Drewno

Drewno – surowiec otrzymywany ze ściętych drzew i obrabiany a następnie formowany w różnego rodzaju sortymenty. Drewno stanowi zespół komórek które były częścią składową żyjącego organizmu drzewa. Właściwości techniczne i kierunki zastosowania zależą od rozmieszczenia, struktury i chemicznej budowy komórek z których drewno się składa.

Porowata budowa drewna sprawia, że drewno ma dużą wytrzymałość przy niskim ciężarze właściwym. Przewodnictwo cieplne drewna jest czterokrotnie mniejsze niż ściana z cegieł.

Właściwości drewna oraz jego przydatność do celów technicznych zależą od cech anatomicznych i od chemicznej budowy drewna oraz submikroskopowej struktury błon komórkowych.

Bezcenną wartością drewna jest możliwość ciągłej produkcji bez wyczerpania zapasów.

Drewno

Surowiec drzewny otrzymywany ze ściętych drzew i formowany przez obróbkę w różnego rodzaju sortymenty. Zajmuje przestrzeń pomiędzy rdzeniem, a warstwą łyka i kory.
Drewno należy do najstarszych materiałów używanych przez człowieka. W Polsce, w grodzie Biskupin wszystkie domy, urządzenia obronne i wiele przedmiotów wyposażenia i codziennego użytku było wykonane z drewna. Przez tysiąclecia budowano z drewna ściany, stropy i dachy.

Znaczenie drewna

Drewno jest surowcem odnawialnym w wielokrotnym cyklu produkcyjnym. Wykorzystywane jest prawie we wszystkich gałęziach gospodarki.
Najwięcej drewna okrągłego w Polsce przerabia się na tarcicę a także na sklejkę, okleinę i zapałki. Drugie miejsce pod względem używanego drewna okrągłego zajmuje przerób płyt drewnopodobnych i masy celulozowej.

Zalety i wady

ZALETY WADY
Łatwość pozyskania i dogodna obróbka Sęki
Dobre właściwości izolacyjne Niejednorodna budowa
Duża wytrzymałość Łatwopalność
Odporność na działanie różnych substancji i czynników zewnętrznych Mała odporność na działanie grzybów i owadów
Duże wartości estetyczne Duża higroskopijność, co wiąże się z kurczeniem, pęcznieniem i paczeniem

Procentowy skład chemiczny drewna

  • węgiel – około 49%
  • tlen – 44%
  • wodór – 6,0%
  • azot – około 0,5%
  • popiół – 0,5%

Makroskopowa budowa drewna

Rdzeń

  • stanowi oś biologiczną drzewa
  • ma średnicę od kilku mm i rozmaity kształt (okrągły, wielokątny, gwiaździsty)
  • ulega szybkiemu rozkładowi
  • w wysokowartościowych wyrobach z drewna jego obecność jest niedopuszczalna

Słoje roczne

  • są różnej szerokości – od dziesiątych części milimetra do kilku centymetrów (drewno o cienkich słojach ma lepsze właściwości wytrzymałościowe)
  • szerokość słojów zależy do gatunku drzewa, jego wieku, gleby, warunków klimatycznych
  • składają się z dwóch warstw:
    – drewna wczesnego stanowiącego szersze pasmo położone bliżej rdzenia
    – drewna późnego, otaczającego drewno wczesne

Drewno wczesne jest jasne i szorstkie, mniej zwarte, ma mniejszą wytrzymałość od drewna późnego.
Drewno późne jest ciemniejsze, gładkie i zwarte

Kora

  • złożona z miazgi twórczej, łyka i korowiny

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 drewno. W martwych komórkach nie mogą również przebiegać procesy twardzielowania
  • słoje, w których nastąpiło zniszczenie komórek miękiszowych, pozostają więc nie zabarwione i nie zawierają wcistek. Brak substancji twardzielowych w wewnętrznym bielu, duże nagromadzenie skrobi i brak wcistek wpływają na zmniejszenie jego odporności na działalność rozkładową grzybów. W związku z tym ulega on często zgniliźnie w żyjących drzewach

Twardziel (drewno twarde)

  • jest to ciemniej zabarwiona środkowa część pnia stanowiąca martwe drewno i występująca w starych drzewach
  • otoczona jest żywym drewnem bielastym
  • w drzewie żywym jest mniej odporna na szkodniki (grzyby) niż biel
  • w drewnie stanowi materiał lepszy, odporniejszy mechanicznie i biologicznie od części bielastych
  • wszystkie polskie gatunki iglaste wytwarzają twardziel
  • drzewa liściaste dzielimy na:
    • pierścienionaczyniowe:
      – z wyraźnym podziałem słojów na drewno wczesne, zawierające naczynia, i zwarte drewno późne
      – dąb, wiąz, jesion, orzech lipa,
    • rozpierzchłonaczyniowe:
      – w których naczynia rozrzucone są równomiernie na całej grubości słoja
      – nie wytwarzają twardzieli- otrzymuje się z nich tylko drewno bielaste
  • buk, brzoza, klon, jawor, grab

Gęstość, porowatość i ciężar drewna

  • GĘSTOŚĆ DREWNA jest to stosunek masy drewna wyrażona w gr lub kg do objętości wyrażonej w cm³ lub m³.
  • POROWATOŚĆ jest związana z gęstością drewna, jest to stosunek objętości porów do objętości drewna w stanie całkowicie suchym.
  • CIĘŻAR WŁAŚCIWY DREWNA jest to stosunek jego ciężaru do objętości, na którą składa się objętość substancji drzewnej i wszystkich porów.

