Drewno i inne
Drewno i inne
naturalne
naturalne
materiały
materiały
kompozytowe
kompozytowe
Drewno
Drewno
:
:
Należy do najstarszych materiałów używanych
przez człowieka,
Nadal cieszy się dużym zainteresowaniem
technicznym,
Jest materiałem konstrukcyjnym: wytrzymałym
i lekkim,
Jest stosowane jako materiał wykończeniowy,
Tworzy się z niego wyposażenia wnętrz i artykuły
codziennego użytku,
Wykorzystuje się go również do tworzenia sztuki,
Wytwarzane jest w wyniku ścinania drzew
i kształtowane do wymaganych sortymentów.
Drewno
Drewno
:
:
Sortymenty:
- okrągłe (okorowane) nieobrobione (okrąglaki traczne, budowlane,
kopalniane,
słupy i papierówka),
- okrągłe obrobione (tarcica, parkiety i klepki, podkłady kolejowe),
-opałowe.
Podstawowym półproduktem drzewnym jest tarcica, którą dzieli się na:
- nieobrzynaną (o obrobionych płaszczyznach, ale nieobrobionych
bokach),
- obrzynaną (całkowicie obrobioną),
- ogólnego przeznaczenia,
- określonego przeznaczenia.
Drewno
Drewno
:
:
Cechuje się:
- mała gęstość,
- twardość,
- sprężystość,
-w wielu przypadkach wystarczająca wytrzymałość,
Drewno jest jednak higroskopijne, a zatem cechuje się
skłonnością do pochłaniania
wilgoci i wyparowywania jej po ogrzaniu, co przyczynia się do jego
pękania. Zwiększona wilgotność drewna jest przyczyną butwienia, oraz
obniżenia
wytrzymałości.
W skład drewna wchodzą następujące
W skład drewna wchodzą następujące
pierwiastki chemiczne:
pierwiastki chemiczne:
węgiel (ok. 50%),
węgiel (ok. 50%),
tlen (ok. 43%),
tlen (ok. 43%),
wodór (6,1%),
wodór (6,1%),
azot (0,04÷0,26%),
azot (0,04÷0,26%),
składniki mineralne (0,3÷1,2%).
składniki mineralne (0,3÷1,2%).
Drewno
Drewno
:
:
Mikrostruktura pnia drzewa:
Mikrostruktura pnia drzewa:
Drewno
Drewno
:
:
Zewnętrzną warstwą jest kora.
Pod korą znajduje się łyko, a zaraz pod nim miazga. Miazga stanowi
tkankę rozmnażającą się przez wytwarzanie łyka w kierunku zewnętrznym
oraz właściwego drewna składającego się z bieli, twardzieli, a niekiedy
tylko bieli, oraz rdzenia w kierunku wewnętrznym.
Biel i twardziel stanowią najbardziej wartościową część pnia, zawierającą
także żywicę, garbniki i olejki eteryczne, wpływające na trwałość drewna.
Przyrost masy drzewnej następuje w cyklach rocznych, przejawiających
się koncentrycznymi okręgami przyrostu, przy czym drewno wczesne
(wiosenne) charakteryzuje się dużymi komórkami wzdłużnymi, natomiast
późne (letnie) ma komórki również wzdłużne lecz mniejsze, co umożliwia
identyfikację pierścieni rocznego przyrostu. Słoje roczne są szczególnie
dobrze widoczne w drewnie iglastym. Ponadto niektóre komórki, noszące
nazwę promieni rdzeniowych,
wzrastają w kierunku promieniowym, umożliwiając przechowywanie i
transport wody oraz soków odżywczych. Najmniej trwałą, a zatem
najmniej wartościową częścią pnia, jest rdzeń o średnicy 1÷5 mm,
usytuowany w osi pnia.
Przekrój pnia drzewa:
Przekrój pnia drzewa:
Drewno
Drewno
:
:
kora
miaz
ga
łyk
o
biel
rdzeń
twardzi
el
promienie
rdzeniowe
Struktura komórek drewna:
Struktura komórek drewna:
Drewno
Drewno
:
:
Jest złożone z podłużnych komórek stanowiących ok. 95% materiału
stałego drewna.
