Maciej Sydor
Drewno w budowie maszyn
Historia najwaİniejszego tworzywa
Poznaę 2011
Redaktor Dziaãu
prof. dr hab. Wãodzimierz PrĈdzyęski
Recenzent
prof. dr hab. Mieczysãaw Matejak
© Copyright by Wydawnictwo Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, Poznaę 2011, Poland
Utwór w caãoĤci ani we fragmentach nie moİe byþ powielany ani rozpowszechniany za pomocĈ urzĈdzeę elektronicznych, kopiujĈcych, nagrywajĈcych i innych bez pisemnej zgody posiadacza praw autorskich
ISBN 978-83-7160-629-8
Redakcja
mgr Maria WiĤniewska Korekta
mgr Katarzyna Szach-Bolaczek Przygotowanie rysunków dr inİ. Maciej Sydor Projekt okãadki perfekt
âamanie komputerowe Stanisãaw Tuchoãka
WYDAWNICTWO UNIWERSYTETU PRZYRODNICZEGO W POZNANIU ul. Witosa 45, 61-693 Poznaę
tel./faks: 61 848 7808, e-mail: wydawnictwo@up.poznan.pl http://www.wydawnictwo.up-poznan.net
Wydanie I. Ark. wyd. 25,5. Ark. druk. 24,125.
Wydrukowano w Zakãadzie GraÞ cznym Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, ul. Wojska Polskiego 67, 60-625 Poznaę
e-mail: zakgraf@up.poznan.pl
dedykujč
Od autora . . . 7
1. Wstčp . . . 9
2. Inİynier, drewno i maszyna . . . 11
2.1. „A naprzód co jest ingenier” . . . 11
2.2. O tworzywach drzewnych i ich przydatnoĤci w budowie maszyn 13
2.2.1. Tworzywa drzewne a inne materiaãy inİynierskie . . . 13
2.2.2. O wãaĤciwoĤciach konstrukcyjnych drewna . . . 16
2.2.3. Budowa wewnčtrzna drewna . . . 23
2.2.4. Barwa, poãysk i rysunek drewna . . . 34
2.2.5. WãaĤciwoĤci wytrzymaãoĤciowe drewna . . . 38
2.2.6. WãaĤciwoĤci akustyczne drewna . . . 45
2.2.7. Drewno a inne materiaãy inİynierskie . . . 51
2.2.8. Najwaİniejsze uİytkowo krajowe gatunki drewna . . . 54
2.2.9. Kilka uwag o drewnie gatunków tropikalnych . . . 81
2.2.10. Tworzywa drewnopochodne w budowie maszyn . . . 83
2.2.11. TrwaãoĤþ drewna . . . 89
2.2.12. Wady drewna . . . 94
2.2.13. Wymagania wobec tarcicy do budowy maszyn . . . 99
2.2.14. Podsumowanie niepowtarzalnych wãaĤciwoĤci drewna . . . . 101
2.3. Krótko o maszynie . . . 103
3. Maszyny z drewna . . . 109
3.1. ģwit maszyn – maszyny proste . . . 109
3.2. Maszyny transportowe . . . 118
3.2.1. Okrčty – najwičksze w dziejach Ĥwiata maszyny z drewna . . 118
3.2.2. Pojazdy . . . 133
3.2.3. DĮwignice . . . 146
3.3. Machiny latajĈce zbudowane z udziaãem drewna . . . 155
3.3.1. PoczĈtki lotnictwa . . . 155
3.3.2. Loty silnikowe . . . 168
3.3.3. Zmierzch drewnianych samolotów . . . 182
3.4. Maszyny napčdowe z drewna i niektóre ich zastosowania . . . 190
3.4.1. Koãa wodne . . . 190
3.4.2. Wiatraki . . . 200
3.4.3. Koãa deptakowe i kieraty . . . 228
3.5. Wybrane maszyny robocze z drewna . . . 236
3.5.1. Tokarki . . . 236
3.5.2. Pilarki . . . 249
3.5.3. Mãoty mechaniczne . . . 264
3.5.4. Maszyny portowe . . . 269
3.6. Wybrane maszyny energetyczne z drewna . . . 275
3.7. Niektóre drewniane instrumenty muzyczne . . . 284
3.7.1. Wykorzystanie akustycznych wãaĤciwoĤci drewna . . . 284
3.7.2. Skrzypce . . . 289
3.7.3. Fortepian . . . 294
3.7.4. Mechaniczne instrumenty muzyczne . . . 302
4. Wspóãczesne zastosowania drewna w budowie maszyn . . . 305
4.1. Kilka uwag ogólnych . . . 305
4.2. Zastosowania litego drewna . . . 306
4.3. Zastosowania tworzyw drewnopochodnych . . . 317
4.4. Nietypowe zastosowania tworzyw drzewnych . . . 334
5. Zakoęczenie . . . 345
Teksty Įródãowe . . . 347
Literatura . . . 351
Autorzy taksonów . . . 367
Indeks osobowy . . . 371
Indeks rzeczowy . . . 375
Summary . . . 383
W roku 2006, ku mojemu duİemu zadowoleniu, zostaãem poproszo- ny o napisanie krótkiego rozdziaãu o historii techniki napčdowej, który otwieraã obszernĈ monograÞ č pod redakcjĈ Pana Profesora Bogdana Branowskiego, traktujĈcĈ o konstruowaniu napčdów wspóãczesnych ma- szyn. PrzygotowujĈc sič do przedsičwzičcia, dotarãem do kilkudziesič- ciu faksymiliów materiaãów Įródãowych, innych opracowaę z obszaru historii techniki oraz starych, nierzadko ponadstuletnich podrčczników i katalogów z zakresu drzewnictwa i podstaw konstrukcji maszyn. DuİĈ czčĤþ tej literatury wyszukaãem w antykwariatach, kilka prac pochodzi- ão z biblioteki Pana Profesora, kilka z biblioteki Pana Doktora Wojciecha Kiena, a niektóre (w tym niemal wszystkie starodruki) z cyfrowych bi- bliotek dostčpnych w internecie.