Gęstość drewna

  • Przy nawilżaniu drewna suchego jego gęstość rośnie powoli, ponieważ wraz ze wzrostem masy rośnie także wskutek pęcznienia objętość Po przekroczeniu wilgotności granicznej błon ustaje pęcznieje i dalsze nawilżenie powoduje tylko wzrost masy drewna – gęstość szybko rośnie. Drewno utrzymuje się na wodzie tylko dzięki zawartości powietrza w porach, z chwilą gdy powietrze to zostanie wyparte przez wodę, drewno tonie.
  • Gęstość substancji drzewnej jest większa w drewnie zawierającym dużo celulozy, a mniejsza w drewnie z dużą ilością ligniny.
  • Max gęstość drewna 1,5 g/cm3 – GWAJAK.

Zależność gęstości od czynników zewnętrznych i wewnętrznych

  • Czynniki wewnętrzne: gatunek, rodzaj drewna, wiek, słoistość, udział drewna późnego, umiejscowienie drewna na
  • Czynniki zewnętrzne: szkodliwy wpływ przemysłu.
  • Drewno wczesne jest zbudowane z cienkościennych komórek o dużym świetle i dlatego jego gęstość jest mała.
  • Drewno późne zbudowane jest z grubościennych komórek o małym świetle i dlatego jego gęstość jest wyższa od gęstości drewna wczesnego.

Wpływ słoistości drewna na gęstość

  • U iglastych za cięższe uważa się drewno wąskosłoiste
  • U liściastych za cięższe uważa się drewno szerokosłoiste

Wpływ położenia drewna na pniu na gęstość

  • Wysoką gęstość wykazuje drewno pochodzące z odziomka bo włókna są grubościenne
  • Na przekroju poprzecznym drzew liściastych im dalej od rdzenia to gęstość maleje
  • U iglastych im dalej od rdzenia to gęstość rośnie
  • Obecność żywicy powoduje wzrost gęstości

Wpływ siedliska na gęstość

  • Ubogie siedliska – mała gęstość
  • Żyzne siedliska – duża gęstość

Gęstość drewna powietrznie suchego

  • Bardzo ciężkie ponad 0,80 g/cm3 – Grab, Bukszpan, Heban, Eukaliptus, Gwajak
  • Ciężkie 0,71 – 0,80 – Dąb, Buk, Jesion, Robinia, Cis, Grusza, Śliwa
  • Umiarkowanie ciężkie 0,61 – 0,70 – Jawor, Brzoza, Klon, Wiąz, Jabłoń, Modrzew, Orzech
  • Lekkie 0,51 – 0,60 – Lipa, Olcha, Sosna, Wierzba, Jałowiec, Kasztanowiec
  • Umiarkowanie lekkie 0,41 – 0,50 – Osika, Topola, Jodła, Świerk, Limba
  • Bardzo lekkie 0,40 i niżej – Wejmutka, Balsa

Techniczne właściwości drewna

WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE są to cechy, które uwydatniają się pod wpływem czynników zewnętrznych nie powodujących zmian w jego budowie. Zaliczmy do nich:

  • Wygląd drewna (barwa, połysk, rysunek)
  • Zapach drewna
  • Zachowanie się drewna w obecności wody (wilgotność, higroskopijność, nasiąkliwość, przesiąkliwość, kurczenie się, pęcznienie, paczenie się, pękanie)
  • Właściwości związane z masą drewna (gęstość drewna, gęstość substancji drzewnej, porowatość drewna)
  • Cieplne właściwości drewna (przewodnictwo cieplne)
  • Elektryczne właściwości drewna (przewodnictwo i opór elektryczny)
  • Akustyczne właściwości drewna (właściwości rezonansowe, izolacji akustycznej)

Skala twardości drewna

  • Bardzo miękkie do 3,50 MPa – Osika, Topola, Wierzba, Świerk, Jodła, Limba, Wejmutka, Lipa
  • Miękkie 3,50 – 5,00 MPa – Brzoza, Olcha czarna, Sosna, Modrzew, Daglezja, Jałowiec, Platan
  • Średnio twarde 5 – 6,5 MPa – Wiąz, Orzech, Sosna czarna
  • Twarde 6,5 – 10 MPa – Dąb szypułkowy, Jesion, Grusza, Jabłoń, Wiśnia, Klon, Buk, Grab, Robinia, Cis
  • Bardzo twarde 10 – 15 MPa – Dąb bezszypułkowy
  • Niezwykle twarde ponad 15 MPa – Gwajak, Heban

Podział gatunków ze względu na zabarwienie drewna

BARWA DREWNA GATUNEK
Zbliżona do białej Jodła,  Świerk,  Osika,  Grab,  Jawor,  Buk,  Klon, Topola, biel Dębu
Brunatna Wiąz, Dąb twardziel
Żółta Brzoza, Jesion, Limba
Zbliżona do czerwonej Modrzew, Sosna, Olcha, Wiśnia
Zielona Robinia, Morwa
Zbliżona do czarnej Orzech