Materiałoznawstwo drewna

Materiały drzewne są nieodzowne dla gospodarki każdego kraju.

Drewno - naturalny materiał

Zagadnienia związane z drewnem

- biologia drewna - (budowa, struktura i właściwości użytkowe)

- tworzywa drzewne, drewnopodobne.

Drewno jako materiał należy do tych nielicznych wytworów natury, z których człowiek tworzy od samego początku istnienia.

Drewno - jest to surowiec otrzymywany ze ściętych drzew i odpowiednio uformowany w drodze obróbki mechanicznej na odpowiednie asortymenty. 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 : jakie są właściwości użytkowe.

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 jako rośliny drzewiaste wystepuje w 3 gatunkach:

- pod krzewy lub krzewiny - ścielące się po ziemi lub unoszące się nad

ziemię do 50 cm(borowka lesna lub wrzos)

- 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

Pien -zaczyna się od szyji przykorzennej a konczy korona .W czasie zycia drzewa spelnia właściwości mechaniczne(aby utrzymac mase w pionie oraz funkcje przewodzace(woda i sole mineralne do gory a w droga strone asymilaty).

Korzenie-przytwierdzaja drzewo do podloza,wysysaja z ziemi wode i sole mineralne przesylajac je ku gorze

Sa pewne wymagania stawiane ze względu na walory uzytkowe.

Pien może być

- pełny- zblizony wygladem do walca (srednica pnia u gory i na dole taka sama)

- zbiezysty-ksztaltem przpomina stozek sciety

Idealny pien z p-ktu widzenia uzytkowego powinien:

Mieć ksztalt kola, rdzen ustawiny centrycznie i żeby przyrosty roczne były centryczne

Kształty

- koło z centralnie ułożonym rdzeniem

- anomalie

Budowa i części składowe pnia, patrząc w przekroju poprzecznym:

a) centralnie rdzeń

b) warstwa drewna

- przewody żywiczne

- promienie rdzeniowe

c) warstwa drewna otoczona cienką warstwą zwaną miazga

d) 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 zmieniaja się zaleznie od kierunku

anatomicznego . Wyróżniamy trzy kierunki anatomiczne:

a) poprzeczny - prostopadły do pnia

b) wzdłużny promieniowy

c) wzdłużny styczny

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

rdzeniowe. 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.

Proces twardzielowania

W pewnym okresie życia w przepustnicach rozmnażają się komórki i zatykają te przepustnice (torusami). Jeśli takie zjawisko nastąpi, w wyniku braku wody i pokarmu zawartość plazmatyczna komórki zanika i wypełnia się powietrzem.

W drugiej fazie do wnętrza komórek przedostają się żywice, olejki eteryczne itp.

Jeśli przedostaje się do wnętrza komórki żywica, ściany zostają wypełnione żywicą i olejkami eterycznymi.

W trzeciej fazie następuje utlenianie się żywicy pod wpływem światła i powietrza, w skutek czego powstają komórki ciemniejsze. Połączenie komórek żywych z żywicą powoduje powstanie kompozytu o innych, lepszych właściwościach.

Drewno twardzieli jest drewnem gęstszym, o wyższych wskaźnikach mechanicznych, o wyższej jakości, bardziej odporne na czynniki mechaniczne i biologiczne, jest trwalsze, w życiu drzewa pełni funkcję mechaniczną (konstrukcji).

Warstwa bielasta zbudowania jest z przyrostów rocznych, w życiu drzewa spełnia funkcje przewodzące.

W strefie przy obwodowej tworzy się warstwa drewna reakcyjnego - drewno, które jest w ciągłym napięciu - reaguje na działanie sił zewnętrznych. Naprężenia wilgotnościowe w czasie wysychania.

Jak rozpoznać w sposób szybki, prosty drewno twardzielowe?

Po kolorze, gęstości - wyższa, zawartości wody - twardziel ma niższą wilgotność niż bielaste.

Twardziel w niektórych drzewach jest podobna do bieli (buk, lipa), nie wykazuje różnicy kolorystycznej.

Twardziel fałszywa - powstaje w wyniku zmian organicznych,w skutek przemarznięcia, mechanicznego uszkodzenia, inwazji grzybów, następuje degradacja tkanki, kolor upodabnia się do twardzieli.

