Drewno - surowiec otrzymywany z ściętych drzew i odpowiednio uformowany w drodze obróbki mechanicznej. Drewno stanowi zespół komórek, które były kiedyś częścią składową żyjącego organizmu drzewnego. O właściwościach fizycznych i cechach fizycznych decyduje rozmieszczenie oraz układ chemiczny komórek, budowa .Drewno obok węgla, ropy, rud, gazu ziemnego stanowi bardzo dobry surowiec. Drewno ma przewagę nad tymi surowcami, że jest surowcem odnawialnym.
Zastosowanie drewna:
- budownictwo, - górnictwo, - kolejnictwo, - energetyka,
- meblarstwo, - p. papierniczy - chemiczny - farmaceutyczny
Budowa drzewa i drewna:
Drzewo należy do roślin drzewiastych , które dzielimy na:
pod krzewy lub krzewiny - ścielące się na ziemi lub unoszące się nad ziemię do 50 cm
krzewy - rośliny krzewiaste w gatunku drzew z większą ilością łodyg wyrastających z korzenia, niektóre krzewy mają zastosowanie w przemyśle (wiklina)
drzewa - rośliny trwałe, to znaczy o łodygach zdrewniałych i o pojedynczym, w górę skierowanym pniu.
Drzewo jako łodyga zdrewniała składa się z trzech części:
pień
korona - splot gałęzi i liści (igliwia)
korzeń
Od kształtu i budowy pnia zależą jego wartości użytkowe.
Zależą one od:
pełności
kształtu przekroju
Pełność :
jeśli kształt przekroju przypomina walec u góry i u dołu - pełny
jeśli kształt przekroju u góry jest mały, a u dołu duży - zbieżysty
Kształty:
koło z centralnie ułożonym rdzeniem
anomalie
Budowa i części składowe pnia, patrząc w przekroju poprzecznym:
centralnie rdzeń
warstwa drewna
przewody żywiczne
promienie rdzeniowe
warstwa drewna otoczona cienką warstwą zwaną miazga
kora
Rdzeń - w środkowej części pnia, ustawionej centralnie, o wielkości od 1 do 4 - 5 mm. Zbudowany z cienkościennych komórek miękiszowych. Komórki te w początkowym okresie są żywe (zdolne do podziału), ale dość wcześnie tracą zawartość plazmatyczną i komórki te obumierają. Po zamarciu wnętrze tych komórek wypełnia się powietrzem lub żywicą.
Drewno - komórki cienkościenne, przystosowane do przewodzenia, mechanicznie słabe, co sprawia, że właściwości techniczne drewna z okolic rdzenia są słabe i mają niewielkie znaczenie techniczne. Zajmuje miejsce między rdzeniem a miazgą. Niejednorodne w budowie zróżnicowane pod względem budowy tzn. jest materiałem anizotropowym - właściwości mechaniczne i fizyczne są różne w różnych kierunkach anatomicznych.
Słoje roczne - drewno otoczone jest warstwą zwaną miazgą, Miazga zbudowana jest z komórek żywych, które mają zdolność podziału (rdzeń, miazga, stożki wzrostu - zbudowane z komórek żywych).
Podstawową funkcją miazgi jest wzrost drewna na szerokość, następuje to poprzez podział miazgi.
Przyrost drewna wczesnego i drewna późnego nazywamy słojem rocznym lub przyrostem rocznym, warstwy te powstają w ciągi roku.
Miazga dzieli się na trzy części
pierwsza część odkłada się na zewnątrz i powstaje nowy przyrost miazgi.
z dwóch kolejnych części powstaje przyrost roczny, najpierw powstaje drewno wczesne(3) potem późne (2)
Drewno wczesne i drewno późne.
Drewno wczesne - rośnie w pierwszym okresie wegetacji, zbudowane jest z
cienkościennych komórek. Komórki te mają cienkie ścianki i duże światło, ścianki komórek mają kolor jasny. Drewno jasne stanowi warstwę przyrostu rocznego, ma kolor jasny, rozrost od strony rdzeniowej. Komórki drewna wczesnego są komórkami drożnymi - służą do przewodzenia.
Drewno późne - rozrasta się od strony obwodowej kolor ciemny, komórki grubościenne, małe światło komórki, pełnią funkcję mechaniczną - są elementami konstrukcyjnymi.
W drzewach liściastych - granica między drewnem wczesnym i późnym jest mniej wyrazista.
Wielkość przyrostu służy za wskaźnik (miernik) mechanicznych właściwości, np. drewno z gatunku iglastych wąsko słoiste jest ciężkie, ma dużą gęstość wobec tego ma dużą wytrzymałość mechaniczną, W przypadku drzew liściastych o dużych przyrostach (szeroko słoiste) mają dużą wytrzymałość mechaniczną (w przypadku drzew liściastych więcej jest drewna późnego niż wczesnego).
Iglaste:
szeroko słoiste - lekkie, mała gęstość, mało wytrzymałe mechanicznie
wąsko słoiste - ciężkie, duża gęstość, duża wytrzymałość mechaniczna
Liściaste:
szeroko słoiste - ciężkie, duża gęstość, duża wytrzymałość mechaniczna
wąsko słoiste - lekkie, mała gęstość, mało wytrzymałe mechanicznie
Biel i twardziel
Na przekroju poprzecznym u niektórych gatunków drzew zauważamy, że strefa około rdzeniowa ma ciemniejszą barwę, a strefa przy obwodowa jest wyraźnie jasna. W okresie 15 roku życia drewna powstaje drewno twardzielowe. Są komórki gdzie ściana jest wielowarstwowa, ale w niektórych miejscach są pojedyncze jamki - kanaliki ( przepustnice) są to wentyle, którymi woda wnika do wnętrza komórki i przepływa do drugiej na skutek ciśnienia osmatycznego.