Ścianki komórek są złożone z warstw zbudowanych z mikrofibryli
(mikrowłókien).
Ścianka pierwotna ułożona na zewnątrz zawiera przypadkowo
zorientowane mikrofibryle. Wewnętrzne ścianki wtórne złożone są z 3
warstw, spośród których wewnętrzna i zewnętrzna zawierają mikrofibryle
zorientowane w dwóch kierunkach nierównoległych do osi komórki.
Środkowa ścianka, która jest najcieńsza, zbudowana jest z mikrofibryli
zorientowanych jednokierunkowo, zwykle nie całkiem równolegle do osi
komórki.
Można wyróżnić gatunki drewna:
Można wyróżnić gatunki drewna:
Drewno
Drewno
:
:
Miękkie:
• Sosna,
• Świerk,
• Jodła,
• Olcha,
• Lipa,
• Topola.
Twarde:
• Modrzew,
• Dąb,
• Buk,
• Brzoza,
• Klon,
• Grab,
• Jesion,
• Wiąz pospolity,
• Akacja.
Drewno
Drewno
:
:
dąb
jesion
sosna
Rodzaju drewna,
od jego wilgotności,
gęstości drewna, która wynosi średnio 1,5
g/cm3.
Gęstość pozorna określana jest przy
wilgotności około 15% wagowo i w zależności
od rodzaju drewna wynosi 450-850 kg/m3.
Własności fizyczne
drewna:
Zależą od:
Wilgotność,
Higroskopijność,
Nasiąkliwość,
Barwa,
Połysk,
Zapach,
rysunek drewna,
Ciężar,
Skurcz,
Struktura,
Pęcznienie,
rozszerzalność cieplna,
przewodność cieplna,
przewodność elektryczna,
przewodzenie dźwięku.
Własności fizyczne
drewna:
Własnościami fizycznymi
drewna są:
W pewnym stopniu zależą od ilości zawartej w
W pewnym stopniu zależą od ilości zawartej w
nim wody.
nim wody.
Własności mechaniczne
drewna:
• Wytrzymałość na ściskanie,
• Wytrzymałość na zginanie,
• Wytrzymałość na rozciąganie,
• Wytrzymałość na ścinanie,
• Moduł sprężystości,
• Łupliwość,
• Udarność,
• Ścieralność,
• Twardość.
Wytrzymałość na ścinanie:
Wytrzymałość na ścinanie:
Własności mechaniczne
drewna:
Wytrzymałość na ścinanie R jest największa, gdy włókna
przecina się w poprzek, mniejsza – gdy ścinanie następuje w kierunku
włókien.
Najmniejsza R – gdy naprężenia tnące działają w płaszczyznach
średnicowych lub równolegle do nich.
Wytrzymałość na ściskanie:
Wytrzymałość na ściskanie:
Własności mechaniczne
drewna:
Jedną z najczęściej oznaczanych właściwości
mechanicznych drewna.
Dlatego, że jest dobrym wskaźnikiem jakości i technicznej wartości
drewna oraz ze względu na ścisłą korelację z innymi właściwościami
drewna.
Ściskanie drewna oznacza się wzdłuż włókien lub w poprzek
włókien (w kierunku promieniowym lub stycznym).
Najwyższą wytrzymałość wykazuje drewno w przypadku,
gdy siła działa równolegle do przebiegu włókien (ściskanie
podłużne), dla ściskania w poprzek włókien wytrzymałość drewna
jest znacznie niższa.
Wytrzymałość na ściskanie:
Wytrzymałość na ściskanie:
Własności mechaniczne
drewna:
Jest to maksymalna wartość naprężenia ściskającego
występującego w chwili naruszenia jego stanu równowagi
(naprężenia ściskającego):
RCL = Pmax/A [MPa]
gdzie:
Pmax - maksymalna (niszcząca) siła ściskająca próbkę [daN,N]
A - pole przekroju poprzecznego próbki, [cm2,mm2].
