Drewno (technika)
Drewno (technika)Drewno –
surowiec drzewny
otrzymywany ze ściętych
drzew
i formowany przez
obróbkę
w różnego rodzaju
sortymenty
. Zajmuje przestrzeń pomiędzy rdzeniem, a warstwą
łyka
i
kory
. Pod względem technicznym drewno jest naturalnym
materiałem kompozytowym
o
osnowie
polimerowej
wzmacniany ciągłymi
włóknami
polimerowymi, którymi są podłużne komórki zorientowane jednoosiowo. Drewno należy do najstarszych materiałów używanych przez człowieka. Obecnie stosowane jest jako materiał konstrukcyjny oraz wykończeniowy. Swoją popularność zawdzięcza swej lekkości i wystarczającymi do wielu zastosowań własnościami wytrzymałościowymi. Stosuje się je jako materiał na podłogi,
boazerie
, do wykonania
więźb dachowych
, ogrodzeń i
pergoli
, mebli i zabawek. W Ameryce Północnej (
USA
i
Kanada
), drewno jest ważnym materiałem budowlanym i używa się go do budowy większości niskich zabudowań mieszkalnych. Odpady powstałe przy produkcji różnych sortymentów drewna są wykorzystywane do produkcji
płyt pilśniowych
,
wiórowych
,
OSB
,
sklejki
, itd., które także są materiałem do wykonywania wielu przedmiotów codziennego użytku. W
Polsce
, w grodzie
Biskupin
wszystkie domy, urządzenia obronne i wiele przedmiotów wyposażenia i codziennego użytku były wykonane z drewna. Przez tysiąclecia budowano z drewna
ściany
,
stropy
i
dachy
. Drewna używano do wykonania narzędzi, naczyń, a także do ogrzewania i oświetlania pomieszczeń (
łuczywo
). Pień drzewa w parku narodowym "De Veluwe" w Holandii wygląd słojów 12 gatunków drewna Wady i zalety drewnaDrewno jest materiałem
niejednorodnym
pod względem budowy. Posiada liczne wady, anomalie, uszkodzenia lub inne wrodzone i nabyte cechy, które obniżają jego wartość techniczną i ograniczają zakres użyteczności. Z punktu widzenia przerobu surowca drzewnego, drewno powinno mieć kształt
walca
, równomierną
słoistość
, przebieg
włókien
równoległy do podłużnej osi, oraz nie powinno mieć
sęków
(
gałęzi
). Polska norma (PN-79/D-01011, "wady drewna") wyróżnia następujące grupy
wad
: W porównaniu do wielu innych materiałów drewno cechuje szereg wad związanych z jego biologicznym pochodzeniem. Materiały i produkty drzewne bez odpowiedniego zabezpieczenia łatwo ulegają
deprecjacji
pod wpływem
wody
,
owadów
,
grzybów
i
małży
będących pasożytami drewna. Zmienne warunki wilgotności prowadzą często do paczenia się i pękania drewna. Owady i grzyby obniżają mechaniczną wytrzymałość drewna. Wady drewna zawsze powodują obniżenie jego wartości i mogą spowodować jego dyskwalifikację jako materiału. Zależą od różnych czynników: - związane ze wzrostem drzewa to – sęki, rdzenie położone mimośrodowo, rdzenie podwójne, zawoje, skręt włókien, pęknięcia (np. mrozowe) itp.;
- związane z żerowaniem owadów na drzewie lub drewnie, np.
spuszczel domowy
(Hylotrupes bajulus), trzpiennik żółty (Sirex gigas),
rytel pospolity
(Hylocoetus dermestoides),
drwalnik paskowany
(Trypodendron lineatum),
kołatek uparty
(Anobium pertinax), kołatek meblowy (Anobium domesticus), Limnoria lignorum, a także objęty ochroną gatunkową
kozioróg dębosz
; oraz małży, np.
świdrak okrętowiec
(Teredo navalis);
- związane z procesami gnilnymi, zagrzybieniem podczas wzrostu drzewa albo po jego ścięciu, powodują zmianę zabarwienia, siniznę, zgniliznę czyli mursz.