Mikroskopowa budowa
Przy użyciu mikroskopu można w drewnie wyróżnić następujące elementy składowe:
· komórki miękiszowe - służące do gromadzenia substancji pokarmowych
· włókna drzewne - stanowiące tkankę mechaniczną
· naczynia - przewodzenie wody i roztworów soli (przede wszystkim u gatunków liściastych) w ścianach tych naczyń występują jamki, które pozwalają na przepływ wody w poziomie.
· cewki - przewodzenie (przede wszystkim u gatunków iglastych) przypominają kształtem rury,
· promienie rdzeniowe - od rdzenia ku obwodowi, przewodzenie wody w poziomie
· przewody żywiczne - (gat. Żywiczne) - komórki żywiczne tworzą system przewodzenia żywicy.
Właściwości fizyczne drewna
Mianem fizycznych właściwości drewna określa się te cechy drewna, które uwydatniają się pod działaniem czynników zewnętrznych, cech nie naruszających całości drewna, nie zmieniających składu drewna.
Grupy fizycznych właściwości drewna, ze względu na:
wygląd - barwa, połysk, rysunek, faktura
zapach
zachowanie w stosunku do wody
wilgotność
higroskopijność
kurczenie i pęcznienie drewna
nasiąkliwość
z ciężarem drewna
gęstość substancji drzewnej
porowatość
cieplne właściwości drewna
przewodnictwo głosu
przenikliwość akustyczna
właściwości rezonansowe
właściwości dźwiękochłonne
przewodnictwo elektryczne
przenikliwość powietrza i gazów
zachowanie się drewna wobec gazów agresywnych
Polimery to związki, których cząsteczki składają się z bardzo wielu mniejszych, powtarzających się ugrupowań atomowych, merów. Istnieją polimery naturalne (np. białka, celuloza, kauczuk) i syntetyczne.
Ze względu na pochodzenie wyróżniamy:
· Naturalne związki wielkocząsteczkowe występujące w przyrodzie, np.: celuloza, lignina, białko
· Związki wielkocząsteczkowe otrzymywane z polimerów naturalnych w wyniku modyfikacji prowadzącej do chemiczne zmiany właściwości polimerów nat.
· Syntetyczne, otrzymywane w wyniku reakcji chemicznych z małocząsteczkowych związków, zwanych monomerami
Polimer składający się tylko z jednego rodzaju merów nazywamy homo -polimerem, a taki, który składa się z więcej rodzajów merów- hopolimerem.
Wyróżniamy dwa rodzaje polimerów biorąc pod uwagę ich właściwości użytkowe i technologiczne:
· Elastomery- tworzywa o wydłużeniu pow. 100%. Są to polimery prawie liniowe, o małej gęstości sieciowania. Wiązania sieciowe sprawiają, że materiał powraca do kształtu pierwotnego po zdjęciu obciążenia.
· Plastomery- polimery o wydłużeniu poniżej 100%. Po nałożeniu niewielkiego obciążenia, nieznacznie się odkształcają. Dwa typy plastomerów:
· Termoplasty (amorficzne i krystaliczne)
· Duroplasty ( termo- i chemoutwardzalne)
Termoplasty odznaczają się zwykle budową liniową, łatwo miękną podczas ogrzewania i twardnieją po ostygnięciu. Nawet używane wiele razy nie ulegają degradacji chemicznej, ani zanikowi plastyczności i zdolności do formowania , co daje możliwość przetwarzania odpadów. Do termoplastów zaliczamy:
· Poliamidy
· Poliwęglany
· Polisulfony
· Odmiany celulozy
Duroplasty termoutwardzalne odznaczają się budową sieciową, miękną początkowo w procesie ogrzewania, ale podtrzymywane w podwyższonej temperaturze twardnieją. Przemiana jest nieodwracalna.
Duroplasty chemoutwardzalne utwardzają się już w temperaturze pokojowej w wyniku reakcji chemicznej z utwardzaczami.
Przykłady polimerów i tworzyw sztucznych
ELASTOMERY:
poliizopren (produkcja opon samochodowych),
polibutadien (produkcja opon samochodowych),
polichloropren (produkcja kabli elektrycznych, uszczelek)
TERMOPLASTY:
polietylen (PF; produkcja materiałów na opakowania art. przemysłowych i spożywczych; produkcja art. gosp. dom.),
polichlorek winylu (PVC; twardy do produkcji rur; miękki na osłony izolacyjne, wykładziny podłogowe),
poliwęglany (PC; elektrotechnika, elektronika, samochody, art. gosp. dom.)
DUROPLASTY TERMOUTWARDZALNE:
fenoplasty (PF; niemodyfikowane alkoholowe lakiery ochronne drewna i metali),
aminoplasty (art. gosp. dom., elektrotechnika)
DUROPLASTY CHEMOUTWARDZALNE:
żywice poliestrowe ( lakiery piecowe i schnące w powietrzu, włókna syntetyczne),
żywice epoksydowe (EP; kleje, tłoczywa)
TWORZYWA SZTUCZNE SPECJALNE:
silikony (różne postacie: oleje, pasty, smary, lakiery, żywice, kauczuki, pianki, kleje; materiały elektroizolacyjne, emalie ochronne, środki przeciwpieniące),
poliamidy (nowoczesna technika rakietowa i lotnicza, urządzenia nuklearne, elektronika)