Skorzystaãem z İyczliwoĤci pracowników naukowych Wydziaãu Technologii Drewna Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, i tak:
skonsultowaãem poprawnoĤþ metodologicznĈ treĤci podpunktów 2.2.3- -2.2.14 ze specjalistĈ w dziedzinie anatomii drewna Panem Profesorem Waldemarem Molięskim, kierownikiem Katedry Nauki o Drewnie, pra- cujĈc zaĤ nad podpunktami 3.5.1-3.5.3, dotyczĈcymi obrabiarek zbudowa- nych z udziaãem drewna, skorzystaãem z cennych uwag merytorycznych eksperta w tej dziedzinie Pana Doktora Wojciecha Kiena, wieloletniego kierownika Zakãadu Obróbki i Obrabiarek do Drewna.
Na temat treĤci podpunktów 2.1, 2.3, 3.1-3.4 i 4.1-4.4 miaãem okazjč podyskutowaþ z Panem Profesorem Bogdanem Branowskim, specjalistĈ z dziedziny budowy maszyn, kierownikiem Zakãadu Metod Projektowa- nia Maszyn w Instytucie Silników Spalinowych i Transportu Politechniki Poznaęskiej.
Dzičkujč im wszystkim za poĤwičcony czas, konstruktywne uwagi i İyczliwoĤþ, a Panu Profesorowi Bogdanowi Branowskiemu dodatkowo za Jego energič, którĈ inspiruje swoje otoczenie do dziaãania.
Podjčta w ksiĈİce problematyka techniczno-historyczna przekãada sič na pewnĈ dwoistoĤþ prezentowanych treĤci. Z zaãoİenia jest to ksiĈİka zarówno humanistyczna, jak i techniczna. Traktuje o twórcach techniki oraz o parametrach technicznych ich dzieã. MojĈ ambicjĈ, jako inİyniera mechanika pracujĈcego na Wydziale Technologii Drewna Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, byão przedstawienie, na wybranych przy- kãadach, znaczenia drewna w rozwoju i materializacji europejskiej maszy- nowej myĤli technicznej. Zdajč sobie sprawč, İe historia budowy maszyn, nawet zaprezentowana jednostronnie, tylko z perspektywy jednego two- rzywa, jest zagadnieniem szerokim, wystarczajĈcym na caãĈ serič ksiĈİek.
MajĈc to na uwadze, Ĥwiadomie zdecydowaãem sič na syntetyczny opis najwczeĤniejszych dziejów, i to jedynie wybranych rodzajów maszyn.
O ile byão to moİliwe, w opisach zamieĤciãem informacje o szczegóãach technicznych konstrukcji oraz podaãem wartoĤci liczbowe parametrów charakteryzujĈcych maszyny.
Dobór prezentowanych zagadnieę sãuİy dwóm celom: po pierwsze – przybliİeniu wspóãczesnym inİynierom historycznych dróg poszukiwaę rozwiĈzaę technicznych, po drugie – zachčceniu humanistów do lepsze- go poznania, czčsto marginalizowanych, materialnych aspektów historii.
Nie pominičto udziaãu Polaków w rozwoju techniki.
Maciej Sydor (sydor@up.poznan.pl)
Poznaę, sierpieę 2008
W 1. ST ČP
Drewno, razem z kamieniem, jest praĮródãowym tworzywem techniki – prawdopodobnie gdyby nie jego unikatowe wãaĤciwoĤci konstrukcyjne , nie powstaãaby technika, a na pewno nie w takiej formie, jakĈ znamy.
Nawet dziĤ, pomimo imponujĈcego rozwoju technologicznego, ludzie nie potraÞ Ĉ i nie chcĈ pozbyþ sič drewna ze swojego İycia. PragnĈ mieþ drewniane przedmioty codziennego uİytku, meble, sprzčt sportowy i za- bawki; pragnĈ mieszkaþ w otoczeniu drewnianych podãóg, drzwi i okien, paliþ drewnem ogniska i w kominku, pãywaþ na drewnianych İaglow- cach. Ponadto nikt dziĤ nie wyobraİa sobie İycia bez papieru – gazet, ksiĈİek, zeszytów, opakowaę, plakatów czy papieru Ĥniadaniowego...
Tytuã ksiĈİki zawiera stwierdzenie, İe drewno jest najwaİniejszym materiaãem w budowie maszyn. Z pewnoĤciĈ nie moİna go uznaþ za naj- waİniejsze tworzywo stosowane w tej dziedzinie wspóãczeĤnie, ale nie- zaprzeczalnie jest najwaİniejszym tworzywem wszech czasów.
Za najstarszĈ maszynč w dziejach ludzkoĤci moİna uznaþ ãuk, skon- struowany najprawdopodobniej ponad 30 000 lat temu1 . Przed rewolucjĈ przemysãowĈ wszystkie maszyny transportowe (statek, wóz, dĮwignica), silniki (koão wodne , wiatrak, kierat, koão deptakowe ), maszyny techno- logiczne (mãyn, tokarka, pilarka) i maszyny energetyczne (pompa) byãy wykonane z drewna. Przez jakieĤ 30 000 lat niemal wszystkie urzĈdzenia bčdĈce podstawĈ cywilizacji technicznej budowano z drewna, a zaledwie
1 âuk opisano na s. 110 i dalszych. Najstarszym znanym artefaktem jest arche- typ noİa, mãotka i dãuta jednoczeĤnie – krzemienny pičĤciak, wytwór kultury Ol- duvai sprzed 1 500 000 lat, znaleziony w Tanzanii przez Louisa Leakeya w latach trzydziestych XX wieku (fotograÞ e dostčpne na stronie internetowej Norwich Castle Museum – www.museums.norfolk.gov.uk), jednak to ãuk jest pierwszym w historii urzĈdzeniem typu maszynowego (uzasadnienie na s. 110-111).
przez ostatnie 200-250 lat – ze stopów metali, z tworzyw sztucznych oraz z udziaãem ceramik. O fundamentalnym znaczeniu drewna w budowie maszyn mogĈ równieİ Ĥwiadczyþ historyczne deÞ nicje maszyny, w tym najstarsza znana: Maszyna to zwarty zespóã czčĤci drewnianych wykazujĈcy wszelkie zalety przy podnoszeniu cičİarów. Maszynč wprawia sič sztucznie w ruch za pomocĈ kóã [...]2 (WITRUWIUSZ 27-13 p.n.e.) lub najstarsza polskojč- zyczna autorstwa Stanisãawa Solskiego3: Machina . ZwiĈzánie iákie misterne z drzewá albo inƑzej máteryi (SOLSKI 1683, Zabawa I, CzčĤþ I, s. 4)4.