Przykłady grzybów rozwijających się na drewnie: Do ochrony drewna, zwłaszcza w budownictwie, należą takie praktyki jak: - nieużywanie drewna pochodzącego z rozbiórki starych domów,
- niemalowanie drewna farbami olejnymi przed jego wysuszeniem,
- wietrzenie pomieszczeń, w których drewno jest zastosowane,
- wykonanie poprawnej
izolacji przeciwwilgociowej
,
- wykonanie impregnacji preparatami grzybo- i pleśniobójczymi,
- wykonanie zabezpieczenia przeciwogniowego.
Zalety drewna jako surowca: - łatwe w obróbce (gatunki miękkie),
- izoluje termicznie i elektrycznie,
- materiał ekologiczny,
- odporne na działanie wielu czynników chemicznych.
Skład chemicznyPodstawowymi pierwiastkami wchodzącymi w skład drewna są:
węgiel
(49,5%),
tlen
(43,8%),
wodór
(6,0%),
azot
(0,2%) i inne. Główne związki tworzące drewno to:
celuloza
,
hemicelulozy
i
lignina
. Ponadto w drewnie występują też:
cukier
,
białko
,
skrobia
,
garbniki
,
olejki eteryczne
,
guma
oraz substancje mineralne, które po spaleniu dają
popiół
.
Skład chemiczny
popiołu zależy od rodzaju drzewa, klimatu, gleby itp. Właściwości fizyczne- Barwa – u drewna krajowego nie odznacza się tak dużą intensywnością, jak u niektórych gatunków egzotycznych (
mahoń
,
palisander
). Drewno z drzew krajowych ma barwę od jasnożółtej do brązowej.
- Rysunek drewna – różni się w zależności od przekroju, barwy drewna, wielkości przyrostów, sęków itp.
- Połysk – związany jest z twardością drewna i gładkością powierzchni. Połysk najbardziej jest widoczny w przekroju promieniowym.
- Gęstość pozorna drewna – zależy od jego wilgotności, rodzaju drzewa z którego jest otrzymane. Przy wilgotności 15% waha się przykładowo od 470–480
kg
/
m³
dla świerka, do 810–830 kg/m³ dla grabu (wartości przykładowe dla innych gatunków: sosna 540–550 kg/m³, dąb 700–710 kg/m³, buk 720–730 kg/m³, jesion 740–750 kg/m³).
- Higroskopijność – to skłonność materiału do wchłaniania wilgoci z powietrza. Drewno zawsze wchłania wilgoć lub oddaje ją do pomieszczenia tak długo, aż osiągnie stan równowagi pomiędzy własną wilgotnością a wilgotnością otoczenia. Drewno stosowane w miejscach o dużej wilgotności powinno być zabezpieczone przed jej wchłanianiem.
- Przewodność cieplna – drewno źle przewodzi ciepło, zatem jest dobrym izolatorem. Współczynniki przewodności cieplnej zależą od rodzaju drzewa i stopnia wilgotności drewna.
- Skurcz i pęcznienie – drewno wilgotne podczas suszenia zawsze kurczy się, podczas nasiąkania wodą pęcznieje. Podczas skurczu drewno pęka i paczy się. Dlatego konstrukcje drewniane (więźby, ramy okienne, listwy boazeryjne itp.) powinny być przygotowywane z drewna już wysuszonego, do takiej wilgotności, w jakiej będzie ono użytkowane. Najczęściej używa się do wykonania elementów konstrukcyjnych drewna w stanie powietrzno-suchym.
- Wilgotność – zależy od warunków w jakich drewno się znajduje i ma znaczny wpływ na pozostałe właściwości drewna. Bezpośrednio po ścięciu wilgotność drewna wynosi ponad 35%, ale może być znacznie większa. Drewno w stanie określanym jako powietrzno-suche (wyschnięte na wolnym powietrzu) ma wilgotność około 15–20%, przechowywane w suchych pomieszczeniach – ma wilgotność 8–13%. Duża wilgotność drewna bywa powodem paczenia się wyrobów, stwarza warunki sprzyjające rozwojowi grzybów. Gdyby drewno zostało wysuszone do wilgotności 0% stałoby się materiałem łatwo pękającym i kruchym. Praktycznie nie można byłoby wykonać z takiego drewna żadnej konstrukcji czy przedmiotów użytkowych.
- Zapach – każdy gatunek drewna ma swój specyficzny zapach. Pochodzi on od znajdujących się w drewnie żywic, olejków eterycznych, garbników itp. Z biegiem lat drewno traci zapach.