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, a także funkcje mechaniczne

- promienie rdzeniowe - od rdzenia ku obwodowi, przewodzenie wody w

poziomie

- przewody żywiczne - (gat. Żywiczne) -zespoly komórek żywiczne tworzą system wytwarzania i

przewodzenia żywicy.

Budowa komórki - tkanka

Drewno zbudowane jest z komórek, które stanowią anatomiczną i fizjologiczną jednostkę całego systemu drzewnego. Powstaje przez podział miazgi, żywe komórki zgrupowane są w tkance twórczej czyli w miazdze i stożku wzrostu.

Drewno zbudowane z komórek martwych (biorą udział w procesach życiowych tzn. przewodzą wodę, spełniają funkcje mechaniczna) i żywych (rozmnażają się).

Większe zespoły komórek przystosowane do spełniania określonych funkcji w życiu drzewa nazywamy tkanką drzewna. W roślinach drzewiastych rozróżnia się tkankę:

- twórczą - w miazdze i stożku wzrostu

- okrywającą - izolacja, skórka i korowina

- miękiszową - asymilacyjna - występuje w liściach

- zapasową

- wydzielniczą

- przewodzącą - stanowiącą istotę drzewa, cewki, naczynia, stanowiące masę

drzewa: cewki 90% masy drzew iglastych, 30 - 40 % liściastych

- wzmacniająca - zbudowana z grubościennych włókien nasączonych

skleroidami - stanowią szkielet drzewa.

Budowa komórki

Ściana komórki zbudowana jest z kilku warstw błoniastych, spełnia b ważną funkcję, od jej budowy zależą walory użytkowe, jest tworem plazmy.

Zbudowana jest z błonnika - celulozy (C₆H₁₀O₅)_n.

Najpierw tworzy się w ścianie komórkowej błona pierwotna, na nią w trakcie wzrostu komórki nakładają się nowe cząstki w kierunku wnętrza (do środka), w ten sposób przez tzw. nakładanie (adpozycję) powstają tzw. warstwy wtórne.

Na przekroju poprzecznym komórki pod mikroskopem możemy ujrzeć te warstwy.

Błona pierwotna zbudowana jest z celulozy i w zależności, jakie funkcje ma spełniać komórka, to następuje albo zdrewnienie ściany, albo korkowacenie ściany.

Proces zdrewnienia - po czasie pojawia się w błonie komórkowej lignina (jest

bezpostaciowa), która wnika w cząsteczki celulozy i przebiega warstwowo

raz celuloza, raz lignina. Pojawienie się ligniny sprawia, że ściana staje się

sztywna i wytrzymała. Lignina ma tendencje do łączenia, jest lepiszczem - zlepia ścianki

komórek ze sobą.

Korkowacenie ściany komórki - błona pierwotna nasyca się substancją zwaną

Subberyną - sprawia, że ściana komórki nabiera właściwości izolacyjnych

Ściana dojrzałej komórki zbudowana jest z:

- błony pierwotnej - celuloza

- błony wtórnej - o wielowarstwowym układzie,zbudowana jest najpierw z celulozy, a w późniejszym okresie ulega zdrewnieniu lub skorkowaceniu

- warstwa wyścielająca - zbudowana z celulozy i chemicelulozy-nie zawierają ligniny.

Mieszaniną kwasu azotowego i chlorku potasu (sól Bertoletta) rozpuszcza warstwę ligniny, a nie rozpuszcza celulozy.

O właściwościach technicznych decyduje submikroskopowa budowa.

Ściany komórki zbudowane są w 90% z celulozy.

Celuloza ma budowę łańcuchowa, łańcuchy mają różną długość, różny przekrój, te łańcuchy znajdują się w ciągłym ruchu cząsteczkowym, co powoduje, ze w niektórych momentach poszczególne łańcuchy zbliżają się do siebie, są nieuporządkowane.

Łańcuchy celulozy są obok siebie, dzięki siłom wanderwalsa łączą się ze sobą w pewnych miejscach, te łańcuchy połączone punktowo i połączone siłami między cząsteczkowymi układają się równolegle i tworzą uporządkowany obszar przestrzenny tworząc obszar krystaliczny - micele frędzlowe

Micele - wiązki łańcuchów nie mają uporządkowanego układu, między tymi micelami występują przestrzenie wolne i to sprawia, że celuloza ma strukturę porowatą, jest zdrenowana submikroskopowymi kapilarami o wielkości 50 enksztremów.