Wydaje sič, İe dziĤ drewno w budowie maszyn, wyrokiem Postčpu Technicznego, zostaão skazane na caãkowitĈ marginalizacjč. Jednak to wãaĤnie ono jest antenatem wszystkich obecnie stosowanych materiaãów inİynierskich i nawet w czasach wspóãczesnych znajduje zaskakujĈco wiele zastosowaę w tej dziedzinie (s. 305 i dalsze).
2 Tãumaczenie M.S. Oryginalny tekst w brzmieniu: Machina est continens e materia coniunctio maximas ad onerum motus habens virtutes. Ea movetur ex arte circulorum rotun- dationibus [...] znajduje sič w traktacie De architectura (Liber X, Capitulum 1) napisa- nym przez Witruwiusza (Marcus Vitruvius Pollio, 70/80?–ok. 15 p.n.e.), rzymskiego architekta, budowniczego maszyn i artystč. Traktat powstaã w latach 27-13 p.n.e., a zostaã opublikowany po raz pierwszy, z odpisu z IX wieku, w 1486 roku (przekãady polskie 1840, 1956). Traktat jest kompilacjĈ doĤwiadczeę Witruwiusza oraz greckich i rzymskich podrčczników architektury; jest jedynym zachowanym w caãoĤci tego typu dzieãem ze staroİytnoĤci. XV-wieczna publikacja miaãa kluczowe znaczenie dla uksztaãtowania sič form architektury renesansu (SZOLGINIA 1991). Odpis odnaleziono w 1414 roku w klasztorze Monte Cassino. Traktat po ãacinie jest dostčpny m.in. na stronie Bibliotheca Augustana (www.fh-augsburg.de/~harsch/augustana.html).
3 Stanisãaw Solski (1620-1670) – teolog, matematyk, mechanik i architekt, autor podrčczników Geometra polski (1-3, Kraków 1683, 713 s. – vide przypis 4) i Architekt polski (Kraków 1690, 261 s. – vide przypis 8, s. 12). Jezuita; profesor Þ lozoÞ i w Rawie (1652-1654), matematyki w Kaliszu (1654-1655) oraz Þ lozoÞ i w Lublinie (1656-1659), prefekt szkóã i profesor teologii moralnej w Jarosãawiu (1659-1660), profesor Pisma ģwičtego w Poznaniu (1660-1662), rektor w Sandomierzu (1664-1665) oraz profesor teologii moralnej w PrzemyĤlu (1666-1667), otrzymaã od króla tytuã mathematicus regius.
4 Cytowana deÞ nicja zostaãa zaczerpničta z pierwszego polskojčzycznego pod- rčcznika miernictwa i geometrii autorstwa Stanisãawa Solskiego zatytuãowanego Geometra polski. Na jego stronie tytuãowej napisano: Geometra Polski To Iest Navka Ryso- wania, Podziaãv, Przemieniania, y Rozmierzania Liniy, Anguãow, Figur, y Bryã peãnych. Po- dany do Drvkv. Przez X. Stanisãawa Solskiego, Societatis Jesu. Faksymile podrčcznika jest dostčpne m.in. na stronie Biblioteki Politechniki Gdaęskiej (www.wbss.pg.gda.pl).
I N 2. įYNIER , DREWNO I MASZYNA
2.1. „A naprzód co jest ingenier”
Najwaİniejszy w kaİdym dziaãaniu jest poczĈtek (Platon, 427-347 p.n.e.)5
KsiĈİka ma trzech bohaterów: twórcč techniki, jej najwaİniejsze two- rzywo oraz najwaİniejszy wytwór – maszynč. Rozdziaã drugi przybliİa pochodzenie okreĤlenia inİynier, charakteryzuje materiaã konstrukcyjny drewno oraz konotuje maszynč.
Sãowo inİynier ma wspóãczeĤnie dwa znaczenia – oznacza uprawianĈ profesjč oraz jest tytuãem zawodowym. OkreĤlenia inİynier (w brzmie- niu encignerius) uİyto po raz pierwszy w 1196 roku w kronikach wãoskiej Piacenzy (Annales Placentini GuelÞ ) (LIEBFELD 1964). PoczĈtkowo okreĤle- nie to, wywodzĈce sič od ãacięskiego nazwania bystrego i wynalazczego umysãu6, dotyczyão wyãĈcznie specjalistów zajmujĈcych sič technikĈ woj- skowĈ (w Ĥredniowieczu budowniczych machin wojennych sãuİĈcych do miotania pocisków7 nazywano w Hiszpanii ingéneros, we Francji en- gigneor, a w Anglii engyneour). Dopiero na przeãomie wieków XVI i XVII mianem inİyniera okreĤlano równieİ specjalistów, twórców techniki,
5 REALE (1996).
6 âac. ingenium – umiejčtnoĤþ, zdolnoĤþ.