Oznaczanie wytrzymałości drewna na ściskanie
wzdłuż włókien (RCL):
Wytrzymałość na ściskanie:
Wytrzymałość na ściskanie:
Własności mechaniczne
drewna:
Jest to maksymalna wartość naprężenia ściskającego
występującego w chwili naruszenia jego stanu równowagi
(naprężenia ściskającego):
RCL = Pmax/A [MPa]
gdzie:
Pmax - maksymalna (niszcząca) siła ściskająca próbkę [daN,N]
A - pole przekroju poprzecznego próbki, [cm2,mm2].
Oznaczanie wytrzymałości drewna na ściskanie
wzdłuż włókien (RCL):
Wytrzymałość na ściskanie:
Wytrzymałość na ściskanie:
Własności mechaniczne
drewna:
Jest to iloraz siły ściskającej na granicy proporcjonalności
(Ppr) i powierzchni obciążanego przekroju (A).
Tak oznaczaną wytrzymałość nazywa się w drzewnictwie
wytrzymałością umowną drewna na ściskanie poprzeczne (Rc┴).
Rc┴ = Ppr / A [MPa]
Oznaczanie wytrzymałości drewna na ściskanie
poprzek włókien :
Wytrzymałość drewna na
rozciąganie:
Własności mechaniczne
drewna:
Oznacza się w wzdłuż oraz w poprzek włókien:
-w kierunku promieniowym,
w kierunku stycznym.
Wytrzymałość na rozciąganie wzdłuż włókien
charakteryzuje się najwyższymi wartościami liczbowymi wśród
mechanicznych właściwości drewna, jako następstwo
chemicznej, submikroskopowej i mikroskopowej budowy ścian
komórkowych.
Wytrzymałość zaś na rozciąganie w poprzek włókien
wykazuje najniższe wartości, które stanowią nie więcej niż 1/20
do 1/10 wytrzymałości wzdłuż włókien.
Wytrzymałość drewna na
rozciąganie:
Własności mechaniczne
drewna:
Wytrzymałość na rozciąganie wzdłuż włókien (rozciąganie
podłużne) Rrl jest naprężeniem równym ilorazowi maksymalnej
siły niszczącej (zrywającej) przy rozciąganiu podłużnym i pola
początkowego przekroju rozciąganej próbki.
Oznaczanie wytrzymałości drewna na rozciąganie wzdłuż
włókien przeprowadza się zbieżnie z wytycznymi
zamieszczonymi
w PN-81/D-04107.
Oznaczanie wytrzymałości drewna na rozciąganie wzdłuż
włókien:
Wytrzymałość drewna na
rozciąganie:
Własności mechaniczne
drewna:
Wytrzymałość na rozciąganie w poprzek włókien (Rr┴)
oznacza się w kierunku promieniowym. (RRr┴) i stycznym
(RTr┴) zbieżnie z wytycznymi zamieszczonymi w PN-81/D-
04108.
Miara wytrzymałości na rozciąganie w poprzek włókien jest
iloraz siły niszczącej (zrywającej) i pola przekroju rozciąganego
próbki.
Oznaczenie wytrzymałości drewna na rozciąganie w poprzek
włókien:
Materiały produkowane z
drewna:
Są to cienkie płyty drewna otrzymywane przez plaskie, mimośrodowe
Są to cienkie płyty drewna otrzymywane przez plaskie, mimośrodowe
lub obwodowe skrawanie drewna okrągłego.
lub obwodowe skrawanie drewna okrągłego.
Grubość płyt wynosi od 0,4 do 1,0 co 0,1mm, 1,2;1,5;2,0;2,5 i 3mm.
Grubość płyt wynosi od 0,4 do 1,0 co 0,1mm, 1,2;1,5;2,0;2,5 i 3mm.
Ten sposób skrawania pozwala uwidocznić rysunek drewna ze
Ten sposób skrawania pozwala uwidocznić rysunek drewna ze
słojami, sękami i promieniami rdzeniowymi.
słojami, sękami i promieniami rdzeniowymi.
Dzielą się na: okleiny o obłogi.
Dzielą się na: okleiny o obłogi.
Okleiny są wykorzystywane do oklejania innych wyrobów w celu
Okleiny są wykorzystywane do oklejania innych wyrobów w celu
uszlachetnienia ich powierzchni.
uszlachetnienia ich powierzchni.
