sosna – najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew w wieku 80–120 lat. Drewno



jest miękkie, łatwe w obróbce, sprężyste, o dobrej wytrzymałości mechanicznej. Świerk – najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew w wieku 80–120 lat.



Drewno jest miękkie, o średniej wytrzymałości, sprężyste, trudne w obróbce (łatwo pęka, ma sporo sęków). Ze świerków rosnących w górach otrzymuje się lepsze drewno, niż z rosnących na nizinach. 

gatunki liściaste (pozyskane z drzew liściastych) – najczęściej stosowane są do robót stolarskich, wykonywania podłóg i posadzek: 

Brzoza – drewno o dobrych właściwościach mechanicznych i małej odporności na grzyby.



Buk – najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew w wieku około 110 lat. Drewno twarde, o dużej wytrzymałości, łatwe w obróbce. Często atakowane przez owady. Dąb – najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew w wieku około 180 lat. Drewno



jest twarde, ciężkie, o dobrych parametrach wytrzymałościowych, odporne na ścieranie. Bardzo dobre do wyrobu parkietów lub masywnych mebli (np. kredensów). Często atakowane przez owady. W wodzie z czasem czernieje, w wyniku reakcji chemicznych pomiędzy kwasem garbnikowym znajdującym się w drewnie, a solami żelaza występującymi w wodzie (niemniej jednak w wodzie jest trwalsze niż większość innych krajowych gatunków). Drewno łatwo pęka i paczy się. Grab – drewno o dobrych właściwościach mechanicznych, trudnościeralne, ciężkie, bardzo

 twarde. 

Jesion – drewno ciężkie, wytrzymałe i elastyczne. Po ścięciu łatwo je wygiąć. Zastosowane w warunkach suchych jest trwałe, w wilgotnych łatwo ulega zniszczeniu.



Olsza czarna – drewno miękkie, łatwe w obróbce. Często atakowane przez owady. Mało odporne na zmienne warunki atmosferyczne. Przy stałym przebywaniu pod wodą trwałe, dzięki dużej zawartości garbników.



Topola (ok. 30 gatunków) – jedyne drewno liściaste stosowane do wykonywania konstrukcji budowlanych, zwłaszcza na terenach bezleśnych. W Polsce raczej jako drzewo ozdobne, opałowe, stosowane też w celu osuszania terenu.



Wiąz pospolity i brzost ) – drewno twarde, wytrzymałe, sprężyste. Parzone łatwo daje się wyginać. Trwałe na powietrzu i pod wodą.

Wady Drewna Drewno jest materiałem niejednorodnym pod względem budowy. Posiada liczne wady, anomalie, uszkodzenia lub inne wrodzone i nabyte cechy, które obniżają jego wartość techniczną i ograniczają zakres użyteczności. Z punktu widzenia przerobu surowca drzewnego, drewno powinno mieć kształt walca, równomierną słoistość , przebieg włókien równoległy do podłużnej osi, oraz nie powinno mieć sęków (gałęzi). Polska norma (PN-79/D-01011, "wady drewna") wyróżnia następujące grupy wad: 

sęki

 

pęknięcia wady kształtu

 

wady budowy zabarwienia



zgnilizny



uszkodzenia mechaniczne

W porównaniu do wielu innych materiałów drewno cechuje szereg wad związanych z jego biologicznym pochodzeniem. Materiały i produkty drzewne bez odpowiedniego zabezpieczenia łatwo ulegają degradacji pod wpływem wody, owadów, grzybów i małży będących pasożytami drewna. Zmienne warunki wilgotności prowadzą często do paczenia się i pękania drewna. Owady i grzyby obniżają mechaniczną wytrzymałość drewna....