(w 1cm³ drewna wewnetrzna powierzchnia kapilarów wynosi od 240- 400 m² to wskazuje, że drewno jest materiałem porowatym )

Kapilary mają tą właściwość, że przyciągają cząsteczki wody, celuloza wiąże z

sobą wodę i drewno w skutek tego jest materiałem higroskopijnym.

Z punktu widzenia konstrukcyjnego jest to wada.

Micele wiążą się w wiązki i tworzą tzw. mikrofibryle od 250 -300 enksztremów.

Mikrofibryle łączą się ze sobą tworząc włókna drzewne zwane również fibrylami - średnica ich wynosi ok 2000 enksztremów. Są to włókienka celulozy.

Wytrzymałość mechaniczna drewna zależy od fibryli (jaka długość, jaka średnica, jak rozmieszczone względem siebie)

To różne ułożenie sprawia, że drewno ma budowę anizotropową.

Anizotropia mechaniczna - różna rozciągalność w różnych kierunkach anatomicznych

Anizotropia hydroskopijna (pęcznienie)

Jamki

Jamki wolne miejsce w ścianie komórki, w którym występuje tylko błona pierwotna. Służą do transportu wody i substancji odżywczych. Transport odbywa się dyfundację (przenikanie przez ściany).

Włókna drzewne(fibryle)

Stanowią najliczniejszy element składowy w drewnie drzew liściastych, udział w granicach 35 - 50% (w drewnie iglastych nie ma).

Naczynia

Naczynia - występują tylko w drewnie drzew liściastych, służą do przewodzenia wody i substancji odżywczych, mają kształt „mikro rur”, mają kształt wydłużony i światło, czyli wnętrze (w drewnie bielastym drewno wczesne jest jaśniejsze od późnego)

Naczynia w drzewach naczyniowo - pierścieniowych są widoczne gołym okiem (dąb, jesion)

średnica 0,03 -0,05 mm

długość do 10m.

Naczynia powstają w ten sposób, że komórki ustawiają się jedna nad drugą i na styku tych komórek następuje zanik ściany komórkowej.

Wcistki (zatyczki, torusy) komórki zatykające jamki, wrastające w błonę pierwotną jamek.

Cewki - martwe, ale biorące udział w procesach życiowych, wrzecionowato zakończone komórki, o zdrewniałych ścianach przylegają do siebie bardzo szczelnie. Występują u gatunków iglastych. Cewki powstają podobnie jak naczynia.

Długość 2 - 10 mm

średnica 0,02 - 0,04 mm cewki 90% drewna iglastego

Pełnią funkcje przewodzące i mechaniczne. Stanowią podstawowa masę drzewna

Promienie rdzeniowe - są to łączniki między rdzeniem, a miazgą, powstają z komórek inicjalnych ,dzielimy na: - wczesne - powstałe na początku życia drzew - późne - powstałe w wyniku przyrostów rocznych

Z mikroskopijnego p-ktu widzenia wyróżniamy:

• promienie wąskie

• promienie szerokie(dab,buk)

Szerokość promieni wynosi 0,005 - 1 mm, dl. od 15-70cm

Przewody żywiczne występują w drewnie wielu gatunków drzew iglastych. Drzewa żywico rodne - sosna, limba, modrzew, świerk, kosodrzewina.

Brak żywic w - jodle, cisie, wierzba

Dzielimy je na podłużne( wzdloz pnia ) i poprzeczne.

Średnica przewodu 0,06 - 0,13 mm Wszystkie przewody żywiczne połączone są w jeden system obfitujący w komórki żywico rodne, takie, które wytwarzają żywice.

Skład ilościowy drzew:

elementy	procentowy udział elementów składowych
składowe	iglaste	liściaste
naczynia	_	20%
cewki	92%	_
włókna drzewne	_	49%
promienie rdzeniowe	6%	18%
miękisz włóknisty	1,5%	13%
przewody żywiczne	0,5%	_

Miazga - cambiom - umiejscowiona jest między drewnem, a korą. Jest tkanką twórczą (żywe komórki)pokrywającą całe drzewo. Cyklicznie co roku następuje podział miazgi, jest ona czynna wyłącznie w okresie wegetacji.

Podział miazgi strona nr 3

Kora - warstwa ochraniająca wytworzona przez miazgę, tkanka okrywająca pień, dzięki właściwościom izolacyjnym kora spełnia funkcję warstwy ochronnej, zabezpiecza drewno, a zwłaszcza miazgę przed różnicami temperatur (niskie i wysokie) , przed nadmiernym operowaniem światła.

