1
Liściaste / Drewno naturalne i systematyka jego wad technicznych
« dnia: 22 Listopad 2014, 23:16:24 czas Polski »
Drewno naturalne i systematyka jego wad technicznych
1. „Drewno naturalne” - każda dowolnie wielka i dowolnie ukształtowana bryła zdrewniałej tkanki roślinnej która:
a) została wycięta w całości z jednego drzewa lub krzewu
b) poza skrawaniem, suszeniem i gięciem nie została poddana żadnym innym procesom technologicznym.
2. Materiały drewnopochodne – otrzymuje się z drewna naturalnego po usunięciu lub złagodzeniu niektórych jego wad. Dwie zasadnicze grupy materiałów drewnopochodnych.
Drewno ulepszone, które składa się zawsze tylko z jednej bryły drewna naturalnego i obejmuje następujące odmiany.
drewno termicznie uszlachetnione, lub w inny sposób hydrofobizowane,
drewno warzone lub parzone,
drewno powleczone,
drewno nasycone,
drewno ścieśnione.
Tworzywo drzewne, te wszystkie materiały drewnopochodne, które:
uprzednio poddaje się procesowi rozdrobnienia, a następnie łączy się w nowy jakościowo produkt;
w stanie zupełnie suchym zawierają co najmniej 50% chemicznie rozłożonej substancji drzewnej;
mają charakter półfabrykatów przeznaczonych nie do bezpośredniego użytkowania, lecz do tworzenia bezpośrednio użytecznych konstrukcji.
Metody usuwania lub łagodzenia wad technicznych drewna naturalnego.
W celu usunięcia lub choćby tylko złagodzenia wad technicznych drewna naturalnego opracowano wiele różnych metod, można następująco usystematyzować i scharakteryzować.
1. Zwalczanie wad drewna naturalnego wynikających z chemicznej budowy substancji drzewnej
Metody zmierzające do tego celu można podzielić na trzy zasadnicze grupy:
metody bezpośrednie, mające na celu osłabienie fizykochemicznej aktywności substancji drzewnej;
metody pośrednie, mające na celu odgrodzenie substancji drzewnej od otaczającego ją środowiska;
metody pośrednie, mające na celu usunięcie lub złagodzenie ujemnych skutków fizykochemicznej aktywności substancji drzewnej.
2. Zwalczanie wad drewna naturalnego wynikających z anatomicznej budowy tkanki drzewnej
Ponieważ danej przez przyrodę anatomicznej budowy naturalnej tkanki drzewnej zmieniać i ulepszać nie można, dlatego do zwalczania tej grupy wad wchodzą jedynie metody pośrednie, zmierzające do usuwania lub łagodzenia ujemnych skutków anatomicznej budowy drewna. W tej grupie wyróżnia się następujące grupy metod::
metody mające na celu zmniejszenie anizotropii mechanicznych właściwości drewna naturalnego;
metody mające na celu poprawienie mechanicznych właściwości normalnie zbudowanej tkanki drewna naturalnego;
metody mające na celu poprawienie mechanicznych właściwości drewna naturalnego obarczonego wadami
Metody bezpośrednie, mające na celu osłabienie fizykochemicznej aktywności substancji drzewnej
Ponieważ usunięcie powinowactwa substancji drzewnej do tlenu atmosferycznego jest w niskich temperaturach zbędne, a w wysokich temperaturach jak dotąd niemożliwe, dlatego omawiana grupa metod ogranicza się w praktyce do zwalczania powinowactwa substancji drzewnej do wody. Celem tej grupy metod jest bezpośrednie zlikwidowanie samego źródła wady, tj. usunięcie lub choćby tylko osłabienie powinowactwa substancji drzewnej do otaczającego ją środowiska.
Spośród metod bezpośredniej hydrofobizacji drewna należy wymienić następujące, częściowo znane od dawna, a częściowo opracowane dopiero w ostatnich latach.
Parzenie drewna – oddziaływanie na drewno gorącą wodą, a zwłaszcza parą wodną o podwyższonym ciśnieniu. Zabieg ten praktycznie zmniejszenia higroskopijności drewna i opiera się na szeroko rozpowszechnionym, choć jeszcze niedostatecznie udokumentowanym przekonaniu, że drewno warzone lub parzone, a następnie wysuszone, wykazuje podczas wtórnego nawilżania zmniejszoną skłonność do wchłaniania wody.
Termiczna hydrofobizacja drewna – polega na ogrzewaniu suchego drewna do temperatury około 260°C, przy możliwie ograniczonym dostępie tlenu. Uzyskuje się w ten sposób wyraźne i trwałe przesunięcie krzywych równowagi higroskopijnej drewna w kierunku niższych wilgotności równoważnych – metoda ta nie znajduje praktycznego zastosowania.
