Wady struktury drewna pogarszajĈ jego wartoĤþ jako materiaãu do budowy maszyn, a nawet mogĈ je caãkowicie zdyskwaliÞ kowaþ. Zo-staãy one szczegóãowo opisane w literaturze i znormalizowane (PN-EN 844-9:2002).
Wady drewna moİna podzieliþ na:
wady ksztaãtu, czyli naturalne odchylenia strzaãy95 zmniejszajĈce jego uİytecznoĤþ96,
wady budowy anatomicznej i struktury, w tym: (1) sčki (wroĤničte w drewno pnia czčĤci gaãčzi), (2) pčkničcia (spowodowane zmianami temperatury, szczególnie mrozem, zmianami wilgotnoĤci – kurczenie desorpcyjne, dziaãaniem zewnčtrznych siã mechanicznych), (3) uszko-dzenia mechaniczne – biologiczne spowodowane przez owady lub zwierzčta oraz antropogeniczne (np. obecnoĤþ ciaã obcych, spaãa İywi-czarska, zwčglenia itp.),(4) zgnilizna (mursz, czyli chemiczny rozkãad Ĥcian komórkowych), (5) zabarwienia , (6) inne97.
93 W wodzie sãodkiej trwaãoĤþ drewna jest wyraĮnie wičksza niİ w wodzie sãonej.
94 Drewniane pozostaãoĤci osady w Biskupinie przetrwaãy w doĤþ dobrym stanie okoão 2500 lat. PADECHOWICZ (1929, s. 20) napisaã o drewnie dčbu : nawet zaraz po Ĥcič-ciu [niewysuszone] przeznaczone do budowli wodnych trwa caãe setki lat, aİ w koęcu staje sič twarde jak kamieę. [...] Do jakiego stopnia dochodzi trwaãoĤþ drewna w wodzie, ilustruje nastčpujĈcy przykãad: w roku 1858 znaleziono w Dunaju przy t. zw. įelaznej Bramie, pale dčbowe i olchowe, które byãy pozostaãoĤciĈ mostu Trajana z przed 1700 laty, a mimo to zacho-waãy sič zupeãnie dobrze. Z tego wynika, İe sama wilgoþ bez dostčpu powietrza nie powoduje gnicia lub próchnienia drewna, owszem zwičksza jego trwaãoĤþ.
95 Strzaãa – Caãy pieę drzewny nazywajĈ leĤnicy strzaãĈ. [...] Strzaãa z obcietym wierz-choãkiem, zawierajĈca w [cieęszym] koęcu 7 do 14 cm Ĥrednicy i dãugoĤþ nie mniejszĈ od 8-miu metrów nosi miano dãuİycy. Dãuİyce drzew iglastych spãawiana sĈ tratwami lub prze-woİone wolami i koleja do tartaków (KUģMIERSKI 1946).
96 ZbieİystoĤþ, krzywizna, spãaszczenie, zgrubienie odziomkowe, napãywy korze-niowe, rak, obrzčk.
97 Zabitka, zakorek, przeİywiczenie, pčcherz İywiczny, drewno ciĈgliwe, twar-dzica, nierównomierna szerokoĤþ sãojów rocznych, wielordzennoĤþ, mimoĤrodowoĤþ rdzenia, skrčt wãókien.