7 Katapult i ich odmian (np. onagrów, zwanych teİ mangonellami) oraz balist (np.
trebuszów lub biff). Katapulty wykorzystujĈ zasadč dĮwigni i miotajĈ pociski stro- motorowo, natomiast balisty – energič sprčİystoĤci, a tor lotu pocisku jest pãaski.
z dziedzin innych niİ technika wojenna. W czasach oĤwiecenia Stanisãaw SOLSKI (1690) w Architekcie polskim8 pisaã juİ literalnie, İe indzienierem jest nie tylko czãowiek zajmujĈcy sič sztukĈ wojennĈ, ale i ten, który najmniej- sze wynalazki dowcipu ludzkiego uİyþ potraÞ . Wedãug KUCHARZEWSKIEGO
(1913) okreĤlenie ingenier zostaão uİyte po raz pierwszy w Polsce w 1643 roku przez architekta wielkopolskiego Jana Dekana w tãumaczeniu dzieãa Diega Uffana Archelia To iest. Nauka y Informatia O Strzelbie y o Rzeczách do niey naleİĈcych. Wspóãczesny Dekanowi, najbardziej znany w Europie polski twórca techniki czasów oĤwieceniowej rewolucji naukowej, Józef Naronowicz-Naroęski (ok. 1610-1678), w dziele Architectura militaris to jest budownictwo wojenne, napisanym w latach 1655-1659, drobiazgowo objaĤnia etos inİyniera:
A naprzód co jest ingenier. Ingenier, a z wãoska nazwany indzienier – são- wo z tytuãu barzo wysokiego i zacnego, bo ingenium ad ingeniarum [talent do pomysãów] – od wynalazków wszelkich, inwencyj, struktur i machin generaliter [ogólnie] jest nazwany. [...] Wielki w tym bãĈd ludzi pospoli- tych, którzy lada waãmistrza, co waã kopie albo trochč rozmiaru [miernic- twa] umie, lubo budownictwa domowego albo wojennego, indzienierem nazywajĈ, a jeszcze kiedy sič po cudzoziemsku ubierze, to (majĈc za nalep- sze przewoĮne [przywiezione] rzeczy, rozumiejĈc İe sič tego Polak nigdy nie nauczy) tak o nim siãa rozumiejĈ i twierdzĈ, İe go nie tylko ingenierem, ale i matematykiem nazywajĈ.
A wičkszy i zacniejszy jest tytuã i honor bydĮ ingenierem niİ matematy- kiem, bo matematyk moİe bydĮ theoretice tylo uczony, a ingenier practice umiejĈcy nauki matematyczne w samej rzeczy odprawowaþ, egzekwowaþ i robiþ. Moİe byþ matematyk tylo matematykiem, a nie byþ ingenierem, lecz ingenier musi byþ matematykiem. Jako zacniejsza z samĈ naukĈ – praktyka od samej nauki, tak teİ ingenier od goãego w teoretyce matematyka. [...]
Co ma umieþ ingenier. Ma ingenier bydĮ biegãy we wszystkich naukach matematycznych, mianowicie tych, bez których ingenierem nazwan byþ nie moİe. [...] A najbarziej ma umieþ artem mechanicum [sztukč mecha-
8 Architekt polski jest najstarszĈ polskĈ ksiĈİkĈ z zakresu budowy maszyn. Na jej stronie tytuãowej napisano: Architekt polƑki: to ieƑt Nauka Ulzenia WƑzelkich Cičza- row. Uİywánia potrzebnych Máchin Įiemnych y wodnych. Stáwiánia ozdobnych KoĤþioãow máãym koƑztem. O proporcyi rzeczy wyƑoko ƑtoiĈcych. O wƑchodách y pawimentách. Czego Ƒie chroniþ y trzymáþ w budynkách od fundamentów aİ po dách. O FortyÞ kácyi y inƑych trudnoĤciách Budowniczych.
niki], bo ta nauka jest prawie dusza ingenierska, aby umiaã budowaþ róİne machinacyje [tu: urzĈdzenia], jako windy do dĮwigania i ciĈgnienia naj- cičİszych rzeczy, takİe akwedukty, prowody wód na górč, mãyny wietrz- ne i wodne compendiosissime [najkorzystniej], aby i w najmniejszej wo- dzie i w najmniejszym wietrze mliwa swoje miaãy [mogãy funkcjonowaþ]
(za NOWAKIEM 1961, s. 92-93).
Przytoczona deÞ nicja inİyniera nie straciãa przez 350 lat nic na swo- jej aktualnoĤci. Moİna do niej dodaþ tylko, İe inİynier, oprócz dobrze opanowanej teorii i pewnej dozy doĤwiadczenia, powinien posiadaþ we- wnčtrzny zbiór norm i reguã zapewniajĈcych determinacjč w uzupeãnia- niu, weryÞ kacji i aktualizacji swojej wiedzy.
2.2. O tworzywach drzewnych i ich przydatno Ĥci w budowie maszyn
Kaİda reguãa, mimo İe prawdziwa, na dãuİszĈ metč ma wyjĈtek (Heraklit z Efezu, 540-480 p.n.e.)9
2.2.1. Tworzywa drzewne a inne materiaãy inİynierskie
OkreĤlenie drewno dotyczy na ogóã okorowanych pni, rzadziej gaãčzi czy korzeni Ĥcičtych drzew i krzewów, uksztaãtowanych przez obróbkč na odpowiednie sortymenty. Drewno jest jednym z wielu materiaãów konstrukcyjnych wykorzystywanych w technice; moİe byþ stosowane w postaci drewna litego lub w formie tzw. tworzyw drewnopochodnych (podpunkt 2.2.10, s. 83).
Drewno konstrukcyjne jest pozyskiwane z okreĤlonych gatunków drzew iglastych i liĤciastych. Na Ĥwiecie wystčpuje od ponad 30 000 (ZIEL-
SKI i KRćPIEC 2004, KOKOCIĘSKI 2005) do blisko 40 000 (WAGENFÜHR 1984) gatunków roĤlin drzewiastych, z których 3000-5000 moİe mieþ znacze- nie uİytkowe. W literaturze bliİej opisano okoão 1500 gatunków, spoĤród których mniej wičcej 500 jest przedmiotem Ĥwiatowego handlu (ZIELSKI
9 TIHOLAZ (2005).
i KRćPIEC 2004), a okoão 200 ma istotne znaczenie w technice (KOKOCIĘ-
SKI 2005). W Europie wystčpuje zaledwie 20-30 lasotwórczych gatunków drzewiastych (WAGENFÜHR 1984).