Chemiczna hydrofobizacja drewna – wszystkie te metody, które zmierzają do hydrofobizacji substancji drzewnej przez poddanie jej pewnym trwałym przemianom chemicznym. Wspólną myślą przewodnią tych metod jest:
a) wprowadzenie do tkanki drzewnej pewnych monomerów (np. styrenu);
b) poddanie wprowadzonych do tkanki monomerów polimeryzacji przez wystawienie nasyconego drewna na działanie promieniowania o dużej energii.
Zabiegi te opierają się na założeniu, że powstający w drewnie polimer wiąże się chemicznie ze składnikami drewna, a więc tworzy układ drewno—polimer o charakterze tzw. kopolimeru szczepionego.
W praktyce tylko nieznaczna część wprowadzonego do tkanki monomeru tworzy ze składnikami drewna pożądany kopolimer, a reszta przekształca się w homopolimer, wypełniający przestrzenie wolne w błonach komórkowych.
Niezależnie jednak od tego rodzaju trudności, drewno hydrofobizowane metodą radiacyjnej polimeryzacji nabiera cech materiału, który zajmu jak gdyby pozycję pośrednią między drewnem naturalnym a tworzywem sztucznym. Zachowując w zasadzie swój pierwotny wygląd, drewno takie wykazuje nie tylko zredukowaną do minimum higroskopijncść, lecz także poprawę wielu innych właściwości, takich jak np. wytrzymałość mechaniczna, twardość i odporność na korozję biologiczną.
Z uwagi na wysokie koszty produkcji, drewno hydrofobizowane chemicznie wytwarzane jest w znikomo małych ilościach. Służy ono głównie do wyrobu przyrządów sportowych.
Hydrofobizacja - proces nadawania powierzchniom materiałów hydrofilowych, tj. zdolnych do wchłaniania wody własności hydrofobowych tj. odpychania wody. Hydrofobizację przeprowadza się w celu zapobiegania wnikaniu wody w głąb struktury materiałów.
Higroskopijność - podatność niektórych substancji na przyciąganie wilgoci. Woda ta może pochodzić z pary wodnej znajdującej się w powietrzu, z wilgoci znajdującej się w gruncie, z rosy osadzającej się na powierzchni substancji itp. Higroskopijność występuje wtedy, gdy woda przenika z miejsca kontaktu z materiałem do jego sąsiednich obszarów w głąb.
Anizotropia – wykazywanie odmiennych właściwości (rozszerzalność termiczna, przewodnictwo elektryczne, współczynnik załamania światła, szybkość wzrostu i rozpuszczania kryształu) w zależności od kierunku. Ciała anizotropowe wykazują różne właściwości w zależności od kierunku, w którym dana właściwość jest rozpatrywana
1. „Drewno naturalne” - każda dowolnie wielka i dowolnie ukształtowana bryła zdrewniałej tkanki roślinnej która:
a) została wycięta w całości z jednego drzewa lub krzewu
b) poza skrawaniem, suszeniem i gięciem nie została poddana żadnym innym procesom technologicznym.
2. Materiały drewnopochodne – otrzymuje się z drewna naturalnego po usunięciu lub złagodzeniu niektórych jego wad. Dwie zasadnicze grupy materiałów drewnopochodnych.
Drewno ulepszone, które składa się zawsze tylko z jednej bryły drewna naturalnego i obejmuje następujące odmiany.
drewno termicznie uszlachetnione, lub w inny sposób hydrofobizowane,
drewno warzone lub parzone,
drewno powleczone,
drewno nasycone,
drewno ścieśnione.
Tworzywo drzewne, te wszystkie materiały drewnopochodne, które:
uprzednio poddaje się procesowi rozdrobnienia, a następnie łączy się w nowy jakościowo produkt;
w stanie zupełnie suchym zawierają co najmniej 50% chemicznie rozłożonej substancji drzewnej;
mają charakter półfabrykatów przeznaczonych nie do bezpośredniego użytkowania, lecz do tworzenia bezpośrednio użytecznych konstrukcji.
Metody usuwania lub łagodzenia wad technicznych drewna naturalnego.
W celu usunięcia lub choćby tylko złagodzenia wad technicznych drewna naturalnego opracowano wiele różnych metod, można następująco usystematyzować i scharakteryzować.
1. Zwalczanie wad drewna naturalnego wynikających z chemicznej budowy substancji drzewnej
Metody zmierzające do tego celu można podzielić na trzy zasadnicze grupy:
metody bezpośrednie, mające na celu osłabienie fizykochemicznej aktywności substancji drzewnej;
metody pośrednie, mające na celu odgrodzenie substancji drzewnej od otaczającego ją środowiska;
metody pośrednie, mające na celu usunięcie lub złagodzenie ujemnych skutków fizykochemicznej aktywności substancji drzewnej.