Obłogami nazywa się forniry przeznaczone do oklejania powierzchni
Obłogami nazywa się forniry przeznaczone do oklejania powierzchni
elementów w celu wyrównania i lepszego przygotowania podłoża pod
elementów w celu wyrównania i lepszego przygotowania podłoża pod
okleinę, farbę lub inną powłokę. Obłóg jako podkład pod okleinę
okleinę, farbę lub inną powłokę. Obłóg jako podkład pod okleinę
stosuje się również w celu oszczędności drewna okleinowego,
stosuje się również w celu oszczędności drewna okleinowego,
wówczas na obłogowany element daje się cieńszą okleinę.
wówczas na obłogowany element daje się cieńszą okleinę.
Forniry:
Materiały produkowane z
drewna:
Otrzymywane są przez sklejenie ze sobą nieparzystej liczby
Otrzymywane są przez sklejenie ze sobą nieparzystej liczby
fornirów, w ten sposób, że włókna kolejnych arkuszy przebiegają w
fornirów, w ten sposób, że włókna kolejnych arkuszy przebiegają w
kierunku wzajemnie prostopadłym. Zwiększa to wytrzymałość płyt
kierunku wzajemnie prostopadłym. Zwiększa to wytrzymałość płyt
na zginanie oraz zmniejsza skłonność do paczenia. Rozróżnia się
na zginanie oraz zmniejsza skłonność do paczenia. Rozróżnia się
sklejki: sucho klejone, które otrzymuje się przez sklejenie uprzednio
sklejki: sucho klejone, które otrzymuje się przez sklejenie uprzednio
wysuszonych arkuszy fornirów, oraz mokre klejone uzyskane przez
wysuszonych arkuszy fornirów, oraz mokre klejone uzyskane przez
sklejenie nie wysuszonych arkuszy fornirów. W budownictwie
sklejenie nie wysuszonych arkuszy fornirów. W budownictwie
stosowane są głównie sklejki sucho klejone ogólnego przeznaczenia.
stosowane są głównie sklejki sucho klejone ogólnego przeznaczenia.
Sklejki:
Materiały produkowane z
drewna:
Jest otrzymywane przez prasowanie w ogrzewanych prasach, pod
ciśnieniem 30 MPa i nasycanie żywicą fenolowo–formaldehydową lub
melaminowo-formaldehydową.
Drewno
prasowane:
Materiały produkowane z
drewna:
Są materiałem drewnopochodnym uformowanym z włókien
Są materiałem drewnopochodnym uformowanym z włókien
lignocelulozowych (rozwłóknionego drewna) z dodatkiem lub bez
lignocelulozowych (rozwłóknionego drewna) z dodatkiem lub bez
środków chemicznych. Wyróżnia się dwie podstawowe odmiany
środków chemicznych. Wyróżnia się dwie podstawowe odmiany
technologiczne płyt pilśniowych: nieprasowane w gorącej prasie, o
technologiczne płyt pilśniowych: nieprasowane w gorącej prasie, o
gęstości poniżej 400kg/m3 i prasowane w gorącej prasie, o gęstości
gęstości poniżej 400kg/m3 i prasowane w gorącej prasie, o gęstości
powyżej 400 kg/m3. Pierwszy z nich to tzw. płyty pilśniowe
powyżej 400 kg/m3. Pierwszy z nich to tzw. płyty pilśniowe
porowate, drugie to płyty półtwarde, twarde i bardzo twarde.
porowate, drugie to płyty półtwarde, twarde i bardzo twarde.
Płyty
pilśniowe:
Materiały produkowane z
drewna:
Pod pojęciem płyty wiórowej rozumie się suchy, uformowany
Pod pojęciem płyty wiórowej rozumie się suchy, uformowany
materiał płytowy. Składa on się z drobnych cząstek drzewnych,
materiał płytowy. Składa on się z drobnych cząstek drzewnych,
związanych (sklejonych) lepiszczem syntetycznym lub innym.
związanych (sklejonych) lepiszczem syntetycznym lub innym.