Wytwarzanie przedmiotów z drewna nie wymaga aİ tak skompli- kowanego wyposaİenia, jak np. produkcja podobnych przedmiotów z metalu czy ceramiki, dlatego drewno – powszechnie stosowane w prze- szãoĤci – równieİ dzisiaj ma kilkanaĤcie tysičcy zastosowaę. O jego cy- wilizacyjnym znaczeniu w przeszãoĤci moİe Ĥwiadczyþ fakt, İe w XVI wieku, w okresie najwičkszych odkryþ geograÞ cznych, zapotrzebowanie na drewno do budowy okrčtów byão tak duİe, iİ populacja nadajĈcych sič do tego celu drzew zostaãa niemal zupeãnie wytrzebiona (szczególnie drzewostan dčbowy)10, a w wiekach XVII i XVIII, czyli w czasie rewo- lucji przemysãowej, duİa czčĤþ Europy zostaãa caãkowicie pozbawiona lasów wskutek gwaãtownego wzrostu zuİycia drewna11. Obecnie Ĥwiato- wa produkcja drewna jest prawie taka sama jak produkcja stopów İelaza i wynosi w przybliİeniu 109 t rocznie (ASHBY i JONES 1996). W Polsce udziaã produkcji drewna i wyrobów z drewna (bez papieru i masy wãóknistej) w wartoĤci produkcji przemysãowej w latach 2005-2006 wynosiã okoão 3%
– dorównywaã udziaãowi tworzyw sztucznych i gumy, byã za to mniejszy od produkcji metali, która wynosiãa okoão 4,5% (MAâYROCZNIKSTATYSTYCZ-
NY... 2007).
JednĈ z dziedzin techniki jest inİynieria mechaniczna, czyli wiedza obejmujĈca budowč i eksploatacjč maszyn. Wszystkie wspóãczesne kon- strukcyjne materiaãy inİynierskie stosowane w budowie maszyn moİna sklasyÞ kowaþ w czterech grupach: (1) stopy metali, (2) ceramika i mine- raãy, (3) polimery, (4) kompozyty (rys. 2-1).
Stopy metali (gr. ǍƾǕǂnjnjǐ) to jednorodne izotropowe submikroskopowe mieszaniny faz zwiĈzków mičdzymetalicznych. Ceramika (gr. NjdžǒǂǍNJNjǐǓ) to tworzywa nieorganiczne i niemetaliczne, otrzymywane w wyniku ob- róbki cieplnej (wypalania), najczčĤciej gliny. Polimery (gr. ǑǐnjNJǍdžǒdžǓ) to substancje organiczne zbudowane z czĈsteczek o bardzo duİej masie
10 Na jeden İaglowy okrčt peãnomorski zuİywano Ĥrednio okoão 3000 dčbów. Bio- rĈc pod uwagč fakt, İe na 1 ha roĤnie przecičtnie okoão 30 odpowiednich, 100-120-let- nich, dčbów, moİna oszacowaþ, iİ na jeden İaglowiec wycinano blisko 100 ha lasu dčbowego (STRATER 1993).
11 Roczny przyrost drewna w Europie jest stosunkowo niewielki i wynosi od 4,8 do 10,7 m3/ha. W Polsce w latach 1980-2000 wyniósã on 6,59 m3/ha (RAPORTOSTANIE
LASÓW... 2007).
czĈsteczkowej, zãoİone z ãaęcuchów powtarzajĈcych sič czãonów (me- rów). Kompozyty (ãac. compositus) mogĈ ãĈczyþ w swojej strukturze trzy wczeĤniej wymienione grupy materiaãów. Ich wãaĤciwoĤci sĈ pewnego rodzaju wypadkowĈ wãaĤciwoĤci poszczególnych komponentów (faz).
Interakcja pomičdzy poszczególnymi fazami zachodzi na poziomie ma- kroskopowym. W tym znaczeniu nie sĈ materiaãami kompozytowymi np. stopy metali, które w skali mikroskopowej tworzĈ kompozycjč wielu skãadników, ale w obrazie makroskopowym zachowujĈ sič jak typowe materiaãy jednorodne. W kompozytach, materiaãach zãoİonych przy- najmniej z dwóch skãadników, mogĈ wystĈpiþ ciĈgãe, makroskopowe kompozycje konstrukcyjne w postaci: (1) wãókien (np. drewno, sklejka, poliamid zbrojony wãóknem wčglowym – CFRP ), (2) struktur trójwy- miarowych (np. materiaãy kompozytowe z rdzeniem typu plaster miodu), (3) nieregularnej (np. pãyta wiórowa, WPC 12, beton) lub (4) kombinacji wyİej wymienionych (np. beton zbrojony stalĈ). Kompozyty wãókniste (tzw. laminaty) moİna sklasyÞ kowaþ, w zaleİnoĤci od sposobu uporzĈd- kowania wãókien, jako: (1a) kompozyty kierunkowe (np. drewno lite , lignoston 13) – wãókna uãoİone sĈ w jednym kierunku, (1b) maty kompozy- towe (np. sklejka , lignofol 14) – wãókna uãoİone sĈ ortogonalnie w dwóch prostopadãych kierunkach lub (1c) kompozyty wãókniste nieuporzĈdko- wane (np. pãyta pilĤniowa).