2. Zwalczanie wad drewna naturalnego wynikających z anatomicznej budowy tkanki drzewnej
Ponieważ danej przez przyrodę anatomicznej budowy naturalnej tkanki drzewnej zmieniać i ulepszać nie można, dlatego do zwalczania tej grupy wad wchodzą jedynie metody pośrednie, zmierzające do usuwania lub łagodzenia ujemnych skutków anatomicznej budowy drewna. W tej grupie wyróżnia się następujące grupy metod::
metody mające na celu zmniejszenie anizotropii mechanicznych właściwości drewna naturalnego;
metody mające na celu poprawienie mechanicznych właściwości normalnie zbudowanej tkanki drewna naturalnego;
metody mające na celu poprawienie mechanicznych właściwości drewna naturalnego obarczonego wadami
Metody bezpośrednie, mające na celu osłabienie fizykochemicznej aktywności substancji drzewnej
Ponieważ usunięcie powinowactwa substancji drzewnej do tlenu atmosferycznego jest w niskich temperaturach zbędne, a w wysokich temperaturach jak dotąd niemożliwe, dlatego omawiana grupa metod ogranicza się w praktyce do zwalczania powinowactwa substancji drzewnej do wody. Celem tej grupy metod jest bezpośrednie zlikwidowanie samego źródła wady, tj. usunięcie lub choćby tylko osłabienie powinowactwa substancji drzewnej do otaczającego ją środowiska.
Spośród metod bezpośredniej hydrofobizacji drewna należy wymienić następujące, częściowo znane od dawna, a częściowo opracowane dopiero w ostatnich latach.
Parzenie drewna – oddziaływanie na drewno gorącą wodą, a zwłaszcza parą wodną o podwyższonym ciśnieniu. Zabieg ten praktycznie zmniejszenia higroskopijności drewna i opiera się na szeroko rozpowszechnionym, choć jeszcze niedostatecznie udokumentowanym przekonaniu, że drewno warzone lub parzone, a następnie wysuszone, wykazuje podczas wtórnego nawilżania zmniejszoną skłonność do wchłaniania wody.
Termiczna hydrofobizacja drewna – polega na ogrzewaniu suchego drewna do temperatury około 260°C, przy możliwie ograniczonym dostępie tlenu. Uzyskuje się w ten sposób wyraźne i trwałe przesunięcie krzywych równowagi higroskopijnej drewna w kierunku niższych wilgotności równoważnych – metoda ta nie znajduje praktycznego zastosowania.
Chemiczna hydrofobizacja drewna – wszystkie te metody, które zmierzają do hydrofobizacji substancji drzewnej przez poddanie jej pewnym trwałym przemianom chemicznym. Wspólną myślą przewodnią tych metod jest:
a) wprowadzenie do tkanki drzewnej pewnych monomerów (np. styrenu);
b) poddanie wprowadzonych do tkanki monomerów polimeryzacji przez wystawienie nasyconego drewna na działanie promieniowania o dużej energii.
Zabiegi te opierają się na założeniu, że powstający w drewnie polimer wiąże się chemicznie ze składnikami drewna, a więc tworzy układ drewno—polimer o charakterze tzw. kopolimeru szczepionego.
W praktyce tylko nieznaczna część wprowadzonego do tkanki monomeru tworzy ze składnikami drewna pożądany kopolimer, a reszta przekształca się w homopolimer, wypełniający przestrzenie wolne w błonach komórkowych.
Niezależnie jednak od tego rodzaju trudności, drewno hydrofobizowane metodą radiacyjnej polimeryzacji nabiera cech materiału, który zajmu jak gdyby pozycję pośrednią między drewnem naturalnym a tworzywem sztucznym. Zachowując w zasadzie swój pierwotny wygląd, drewno takie wykazuje nie tylko zredukowaną do minimum higroskopijncść, lecz także poprawę wielu innych właściwości, takich jak np. wytrzymałość mechaniczna, twardość i odporność na korozję biologiczną.
Z uwagi na wysokie koszty produkcji, drewno hydrofobizowane chemicznie wytwarzane jest w znikomo małych ilościach. Służy ono głównie do wyrobu przyrządów sportowych.
Hydrofobizacja - proces nadawania powierzchniom materiałów hydrofilowych, tj. zdolnych do wchłaniania wody własności hydrofobowych tj. odpychania wody. Hydrofobizację przeprowadza się w celu zapobiegania wnikaniu wody w głąb struktury materiałów.
Higroskopijność - podatność niektórych substancji na przyciąganie wilgoci. Woda ta może pochodzić z pary wodnej znajdującej się w powietrzu, z wilgoci znajdującej się w gruncie, z rosy osadzającej się na powierzchni substancji itp. Higroskopijność występuje wtedy, gdy woda przenika z miejsca kontaktu z materiałem do jego sąsiednich obszarów w głąb.
Anizotropia – wykazywanie odmiennych właściwości (rozszerzalność termiczna, przewodnictwo elektryczne, współczynnik załamania światła, szybkość wzrostu i rozpuszczania kryształu) w zależności od kierunku. Ciała anizotropowe wykazują różne właściwości w zależności od kierunku, w którym dana właściwość jest rozpatrywana