Uzyskiwany jest z drewna litego poprzez skrawanie, rozdrobnienie
Uzyskiwany jest z drewna litego poprzez skrawanie, rozdrobnienie
w młynach młotkowych lub zmielenie w postaci wiórów, drzazg,
w młynach młotkowych lub zmielenie w postaci wiórów, drzazg,
skrawków lub płatków, zachowaniem określonej jednolitej ich
skrawków lub płatków, zachowaniem określonej jednolitej ich
wielkości, wysuszonych do określonego stopnia wilgotności,
wielkości, wysuszonych do określonego stopnia wilgotności,
wzajemnie ze sobą zmieszanych (przy czym następuje dokładne
wzajemnie ze sobą zmieszanych (przy czym następuje dokładne
zmieszanie lepiszcza z drewnem) i sprasowanych przy zastosowaniu
zmieszanie lepiszcza z drewnem) i sprasowanych przy zastosowaniu
ciśnienia i ciepła. W definicji tej zawarte są podstawowe procesy
ciśnienia i ciepła. W definicji tej zawarte są podstawowe procesy
technologiczne, zachodzące przy wyrobie płyt wiórowych.
technologiczne, zachodzące przy wyrobie płyt wiórowych.
Płyty
wiórowe:
Materiały produkowane z
drewna:
Lignomerem
Lignomerem
nazywamy drewno nasycone monomerem
nazywamy drewno nasycone monomerem
i poddane procesowi polimeryzacji. Dzięki temu zmniejsza się
i poddane procesowi polimeryzacji. Dzięki temu zmniejsza się
pęcznienie, kurczenie i nasiąkliwość, zwiększa się natomiast
pęcznienie, kurczenie i nasiąkliwość, zwiększa się natomiast
wytrzymałość statyczna i poprawiają własności technologiczne.
wytrzymałość statyczna i poprawiają własności technologiczne.
Lignomer jest ponadto bardzo odporny na działanie grzybów.
Lignomer jest ponadto bardzo odporny na działanie grzybów.
Lignofol
Lignofol
jest materiałem wielowarstwowym otrzymywanym
jest materiałem wielowarstwowym otrzymywanym
przez sklejenie na gorąco klejem wodoodpornym pod ciśnieniem
przez sklejenie na gorąco klejem wodoodpornym pod ciśnieniem
fornirów o grubości poniżej 1mm.
fornirów o grubości poniżej 1mm.
Lignomer i
Lignofol:
Materiały produkowane z
drewna:
Jest
Jest uzyskiwany z kory dębu korkowego. Korek jest tkanką wtórną okrywającą
pnie, konary, a także starsze łodygi drzew nasiennych, wytwarzaną
przez miazgę korkotwórczą. Składa się z martwych komórek przesyconych
suberyną i stanowi część perydermy.
Suberyna jest mieszaniną wysoko spolimeryzowanych estrów kwasów
tłuszczowych. Odkładana w ścianach komórkowych powoduje ich
korkowacenie.
Peryderma jest wtórną tkanką okrywającą powierzchnię łodyg i korzeni.
Warstwa korka może być bardzo gruba.
Korek użytkowy jest lekki, elastyczny i trwały, nie nasiąkający wodą, ma dobre
własności izolacyjne. Korek użytkowy stanowi bardzo dobrą warstwę izolującą
cieplnie, akustycznie, wygłusza i amortyzuje upadki, ma niedużą gęstość.
Stosowany jest do produkcji pływaków, pasów ratunkowych, uszczelek,
izolacji, zatyczek do butelek, jest bardzo popularnym surowcem do
wytwarzania wykładzin ściennych i podłogowych, a także drobnej galanterii
użytkowej, jak tace, podstawki, koszyczki do szklanek, obcasy sandałów.
Korek użytkowy:
Inne materiały kompozytowe
naturalne:
Rodzaj roślin wieloletnich o drewniejących łodygach
Rodzaj roślin wieloletnich o drewniejących łodygach
należący do rodziny wiechlinowatych. Rodzaj liczy ok. 120
należący do rodziny wiechlinowatych. Rodzaj liczy ok. 120
gatunków. Występuje w klimacie monsunowym, gdzie niekiedy
gatunków. Występuje w klimacie monsunowym, gdzie niekiedy
tworzy lasy do 40 m wysokości, głównie w tropikalnej Azji,
tworzy lasy do 40 m wysokości, głównie w tropikalnej Azji,
wymaga nasłonecznionych terenów, bogatych w wodę gruntową.
wymaga nasłonecznionych terenów, bogatych w wodę gruntową.
