Drewno naturalny materiał kompozytowy
- drewno, pomimo że należy do najstarszych materiałów stosowanych przez człowieka, ciągle cieszy się dużym zainteresowaniem technicznym
- znajduje szerokie zastosowanie ze względu na swe piękno jako materiał wykończeniowy, przydatny na wiele elementów wyposażenie wnętrz, jak również na wiele artykułów codziennego użytku
- znajduje swe miejsce w sztuce, np. rzeźbiarskiej
- jest otrzymywane ze ściętych drzew i wyniku odpowiedniej obróbki kształtowane jest na wymagane asortymenty
- surowiec otrzymywany ze ściętych drzew formowanych przez obróbkę różnego rodzaju asortymenty. Techniczne właściwości drewna zależą od jego budowy chemicznej, anatomicznej, i submikroskopowej
- dzięki porowatej budowie oraz systemowi przestrzeni kapilarnych drewno ma dużą wytrzymałość przy małej gęstości (względna wytrzymałość drewna dorównuje wytrzymałości stali), wykazuje małe przewodnictwo ciepła i dźwięku
- zaletą drewna jest łatwość obróbki, do wad zaś zalicza się dużą higroskopijność, pęcznienie, kurczenie się i pękanie drewna oraz jego małą trwałość
- wady te można wyeliminować lub ograniczyć, produkując drzewne tworzywa. Cechy fizyczne i wytrzymałościowe drewna są różne w zależności od układu elementów budowy anatomicznej (wzdłuż włókien, promieniowo, stycznie)
Makrostruktura pnia drewna:
Drewno złożone jest z licznych warstw:
- kora- zewnętrzna warstwa
- łyko
- miazga- tkanka rozmnażająca się
- biel- drewno wiosenne
- twardziel- drewno jesienne
- rdzeń
Biel i twardziel są najbardziej wartościowymi składnikami. Zawierają żywicę, garbniki i olejki eteryczne.
Przyrost masy drzewnej
- Przyrost masy drzewnej następuje w cyklach rocznych, przejawiających się koncentrycznymi okręgami przyrostu
- drewno wczesne (wiosenne) charakteryzuje się dużymi, jasnymi komórkami wzdłużnymi
- drewno późne (jesienne) ma komórki wzdłużne mniejsze i ciemniejsze
Struktura włókien drewna
Celuloza jest głównym składnikiem drewna [(C6H10O5)n]. Tworzy łańcuchy polimerowe w formie długich włókien
Budowa drewna
- Drewno jest konglomeratem kilku wielocząsteczkowych związków organicznych: celulozy, hemicelulozy, ligniny i innych substancji, jak żywice, woski, tłuszcze, barwniki, garbniki, alkaloidy, związki mineralne
- drewno zbudowane jest w 40-60% z celulozy powiązanej chemicznie i mechanicznie ligniną i hemicelulozami, które stanowią ok. 15% masy suchego drewna; udział ligniny, zależnie od gatunku wynosi 25-30%
Główne składniki drewna
- celuloza (błonnik) 40-55%- stopień polimeryzacji ok. 10000, stopień krystaliczności kształtuje się do 100%, strukturę chemiczną przedstawiono w zależności
- hemiceluloza 20-35%- stopień polimeryzacji ok. 200, stopień krystaliczności niewielki, struktura chemiczna zbliżona do celulozy
- lignina (drzewnik) 15-30%- polimer amorficzny
- woda >10- zapewnia procesy biologiczne w trakcie życia drzewa i po jego ścięciu pozostaje w drzewie
- składniki dodatkowe >5- żywice, oleje, garbniki, sole, tłuszcze, zapewniają kolor i zapach
Drewno miękkie i twarde
- drewno iglaste i liściaste miękkie charakteryzuje się komórkami wydłużonymi, drewno twarde- komórkami krótszymi
- gęstość drewna jest zależna od stopnia jego wilgotności oraz porowatości. Podaje się ją dla drewna:
Świeżo ściętego
Powietrzno-suchego (15% wilgotności)
Gatunki drewna
Ze względu na pochodzenie drewno dzieli się na:
- iglaste (sosna, jodła, świerk, modrzew, cedr, cis)
- liściaste miękkie (lipa, wierzba, topola, osika, brzoza, olcha)
- liściaste twarde (dąb, grab, buk, wiąz, jesion, klon, orzech, jawor, grusza, akacja, mahoń, heban)
Właściwości drewna
- fizyczne i mechaniczne właściwości decydują o możliwości zastosowania drewna w konstrukcjach budowlanych i przemyśle; są to: gęstość, całkowity skurcz, wytrzymałość na ściskanie, ścinanie rozciąganie, zginanie statyczne
- trwałość zależy od gatunku drewna i warunków zewnętrznych; drewno budynków mieszkalnych ulega zniszczenie w ciągu kilkudziesięciu lat; w warunkach suchych i stałej wilgotności lub stale zanurzone w wodzie nie niszczeje w ciągu setek lat
Wady drewna
- sękatość
- złe ułożenie włókien (skręt włókien)
- sinienie, grzybienie
- kurczenie
- pęcznienie
- zgnilizna