12 Przypis 79 na s. 84.
13 Opisany na s. 85.
14 Opisany na s. 85.
Rys. 2-1. Miejsce drewna w strukturze konstrukcyjnych materiaãów inİy- nierskich
Centralna pozycja kompozytów wĤród materiaãów inİynierskich (rys. 2-1) wynika z faktu, İe wartoĤci ich wãaĤciwoĤci Þ zycznych sĈ po- Ĥrednie w porównaniu z analogicznymi wartoĤciami pozostaãych ma- teriaãów. NaturalnĈ cechĈ kompozytów jest anizotropia wãaĤciwoĤci wytrzymaãoĤciowych, która nie zawsze musi byþ traktowana jak wada.
Budowa materiaãu anizotropowego daje moİliwoĤþ dostosowania kie- runków anizotropii (czyli wartoĤci poszczególnych wskaĮników wytrzy- maãoĤciowych) do stanu naprčİenia w materiale (DćBROWSKI 2002).
Drewno jest zbudowane z tkanki drzewnej zãoİonej z róİnego rodzaju elementów anatomicznych (tab. 1). Moİna je potraktowaþ jako kompozyt skãadajĈcy sič z trzech faz – ciĈgãej (lignina i hemicelulozy ), otaczajĈcej fazč rozproszonĈ (zbrojenie – krystality celulozy ), oraz porów wypeã- nionych powietrzem. WãaĤciwoĤci drewna sĈ wypadkowĈ wãaĤciwoĤci poszczególnych faz, zaleİĈ od ich udziaãów i rozmieszczenia w tkance drzewnej, cech geometrycznych fazy rozproszonej oraz liczby porów w jednostce objčtoĤci.
2.2.2. O wãaĤciwoĤciach konstrukcyjnych drewna
O przydatnoĤci technicznej drewna w budowie maszyn decydujĈ jego wãaĤciwoĤci konstrukcyjne , które sĈ minimalnym zbiorem zmiennych okre- ĤlajĈcych [...] relacje obiektu do jego otoczenia (TARNOWSKI 2004) i determinujĈ Tabela 1
Udziaãy objčtoĤciowe elementów anatomicznych w tkance drzewnej (KOKOCIĘSKI
2005)
Typ tkanki Drewno iglaste Drewno liĤciaste
min. Ĥrednio maks. min. Ĥrednio maks.
Naczynia Cewki
Wãókna drzewne Promienie drzewne Mičkisz
Przewody İywiczne
– 87 – 4
~0 –
– 92 – 6 1,5 0,4
– 95 – 10 2 1,1
5 – 26 6 3 –
20 – 49 18 13 –
58 – 78 28 21 –
charakterystyki uİytkowe wykonanego z niego wyrobu. Waİniejsze wãa- ĤciwoĤci drewna jako materiaãu na elementy maszyn zestawiono w tabe- lach 2-7, w których poszczególnym wãaĤciwoĤciom nadano kolejne liczby porzĈdkowe.
Wszystkie wãaĤciwoĤci drewna muszĈ byþ rozpatrywane w aspekcie jego niejednorodnej „kierunkowej” budowy, co sprawia, İe wičkszoĤþ z nich moİna zdekomponowaþ na trzy skãadowe (zgodnie z kierunkami anatomicznymi drewna, np. moduã Younga , wytrzymaãoĤþ na rozciĈga- nie itp.). Pewne grupy cech sĈ ze sobĈ zwiĈzane (np. wytrzymaãoĤciowe z wilgotnoĤciowymi). Wszystkie cechy drewna wynikajĈ z jego budowy chemicznej i anatomicznej.
Wymienione w tabelach od 2 do 7 wãaĤciwoĤci drewna przekãadajĈ sič na cechy uİytkowe wyrobu drewnianego. Podczas projektowania kon- kretnej czčĤci maszyny jej funkcja narzuca zestaw cech, które sĈ brane pod uwagč. NajczčĤciej jest to kilka lub kilkanaĤcie wybranych z kilku- dziesičciu rodzajów wãaĤciwoĤci wymienionych w tabelach. Wszystkie
Tabela 2
Wybrane wãaĤciwoĤci Þ zyczne ogólne oraz akustyczne materiaãów drzewnych
Lp. Grupa
wãaĤciwoĤci Rodzaj wãaĤciwoĤci
1 Fizyczne ogólne GčstoĤþ
2 WilgotnoĤciowe WilgotnoĤþ
3 KurczliwoĤþ i pčcznienie liniowe
4 objčtoĤciowe
5 NasiĈkliwoĤþ i przesiĈkliwoĤþ
6 HigroskopijnoĤþ
7 PorowatoĤþ
8 Akustyczne PrčdkoĤþ fali podãuİnej
9 poprzecznej
10 Tãumienie z powodu histerezy sprčİystej (i inne mechanizmy)
11 OpornoĤþ akustyczna
12 Wspóãczynnik odbicia fali dĮwičkowej
13 CzčstotliwoĤþ rezonansowa i szerokoĤþ rezonansu
wãaĤciwoĤci drewna moİna podzieliþ na dwie grupy parametrów: subiek- tywne – zaleİne od podmiotu oceniajĈcego oraz obiektywne – mierzalne.
W przeszãoĤci o zastosowaniu drewna w budowie maszyn decydowaãy jego korzystne, w porównaniu z innymi dostčpnymi materiaãami, para- metry obiektywne. WspóãczeĤnie, w wičkszoĤci przypadków, decydujĈ ce- chy subiektywne, czyli gãównie walory estetyczne. Do grupy parametrów subiektywnych moİna zaliczyþ eksploatacyjno-ekonomiczne cechy nie- mierzalne (tab. 5 i 7), natomiast czynnikami obiektywnymi sĈ mierzalne15 wartoĤci wãaĤciwoĤci Þ zycznych i technologicznych drewna (tab. 2, 3, 4 i 6).
15 Aby moİna byão uznaþ jakĈĤ wãaĤciwoĤþ za mierzalnĈ, muszĈ byþ speãnione trzy warunki – muszĈ istnieþ: przyrzĈd do jej pomiaru, metoda pomiaru i skala pomiaru.