Składa się z dwóch warstw:

- z łyka - wewnętrzna warstwa

- martwej tkanki skorkowaciałej - zewnętrzna warstwa

Techniczne wady drewna

W skutek działania warunków i czynników zewnętrznych może wystąpić obniżenie technicznych właściwości drewna, to obniżenie może też nastąpić w czasie wzrostu, rozwoju.

Wady mogą powstawać za życia i po ścięciu.

Wady drewna - wszystkie odchylenia od prawidłowej budowy drewna oraz wszystkie jego ujemne właściwości techniczne określa się mianem wad.

Wady możemy podzielić na pierwotne i wtórne

pierwotne - w skutek złej hodowli, w czasie wzrostu

wtórne - zaistniałe po ścięciu drzewa, w skutek złej gospodarki, obróbki

Wady zostały opisane i znormalizowane, a więc jest norma polska, która opisuje wady drewna.

Normy wydzielają pięć grup wad:

pierwotne

1. kształt pnia

2. budowy anatomicznej pnia

wtórne

3. wady wywołane przez czynniki zewnętrzne i klimatyczne

4. Wywołane przez grzyby

5. Wywołane przez zwierzęta

Ad. 1.

- zbieżystość

- spłaszczenie

- zgrubienia odziomkowe

- napływy korzeniowe

- rurkowatość

- krzywizna (jedno - , dwu - , wielo - stronna )

Ad. 2.

-sęki

podział ze względu

- na kształt : owalne, podłużne, skrzydlate

- na wymiar : szpilkowe, perłowe, ołówkowe, małe, średnie, duże

- na zrośnięcia: zrośnięte, częściowo zrośnięte, wypadające

- na stan zdrowotny: zdrowe, nadpsute, zepsute, smołowe, tabaczne

- na położenie: na płaszczyźnie, na krawędzi, na boku.

- zwoje

- jednostronne

- dwustronne

- splot włókien - wrażenia struktury falistej

- czeczowatość

- zabarwienie

- czynnikiem nieorganicznym

- wewnętrzna biel

- zaciągi garbnikowe

- szarzenie drewna

- zabarwienie przez metale

- czynnikami organicznymi

- sinizna - wywoła przez grzybicę (rozwija się bardzo szybko

w temp. 20°C i wilgotnej atmoswerze)

- fałszywa twardziel

- zaparzenia

- plamy pleśni

- zgnilizna - rozkład tkanki drzewnej, destrukcja

- zewnętrzna

- wewnętrzna

- rozrzucona

ze względu na długość

- zgnilizna odziomków

- zgnilizna strzały

ze względu na strukturę

- twarda

- miękka

- chodniki owadzie

- powierzchniowe

- głębokie

- pęknięcia

wewnętrzne - rdzeniowe proste

- gwiaździste

- załamane

zewnętrzne - promieniowe z przysychania

- mrozowe

- zranienia

- zaciosy

- uszkodzenia mechaniczne

- spawy żywiczne

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:

a) wygląd - barwa, połysk, rysunek, faktura

b) zapach

c) zachowanie w stosunku do wody

- wilgotność

- higroskopijność

- kurczenie i pęcznienie drewna

- nasiąkliwość

d) z ciężarem drewna

- gęstość substancji drzewnej

- porowatość

e) cieplne właściwości drewna

f) przewodnictwo głosu

g) przenikliwość akustyczna

h) właściwości rezonansowe

i) właściwości dźwiękochłonne

j) przewodnictwo elektryczne

k) przenikliwość powietrza i gazów

l) zachowanie się drewna wobec gazów agresywnych

Połysk drewna - jest następstwem odbicia promieni świetlnych od powierzchni (szorstka - rozprasza, gładka - odbija), w zależności od sposobu wykończenia, zależy od twardości (twarde lepiej odbijają promienie)

Rysunek drewna - zależy do gatunku i cech związanych z budową, od przekroju.

Drzewa iglaste mniej ciekawy rysunek.

Drzewa liściaste - ze względu na wielo składnikowość budowy mają ciekawy rysunek

Zależy od elementów makrostruktury

- przyrosty roczne

- udział drewna wczesnego i późnego

- sęki.

Najpiękniejsze rysunki ma przekrój styczny.

Zapach drewna- właściwość polegająca na wydzielaniu charakterystycznej woni w skutek wydzielania się składników lotnych ( olejki eteryczne)

Zapach zależy od gatunku, występowania związków aromatycznych.