Właściwości mechaniczneDrewno jest materiałem
anizotropowym
,
otrotropowym
, jego wytrzymałość na ściskanie, rozciąganie, zginanie zależy od kierunku działania sił w stosunku do włókien. Drewno znacznie łatwiej przenosi siły (ma większą wytrzymałość) działające wzdłuż włókien - wraz ze wzrostem kąta odchylenia tych sił od kierunku włókien wytrzymałość drewna zmniejsza się. W zależności od osiąganej minimalnej wartości wytrzymałości mechanicznej drewno dzieli się na klasy. Przykładowe wartości wytrzymałości drewna na ściskanie w zależności od klasy: - ściskanie wzdłuż włókien – 16
M
Pa
– 88 MPa (gatunki liściaste) i 23 – 34 MPa (gatunki iglaste);
- ściskanie w poprzek włókien od 4,3 – 6,3 MPa (gatunki liściaste) i 8,0 – 13,5 MPa (gatunki iglaste).
- Twardość
Mierzona jest oporem stawianym przez drewno podczas wciskania stalowej kulki o ściśle określonej wielkości. Twardość zależy od gatunku drzewa, z którego drewno pochodzi. Do gatunków twardych należą między innymi: modrzew,
robinia akacjowa
czyli grochodrzew (nazywany błędnie akacją), buk, dąb, grab, jesion,
jawor
, wiąz. Do najbardziej miękkich:
lipa
,
olcha
,
osika
, topola. Drewno miękkie jest znacznie łatwiejsze w obróbce, stąd często jest używane przez rzeźbiarzy (np.
ołtarz
w
kościele Mariackim w Krakowie
jest wyrzeźbiony z lipy). Przykładowa twardość mierzona metodą Janki (przy pomocy kulki metalowej o przekroju 1 cm²) przy 15% wilgotności surowca, dla niektórych gatunków drewna wynosi, od najmiększych do najtwardszych: - krajowych:
osika
20 MPa,
topola
27 MPa,
świerk
28 MPa,
sosna
28-30 MPa,
lipa
30 MPa,
jodła
31 MPa,
modrzew
40 MPa,
olcha
43 MPa,
brzoza
48 MPa,
klon jawor
63 MPa,
dąb
66-67 MPa,
orzech
72 MPa,
wiąz
73 MPa,
klon
73 MPa,
jesion
74-76 MPa,
buk
78 MPa,
grusza
79 MPa,
robinia akacjowa
88 MPa,
grab
89 MPa.
- egzotycznych: Ochroma spp. (
balsa
) 4 MPa, Tectona spp. (
teczyna
) 46 MPa, Hevea spp. (
kauczukowiec
) ok. 59 MPa, Khaya spp. (
mahoń
, różne gatunki) 58-65 MPa, Afzelia spp. (doussie) 76 MPa, Koompassia spp. (kempas) ok. 78 MPa, Tristania spp. (badi) ok. 78 MPa, Carya spp (
orzesznik
, czyli hikora) 83 MPa, Hymenaea spp. (
jatoba
) ok. 85 MPa, Intsia spp. (merbau) ok. 85 MPa, Cantleya spp. (daru-daru) ok. 88 MPa, Eusideroxylon spp. (ulin) ok. 91 MPa, Buxus spp (
bukszpan
) 133 MPa, Diospyros spp. (
heban
) 171 MPa, Guaiacum spp. (
gwajak
) 197 MPa.
- Ścieralność
Drewna twarde są najczęściej najodporniejsze na ścieranie. Ta cecha ma duże znaczenie przy wyborze drewna jako materiału do wykonania np. podłóg. Gatunki drewna używane w budownictwieW budownictwie najczęściej używane są następujące gatunki drewna: - gatunki iglaste (pozyskane z
drzew iglastych
) – stosowane są do wykonywania konstrukcji dachowych, stolarki budowlanej (okna, drzwi, schody itp.), desek podłogowych, sklejki itp.:
-
Jodła
(Abies alba) – najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew stuletnich. Drewno jest miękkie, o średniej wytrzymałości, giętkie i łupliwe. Ma sporo sęków, które wypadają z tarcicy.
-
Modrzew
(Larix europaea) – najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew w wieku 100–120 lat. W Polsce rzadko stosowane, jest najlepszym (z punktu widzenia techniki) i najtrwalszym gatunkiem drewna.