Na rysunku 2-27 przedstawiono wybrane, waİniejsze wady budowy anatomicznej i struktury drewna. MimoĤrodowoĤþ sãoi (rys. 2-27 a) wy-stčpuje w drzewach rosnĈcych na skraju lasu, które majĈ niesymetrycznĈ koronč (od strony lasu sãoje sĈ cieęsze). Pčkničcia rdzeniowe (rys. 2-27 b) sĈ charakterystyczne dla starszych drzew, w których twardziel moİe wyschnĈþ i sič skurczyþ. Pčkničcia mrozowe (rys. 2-27 c) mogĈ powstaþ pod wpãywem bardzo niskich temperatur. Pčkničcia mičdzysãojowe (rys. 2-27 d) sĈ skutkiem dziaãania nadmiernych naprčİeę mechanicz-nych na rosnĈce drzewo (np. wiatru). PrzyczynĈ tworzenia sič skrčtu wãókien (rys. 2-27 e) sĈ czynniki genetyczne i zewnčtrzne (np. wiatr). Sčki (rys. 2-27 f), czyli wroĤničte w drewno pnia czčĤci gaãčzi o wčİszych przy-rostach rocznych i barwie zazwyczaj ciemniejszej niİ otaczajĈce drewno, powstajĈ w ciĈgu caãego İycia drzewa. Gaãčzie sĈ niezbčdne do podtrzy-mywania aparatu asymilacyjnego drzew i dlatego drewno bezsčczne praktycznie nie istnieje. Najgãčbiej poãoİone i najmniejsze sčki znajdujĈ sič w czčĤci odziomkowej pnia. W pewnych zastosowaniach drewno sč-kate, pomimo mniejszej wytrzymaãoĤci, jest cenione za ciekawy rysunek.
Rys. 2-27. Waİniejsze wady budowy anatomicznej i struktury drew-na: a – mimoĤrodowoĤþ sãoi, b – pčkničcia rdzeniowe, c – pčkničcia mrozowe, d – pčkničcia mičdzysãojowe, e – skrčt wãókien, f – sčki
Najczčstszy i najãatwiejszy do przeprowadzenia sposób przetarcia kãód przedstawiono na rysunku 2-28 a, powoduje on jednak, szczególnie w skrajnych deskach, odksztaãcenia desorpcyjne. Kierunki odksztaãceę przedstawia rysunek 2-28 b. Jak widaþ, tylko deska Ĥrodkowa nie ulega odksztaãceniom, wszystkie deski boczne, tzw. mimoĤrodowe, ulegajĈ defor-macji (paczeniu) na skutek nierównomiernego wysychania drewna. Deski przeznaczone na wyroby, od których wymaga sič duİej stabilnoĤci wy-miarowej, np. instrumenty muzyczne (a zwãaszcza ich pãyty rezonanso-we) czy klepki beczek, przeciera sič w sposób pokazany na rysunku 2-28 c.
Paczenie sič drewna jest zwiĈzane ze zmianĈ objčtoĤci wystčpujĈcĈ przy odparowywaniu wody zwiĈzanej. Paczeniem okreĤla sič znieksztaã-cenia (zmianč ksztaãtów) bčdĈce nastčpstwem róİnych wartoĤci skurczu w kierunkach promieniowym, stycznym i wzdãuİ wãókien. Drzewo po utracie soków zmniejsza swój cičİar i objčtoĤþ, to jest zsycha sič czyli zbiega sič;
i na odwrót drzewo suche nasiĈknĈwszy wilgociĈ na sãocie pčcznieje. Oba te ob-jawy nazywajĈ pracowaniem drzewa, które nigdy nie jest jednostajne z powodu niejednolitego zãoİenia masy drzewnej. Wskutek tego wãaĤnie drzewo poãowicz-ne, deski i dyle podczas wysechania wypaczajĈ sič, drzewo wyroĤničte o wãóknach zwichrzonych skrčca sič i jedynie drzewo þwiartkowe ulega najmniej paczeniu sič (SKWARCZYĘSKI 1925, s. 240).
Wybrane postacie odksztaãceę desek w wyniku zmniejszenia sič wil-gotnoĤci przedstawia rysunek 2-29 (na rys. 2-29 a i c pokazano przykãady deformacji dãugich desek, a na rys. 2-29 b – desek szerokich).
WielkoĤþ i rodzaj znieksztaãcenia zaleİĈ od gatunku drewna, wy-miarów tarcicy lub elementów, sposobu skãadowania materiaãu oraz od tego, z jakiej czčĤci przekroju poprzecznego kãody zostaã on wyrobiony.