Tabela 3
Wybrane wãaĤciwoĤci wytrzymaãoĤciowe materiaãów drzewnych
Lp. Grupa
wãaĤciwoĤci Rodzaj wãaĤciwoĤci
14 Wytrzymaão-
Ĥciowe WytrzymaãoĤþ statyczna doraĮna na rozciĈganie
15 na Ĥciskanie
16 na zginanie
17 na Ĥcinanie
18 na naciski
19 inne
20 trwaãa na rozciĈganie
21 na Ĥciskanie
22 na zginanie
23 na Ĥcinanie
24 na naciski
25 inne
26 WytrzymaãoĤþ zmčczeniowa (róİne obciĈİenia) 27 SprčİystoĤþ Liniowy moduã sprčİystoĤci (Younga)
28 ObjčtoĤciowy moduã sprčİystoĤci (Kirhoffa)
29 TwardoĤþ/ ĤcieralnoĤþ
30 UdarnoĤþ
31 âupliwoĤþ
32 PlastycznoĤþ
Tabela 4
Wybrane wãaĤciwoĤci technologiczne materiaãów drzewnych
Lp. Grupa
wãaĤciwoĤci Rodzaj wãaĤciwoĤci
33 Technologiczne ObrabialnoĤþ skrawaniem frezowanie
34 toczenie
35 wiercenie
36 piãowanie
37 szlifowanie
38 bezwiórowo cičcie
39 gičcie
40 ãupanie
41 nagniatanie
42 prasowanie
43 polerowanie
44 hydrotermicznie
45 chemicznie
46 PodatnoĤþ na uszlachetnianie warstwy wierzchniej
47 objčtoĤci
48 PodatnoĤþ na klejenie
49 Koszt obróbki (np. ãatwoĤþ obróbki, energochãonnoĤþ) 50 JednorodnoĤþ/dãugoĤþ partii dostarczonego materiaãu/
powtarzalnoĤþ wãaĤciwoĤci w poszczególnych partiach
Tabela 5
Wybrane wãaĤciwoĤci eksploatacyjne materiaãów drzewnych
Lp. Grupa
wãaĤciwoĤci Rodzaj wãaĤciwoĤci
51 Eksploatacyjne Estetyka barwa i rysunek
52 poãysk
53 zapach
54 JakoĤþ (stopieę
speãnienia wymagaę uİytkownika)
niezawodnoĤþ (równieİ naprawialnoĤþ)
55 funkcjonalnoĤþ
56 bezpieczeęstwo
57 trwaãoĤþ odpornoĤþ na biokorozjč
58 odpornoĤþ na korozjč chemicznĈ
59 bioaktywnoĤþ
60 odpornoĤþ na ogieę
Wybrane parametry subiektywne, umownie podzielone na trzy grupy – (1) estetyka, (2) jakoĤþ, (3) dostčpnoĤþ
(1) Estetyka. W czasach, kiedy moİna wybieraþ spoĤród setek tysičcy praktyczniejszych materiaãów inİynierskich, pewne unikalne estetyczne cechy drewna mogĈ zadecydowaþ o jego zastosowaniu. Najwaİniejszym miernikiem oceny estetycznej wyrobu jest jego wyglĈd16. Wraİenia wizu- alne i zwiĈzane z tym doznania estetyczne potencjalnego uİytkownika kaİdego artefaktu sĈ bardzo istotnym kryterium oceny (poza walorami
16 Barwa i poãysk – opisane szerzej w dalszej czčĤci (s. 34 i dalsze) oraz rysunek powierzchni, o którym w kontekĤcie drewna wspomniano w podpunkcie 2.2.3 (s. 22), a w odniesieniu do wybranych jego gatunków – w podpunkcie 2.2.8 (s. 54 i dalsze).
Tabela 6
Wybrane wãaĤciwoĤci termiczne , elektryczne i inne Þ zyczne materiaãów drzewnych
Lp. Grupa wãaĤciwoĤci Rodzaj wãaĤciwoĤci
61 Cieplne Ciepão wãaĤciwe
62 Przewodnictwo cieplne
63 RozszerzalnoĤþ cieplna
64 Elektryczne KonduktywnoĤþ
65 PrzenikalnoĤþ elektryczna
66 WytrzymaãoĤþ elektryczna
67 Wspóãczynnik strat dielektrycznych
68 OdpornoĤþ na prĈd peãzajĈcy
69 Inne Þ zyczne Wspóãczynnik tarcia i ĤcieralnoĤþ
70 PrzepuszczalnoĤþ gazów
71 Zakres temperatury pracy
72 Pochãanianie cieczy niepolarnych (np. oleju)
Tabela 7
Wybrane wãaĤciwoĤci ekonomiczne materiaãów drzewnych
Lp. Grupa wãaĤciwoĤci Rodzaj wãaĤciwoĤci
73 Ekonomiczne DostčpnoĤþ (m.in. koszt zakupu)
74 Koszt utylizacji
75 Czas oczekiwania na dostawč
czysto funkcjonalnymi) i mogĈ zadecydowaþ np. o zakupie konkretnego wyrobu, nierzadko nawet pomimo obiektywnie gorszych jego parame- trów technicznych (osiĈgów). Rysunek i barwa drewna charakteryzujĈ sič naturalnĈ harmoniĈ (gatunki liĤciaste , np. graby , buki , lipy , brzozy ) lub naturalnym kontrastem (gatunki iglaste i tropikalne liĤciaste, a wĤród tych ostatnich szczególnie hebanowce , mahonie i gatunki zbliİone do nich kolorystycznie). Poszczególne kolory przekroju drewna dopeãniajĈ sič i majĈ jednakowe nasilenie. Szczególnie ciekawe efekty kolorystyczne daje wystčpujĈca w pewnych warunkach naturalna falistoĤþ sãoi, która powoduje ceniony u niektórych gatunków wzorzysty rysunek drewna (falistoĤþ jest uwaİana za cechč zmniejszajĈcĈ technicznĈ przydatnoĤþ drewna – pogarsza wãaĤciwoĤci wytrzymaãoĤciowe ). FalistoĤþ sãoi jest zjawiskiem typowym u niektórych rodzajów, np. u grabów (Carpinus L.), cisów (Taxaceae Gray) i jaãowców (Juniperus L.).