Najciekawszy zapach ma sosna.

Wilgotność drewna i jej wpływ na właściwości mechaniczne drewna stanowią bardzo skomplikowane zagadnienie teoretyczne.

Zmiany takie jak kurczenie i pęcznienie drewna stanowią cechy ujemne

W drewnie drzew żyjących woda stanowi główny składnik soków komórkowych 90% i wypełnia wszystkie przestrzenie submikroskopowe

W świeżo ściętym drzewie rozróżnia się trzy rodzaje wód:

- wolna - wypełnia wnętrza komórek, cewek, naczyń

- związana - imbicyjan - wypełnia submakroskopowe przestrzenie miceralne.

- konstytucyjna - która wchodzi w skład związków chemicznych.

Wilgotność jest to stosunek ciężaru zawartej wody do ciężaru drewna.

Wilgotność ulega zmianom w zależności o pory:

w strefie bielastej świerku w lipcu

rano 180%

w południe 132%

wieczorem 150%

Największa wilgotność jest w miesiącach zimowych (wyjątek stanowi brzoza, której wilgotność największa jest w maju)

Woda w drewnie drzew iglastych zamyka się w granicach 100 - 150% (miękkie mają wyższą, twarde niższą).

Drewno świeżo ściętych drzew może pod wpływem czynników zewnętrznych stracić wilgotność i wyrównać ją z wilgotnością otoczenia mówimy wtedy o wilgotności powietrzno - suchej (20%)

Minimalną wilgotność jaką można otrzymać izolując drewno w suchym pomieszczeniu jest (4%)

Wilgotność techniczna - która jest związana z wymaganiami technicznymi

Wilgotność użytkowa - związana z wymaganiami użytkowymi.

(posadzka 10 - 15%, na meble 6 - 8%, konstrukcje

dachowe 17 - 18%, konstrukcje nie zadaszone 21%)

1) Wysychanie drewna

Drewno nasycone wodą oddaje wilgoć otoczeniu, o ile to otoczenie ma niższą wilgotność względną. , dąży do wyrównania wilgotności. By drewno utrzymać w ustalonej wilgotności trzeba stworzyć warunki, odciąć od środowiska. Równowaga - wyrównanie wilgotności między drewnem a drzewem. W ślad za zmiana wilgotności drewna (wysychania) następują dalsze zmiany w drewnie. W takich warunkach warstwy zewnętrzne drewna zawierają mniej wody niż warstwy wewnętrzne. Jest odwrotny układ niż w przypadku drzewa rosnącego.

Proces wysychania, czyli proces wyparowywania wody z drewna jest zjawiskiem fizycznym i polega na odparowywaniu czyli zamianie cieczy na stan lotny z wolnej powierzchni. Tempo wysychania zależy od trzech parametrów:

- temperatura powietrza

- wilgotność względna powietrza

- ruch powietrza

P.N.W.- ściany komórek włókna są nasycone do tego stopnia, że już nie pobierają wody.

0 -30% przedział higroskopijności drewna

Jeśli zewnętrzne partie drewna pozbędą się wody następuje szybkie uzupełnienie jej. Ten proces zależy od ciśnienia osmotycznego, osmozy, dyfuzji.

Ten proces może być zintensyfikowany, zależy od podwyższonej temperatury i od kierunku anatomicznego. Najszybciej wzdłuż włókien, potem promieniowym, a najwolniej w stycznym. To sprawia dodatkowe trudności w procesie suszenia. Drewno może popękać.

2) Pęcznienie i kurczenie się drewna - jest to właściwość fizyczna.

a) zwiększenie się wymiarów liniowych i objętościowych przy absorpcji pary wodnej z atmosfery lub z otoczenia wodnego, w którym się znajduje i wnikaniu tej wody w postaci wody związanej w submikroskopowe pory. Wnikająca w te pory woda rozszerza cząsteczki celulozy, które pęcznieją. Następuje chemiczne wiązanie się wody z cząsteczkami celulozy. Następuje powiększenie objętości i ten proces ma miejsce tylko w przedziale higroskopijnym.

Pęcznienie sprawia, że wydziela się ciepło od 15-20 kcal na 1 kg suchego drewna. Na 1 kg odparowanej wody 20 - 60 kcal.

Suszenie jest procesem bardzo kosztownym i energochłonnym.

b) Przy oddawaniu wody (desorpcji ) drewno się kurczy.