Bambus:
Zastosowan
ie:
-Lekki i wytrzymały materiał budowlany, stolarski,
galanteryjny, tkacki, wykorzystywany do budowy desek do krojenia
żywności oraz na plecionki.
-Wytwarzane są z niego parkiety na podłogi.
-W Polsce są stosowane jako żywopłoty, sprawdzają się jako
ekrany przy ruchliwej drodze skutecznie tłumiąc hałas dochodzący z
ulicy.
Inne materiały kompozytowe
naturalne:
Rodzaj roślin wieloletnich o drewniejących łodygach
Rodzaj roślin wieloletnich o drewniejących łodygach
należący do rodziny wiechlinowatych. Rodzaj liczy ok. 120
należący do rodziny wiechlinowatych. Rodzaj liczy ok. 120
gatunków. Występuje w klimacie monsunowym, gdzie niekiedy
gatunków. Występuje w klimacie monsunowym, gdzie niekiedy
tworzy lasy do 40 m wysokości, głównie w tropikalnej Azji,
tworzy lasy do 40 m wysokości, głównie w tropikalnej Azji,
wymaga nasłonecznionych terenów, bogatych w wodę gruntową.
wymaga nasłonecznionych terenów, bogatych w wodę gruntową.
Bambus:
Zastosowan
ie:
- Deski do krojenia żywności,
- Tkactwo,
- Parkiety,
- Żywopłoty do tłumienia hałasu od ulicy,
Inne materiały kompozytowe
naturalne:
Bambus:
Zastosowan
ie:
- Do budowy domów,
- Wiszących mostów,
- Tratw,
- Rusztowań,
- Rurociągów,
- Instrumentów muzycznych,
- Naczyń,
- Mebli,
- Broni,
- Podpór,
- Laseks,
- I wiele innych zastosowań, w których należy wykorzystać
materiał mocny ale zarazem lekki.
Inne materiały kompozytowe
naturalne:
Kość zbudowana jest z masywnej istoty zbitej w postaci rury, w której
Kość zbudowana jest z masywnej istoty zbitej w postaci rury, w której
wnętrzu w jamie szpikowej znajduje się żółty szpik kostny (głównie tkanka
wnętrzu w jamie szpikowej znajduje się żółty szpik kostny (głównie tkanka
tłuszczowa).
tłuszczowa).
Tkanka kostna odznacza się wytrzymałością na ściskanie i rozciąganie, ma
Tkanka kostna odznacza się wytrzymałością na ściskanie i rozciąganie, ma
znaczną twardość.
znaczną twardość.
O twardości tkanki kostnej decyduje zawartość w niej dużej ilości soli
O twardości tkanki kostnej decyduje zawartość w niej dużej ilości soli
wapnia.
wapnia.
Tkanka kostna:
Inne materiały kompozytowe
naturalne:
Trzy podstawowe grupy skał:
Trzy podstawowe grupy skał:
- magmowe,
- magmowe,
- osadowe,
- osadowe,
- przeobrażane (metamorficzne).
- przeobrażane (metamorficzne).
Dalsze podziały wynikają z różnic w składzie chemicznym,
Dalsze podziały wynikają z różnic w składzie chemicznym,
mineralogicznym i strukturze poszczególnych skał. Własności
mineralogicznym i strukturze poszczególnych skał. Własności
skał tego samego rodzaju w istotny sposób zależą od
skał tego samego rodzaju w istotny sposób zależą od
rozmieszczenia i ukształtowania złoża oraz stanu zachowania
rozmieszczenia i ukształtowania złoża oraz stanu zachowania
skał, w mniejszym stopniu od innych czynników
skał, w mniejszym stopniu od innych czynników
.
.
Skały i minerały:
Bibliografia:
-
-
-
-
Prezentacje przygotowali:
Maciej Ciupke,
Maciej Ciupke,
Witold Gregorowicz,
Witold Gregorowicz,
Leszek Grolik,
Leszek Grolik,
Frederyk Holewik.
Frederyk Holewik.