-
Sosna
(Pinus silvestris) – najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew w wieku 80–120 lat. Drewno jest miękkie, łatwe w obróbce, sprężyste, o dobrej wytrzymałości mechanicznej.
-
Świerk
(Picea abies) – najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew w wieku 80–120 lat. Drewno jest miękkie, o średniej wytrzymałości, sprężyste, trudne w obróbce (łatwo pęka, ma sporo sęków). Ze świerków rosnących w górach otrzymuje się lepsze drewno, niż z rosnących na nizinach.
- gatunki liściaste (pozyskane z drzew liściastych) – najczęściej stosowane są do robót stolarskich, wykonywania podłóg i posadzek:
-
Brzoza
(Betula pendula i Betula pubescens) – drewno o dobrych właściwościach mechanicznych i małej odporności na grzyby.
-
Buk
(Fagus silvatica) – najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew w wieku około 110 lat. Drewno twarde, o dużej wytrzymałości, łatwe w obróbce. Często atakowane przez owady.
-
Dąb
(Quercus robur lub Quercus petrea) – najlepsze właściwości ma drewno pozyskiwane z drzew w wieku około 180 lat. Drewno jest twarde, o dobrych parametrach wytrzymałościowych, odporne na ścieranie. Często atakowane przez owady. W wodzie z czasem czernieje, w wyniku reakcji chemicznych pomiędzy kwasem garbnikowym znajdującym się w drewnie, a solami żelaza występującymi w wodzie. Drewno łatwo pęka i paczy się.
-
Grab
(Carpinus betulus) – drewno o dobrych właściwościach mechanicznych, trudnościeralne, ciężkie.
-
Jesion
(Fraxinus excelsior) – drewno ciężkie, wytrzymałe i elastyczne. Po ścięciu łatwo je wygiąć. Zastosowane w warunkach suchych jest trwałe, w wilgotnych łatwo ulega zniszczeniu.
-
Olsza czarna
(Alnus glutinosa) – drewno miękkie, łatwe w obróbce. Często atakowane przez owady. Mało odporne na zmienne warunki atmosferyczne. Przy stałym przebywaniu pod wodą trwałe, dzięki dużej zawartości garbników.
-
Topola
(Populus, ok. 30 gatunków) – jedyne drewno liściaste stosowane do wykonywania konstrukcji budowlanych, zwłaszcza na terenach bezleśnych. W Polsce raczej jako drzewo ozdobne, opałowe, stosowane też w celu osuszania terenu.
-
Wiąz pospolity
i
brzost
(Ulmus campestis, Ulmus montana) – drewno twarde, wytrzymałe, sprężyste. Parzone łatwo daje się wyginać. Trwałe na powietrzu i pod wodą.
Sortymenty drewnaPodziałem surowca drzewnego na poszczególne
sortymenty drewna
okrągłego zajmuje się
sortymentacja
. Zasadniczy podział i terminologia zawarte są w Polskich Normach: - PN-92/D-02002: Surowiec drzewny. Podział, terminologia i symbole.
- PN-92/D-95000: Surowiec drzewny. Pomiar, obliczanie miąższości i cechowanie.
Zobacz też Literatura- Wacław Żenczykowski: Budownictwo ogólne. Wyd. 8. T. 1: Materiały i wyroby budowlane. Warszawa: Arkady, 1976.
- Wacław Parczewski: Materiały Budowlane. Warszawa: PWN, 1975.
- Kazimierz Łapiński: Poradnik Modelarza Lotniczego. WKiŁ, 1984.
Inne hasła zawierające informacje o "Drewno (technika)":
Nadciśnienie tętnicze
...
Uniwersytet Witolda Wielkiego
...
Dwudziestolecie międzywojenne na świecie
...
Wskaźnik
...
Przemysł chemiczny
...
Jarząb pospolity
...
Węgiel
...
Płyn Lugola
...
Układ scalony
...
Przeszczepianie narządów
...
Inne lekcje zawierające informacje o "Drewno (technika)":
203 Okres międzywojenny na świecie. Postęp techniczny i kryzys gospodarczy (plansza 3)
...
010b. Rzym (plansza 19)
...
012. Islam (plansza 11)
...
|