Rys. 2-28. Wybrane sposoby przetarcia: a – przetarcie jednodzielne dwukrot-ne, b – przetarcie styczne i kierunki odksztaãceę, c – przetarcie promieniowe
Paczenie bywa przyczynĈ pojawienia sič pčkničþ desorpcyjnych. Niebez-pieczeęstwo powstania pčkničþ na czoãach i pãaszczyznach pojawia sič podczas intensywnego suszenia tarcicy. Dãugotrwaãe, niegwaãtowne su-szenie zapewnia równomierne rozmieszczenie wilgotnoĤci na przekroju i wyrównanie wewnčtrznych naprčİeę (z przesychania i wzrostowych).
Nagãe pčkanie drewna
Pčkanie jest czčĤciowym lub caãkowitym rozdzieleniem na czčĤci materiaãu pod wpãywem obciĈİenia (naprčİeę pochodzĈcych od siã ze-wnčtrznych lub naprčİeę weze-wnčtrznych spowodowanych np. zmianami wilgotnoĤci). W przypadku drewna pčkanie jest koęcowym stadium lep-kosprčİysto-plastycznego odksztaãcenia materiaãu. Ze wzglčdu na zãoİo-noĤþ zachodzĈcych zjawisk dotychczas nie sformuãowano ogólnej teorii pčkania. Istnieje za to kilka teorii mniej lub bardziej trafnie opisujĈcych róİne rodzaje pčkania w róİnych warunkach eksploatacji (WYRZYKOWSKI i IN. 1999).
Pčkanie drewna pod wpãywem obciĈİenia, podobnie jak w przypad-ku innych materiaãów, rozpoczyna sič od zarodkowania pčkničcia, które nastčpnie sič rozprzestrzenia (propaguje). Pčkničcie jest zarodkowane w miejscu karbu (nacičcia, sčku lub innej nieciĈgãoĤci struktury), a jego rozprzestrzenianie przebiega zwykle w dwóch stadiach: (1) podkrytycz-ny wzrost pčkničcia – pčkničcie rozprzestrzenia sič wzglčdnie wolno, jego propagacja wymaga zwičkszenia obciĈİenia, (2) krytyczny wzrost pčkničcia narastajĈcy z prčdkoĤciĈ zbliİonĈ do prčdkoĤci dĮwičku w pč-kajĈcym materiale – propagacja nie wymaga wzrostu obciĈİenia; stadium to koęczy proces pčkania.
Rys. 2-29. Przykãady wad ksztaãtu desek powstaãych na skutek desorpcji wody: a – wygičcie, b – podwiničcie brze-gów, c – zwichrowanie
Jeİeli w stadium podkrytycznym pčkania nastĈpi relaksacja naprčİeę (np. spowodowana odksztaãceniem plastycznym), pčkničcie moİe staþ sič stabilne i moİe nie przejĤþ ze stadium podkrytycznego w krytycz-ne. Mechanizm hamowania zjawiska propagacji pčkničcia przez wãók-na w wãók-najprostszym przypadku obciĈİenia jednoosiowym rozciĈganiem98 w drewnie przedstawia rysunek 2-30. Jak widaþ, podczas pčkania drew-na w kierunku poprzecznym do wãókien wystčpuje korzystne zjawisko hamowania propagacji pčkničcia przez wãókna.
Proces pčkania postčpuje w nastčpujĈcy sposób: powičkszajĈca sič szczelina napotyka na swojej drodze wãókna drzewne i nastčpuje za-hamowanie rozprzestrzeniania sič pčkničcia na skutek zwičkszenia sič powierzchni czoãa szczeliny (spada wartoĤþ naprčİeę). Dalsze rozwar-stwianie materiaãu jest moİliwe dopiero po zerwaniu wãókna lub wysu-ničciu sič jednego z jego koęców z osnowy ligninowej na skutek zerwania hemicelulozowych mostków (rys. 2-6 na s. 29).
Niektóre cechy anatomiczne, jak np. zroĤničte zdrowe sčki czy skrčco-ne wãókna, zmniejszajĈ podatnoĤþ drewna na pčkanie, zwičkszajĈc jego wartoĤþ technicznĈ w niektórych zastosowaniach.
98 Taki stan obciĈİeę wystčpuje w warstwie rozciĈganej podczas zginania.
Rys. 2-30. Mechanizm hamowania propagacji pčkničcia w drewnie