Te krzywe nazywają się histereza - pęcznienia i kurczliwości.

Ciśnienie pęcznienia - drewno pobierające wodę sprawia, że wywołane są pewne siły wewnętrzne. Możemy je zmienić jeśli spróbujemy wywołać hamowanie pęcznienia poprzez ograniczenie - mechaniczne oddziaływanie.

Wielkość tych sił to kilka tysięcy atmosfer. Energia sił rozkład się wewnątrz drewna : w stycznym 20 atmosfer, w promieniowym 8 -10 atmosfer.

Siły w procesie kurczenia lub pęcznienia stanowią sił, które powodują, że drewno się paczy, pęka lub ulega zwichrowaceniu.

Paczenie - zmiana kształtu na długości lub szerokości

Wichrowacenie - odchylenie jednego naroża od płaszczyzny (wada bardzo poważna)

Pękanie - na styku, przy pęcznieniu i kurczeniu.

3) Trwałość drewna

jest to czas, w którym drewno zachowuje swoje pierwotne właściwości. Miarą trwałości jest czas.

Na zmianę trwałości drewna wpływa wiele czynników: warunki klimatyczne, biologiczne, a także czynniki mechaniczne.

Trwałość należy od gatunków i warunków w jakich to drewno się znajduje.

Drewno twardzielowe, zawierające żywicę naturalną, ma wiele większą odporność i dłuższą trwałość.

Warunki:

Gatunek	Trwałość drewna użytkowa w latach
drewna	na wolnym powietrzu	w zamkniętym pomieszczeniu	w suchym powietrzu	w wilgotnym powietrzu
OLCHA	5	2	400	800
OSIKA	3	1	500	10
SOSNA	80	120	1000	500
MODRZEW	90	150	1800	600
DĄB	120	200	1800	700

Najbardziej niekorzystnym układem są zmiany (częste) klimatyczne (dot. to np. podkładów kolejowych).

Ryping - austryjak, wykonał doświadczenie - metoda ciśnieniowo - próżniowa nasycania drewna. Impregnat jest wprowadzony na pewną głębokość w głąb drewna. Najpierw trzeba drewno wysuszyć, potem drewno wkładamy do komory. W tek komorze wywołujemy podciśnienie w skutek wyssania powietrza otrzymamy próżnię. Drewno trzymamy jakiś czas w próżni. Wprowadzamy konserwant (pochodne ropy naftowej, oleje) podgrzewamy do 100°C, aby łatwiej wnikały w głąb drewna. Podwyższone ciśnienie - kilka godzin.

Impregnat przesyca ściany naczyń i komórek, na głębokość 50-80 mm. Uzyskujemy to, iż owady nie żerują, woda spływa z drewna. Trwałość zwiększona kilkakrotnie.

Gatunek	Średnia trwałość podkładów kolejowych w latach
	nienasyconych	nas. olej-smoł.	Inne związki
DĄB	12-15	25-28	do 20
BUK	2,5-3	30	do 10-16
SOSNA	6-9	10-25	10-15
MODRZEW	8-10	6-10 ?	do20
ŚWIERK	3	15-17	10-13

Wpływ pory ścinki na właściwości techniczne drewna.

Nie ma podstawy do twierdzenia, że drewno ścięte w porze letniej jest gorsze od ścinki w styczniu. W styczniu drzewo - jeśli je powalimy to nic go nie atakuje. W lipcu owady i grzyby szybko atakują. Zabezpieczane drewno po ścince: składamy w stosy i ________ _______ (grzyby i owady nie lubią nienaturalnych warunków), drewno zanurzamy w basenach - dodajemy różne substancje chemiczne, żeby odpędzić różne organizmy znajdujące się w wodzie.

Mechaniczne właściwości drewna.

Pod tym pojęciem rozumiemy zdolność tego drewna do przeciwdziałania sił zewnętrznych. Jest to reakcja między materiałem a działaniem sił zewnętrznych. Są naciski wywierane na dany obiekt, materiał. Mogą być to siły statyczne: łagodne i powolne, siły dynamiczne o pewnej wartości, przykładane gwałtownie. Te siły dynamiczne są 10 - 20 krotnie groźniejsze.

Mamy też do czynienia z obciążeniami długotrwałymi. Zmęczenie można też wywołać poprzez obciążenie pulsacyjne (cykliczne obciążanie i odciążanie).

8

---