(2) JakoĤþ. JakoĤþ wyrobu jest zwykle rozumiana nie jedynie w swo- im wĈskim znaczeniu, jako synonim niezawodnoĤci, ale kompleksowo – jako stopieę, w jakim zbiór [jego] inherentnych cech speãnia wymagania (PN-EN ISO 9001:2001). W pojčciu jakoĤci wyrobu mieszczĈ sič zatem stopieę zaspokojenia wymagaę zarówno funkcjonalno-eksploatacyjnych, jak i estetycznych. Drewno znajduje wspóãczeĤnie zastosowanie gãównie w urzĈdzeniach typu maszynowego naleİĈcych jednoczeĤnie do grupy dzieã sztuki i urzĈdzeę uİytkowych. W takim przypadku duİĈ rolč odgry- wa pewnego rodzaju etos zastosowania materiaãu naturalnego. Tak jest np. w zastosowaniach drewna do budowy instrumentów muzycznych17, niektórych rodzajów sprzčtu sportowego oraz tzw. galanterii drzewnej (np. czčĤci chwytowych parasolek, gaãek i uchwytów, elementów narzč- dzi oraz zabawek). Zatem, pomimo gorszych parametrów wytrzyma- ãoĤciowych, mniejszej trwaãoĤci itp. od wyrobów z innych dostčpnych materiaãów, w pewnych zastosowaniach wyrób drewniany moİe mieþ lepszĈ jakoĤþ.
O niektórych zastosowaniach drewna w budowie maszyn mogĈ za- decydowaþ moda, chčþ wyróİnienia sič lub potrzeba oryginalnoĤci.
Drewno doskonale nadaje sič do tego celu – kojarzy sič z produktami zabytkowymi, a w zastosowaniu do nowoczesnych wyrobów (np. kom- puterów, sprzčtu audio) zaskakuje i wyglĈda niebanalnie. Drewno jest
17 Uwaga ta dotyczy jedynie obudów i klawiszy instrumentów muzycznych, nie elementów rezonansowych, wobec których decydujĈ inne kryteria (wymienione na s. 284).
atrybutem luksusu, ponadstandardowego wyposaİenia, np. w przemy- Ĥle motoryzacyjnym od poczĈtków motoryzacji elementy wykoęcze- nia wnčtrz samochodów osobowych wykonuje sič z udziaãem drewna.
Tabela 8
Ceny detaliczne brutto wielkowymiarowego drewna krajowego(zã/m3) (CENNIK
DETALICZNY... 2007) Klasa
dãugo- Ĥciowo-
-jako- Ĥciowa*
Klasa boĤcigru-
Rodzaj drewna
sosna Ĥwierk mo- drzew
brzo- za
olsza , wiĈz , buk
dĈb jesion topola (z wy- jĈtkiem
osiki)
pozo- staãe liĤciaste
A0 2 401 418 405 359 355 854 732 267 244
3 534 549 529 423 431 1230 921 300 287
B0 1 310 322 314 234 253 633 476 207 195
2 342 375 345 276 300 756 592 226 207
3 400 448 400 306 351 899 659 240 232
C0 1 257 253 259 196 211 392 281 182 183
2 299 306 328 227 250 500 384 207 195
3 348 328 350 256 277 632 451 222 220
* Wedãug PN-D-95008:1992 i PN-D-95017:1992.
A, B, C – klasy dãugoĤci od najdãuİszej do najkrótszej, 0 – najlepsza jakoĤþ (minimalna liczba wad struktury).
Klasy gruboĤci: 1 – Ĥrednica Ĥrodkowa do 24 cm, 2 – Ĥrednica Ĥrodkowa 25-34 cm, 3 – Ĥrednica Ĥrodkowa powyİej 34 cm.
Tabela 9
Ceny detaliczne brutto wielkowymiarowego drewna tropikalnego (zã/m3) (GOMEX 2007)
DãugoĤþ kãody
[m]
GruboĤþ kãody
[cm]
Rodzaj drewna acajou /
khaya afro- mosia anegre
ama- zako- ue
badi bon-
gossi bosse bubin- ga danta Do 16 do 120 2 008 4 239 2 094 2 303 1 727 1 651 2 251 2 879 1 651
Ceny przeliczono na zãote wedãug kursu: 1 euro = 3,45 zã.
Nawet w warunkach produkcji masowej nie ma dwóch identycznych konstrukcyjnie i funkcjonalnie czčĤci wykonanych z drewna o jednako- wym rysunku i barwie .
Obcowanie z drewnem u wielu ludzi stwarza subiektywne odczucie komfortu psychicznego, jest to tworzywo przyjazne, ciepãe w dotyku18 .
(3) DostčpnoĤþ. Dobrym wskaĮnikiem dostčpnoĤci drewna moİe byþ cena jego zakupu. Pomimo tego, İe cenč moİna wyraziþ liczbowo, do- stčpnoĤþ nie jest parametrem mierzalnym, poniewaİ zaleİy ona od wielu innych nieobiektywnych, trudno uchwytnych czynników. Orientacyjne ceny najwičkszych sortymentów drewna krajowego zawiera tabela 8.
Przytoczone liczby dotyczĈ wielkowymiarowych kãód i sĈ cenami za su- rowiec o lepszej jakoĤci (drewno maãowymiarowe moİna kupiþ nawet za zaledwie 30 zã/m3). ģrednia cena drewna , obliczona wedãug Ĥredniej ceny drewna wszystkich sortymentów uzyskanej przez nadleĤnictwa za pierwsze trzy kwartaãy 2007 roku, wyniosãa 147,28 zã/m3 (KOMUNIKAT PRE-
ZESA GUS... 2007).
W tabeli 9 zamieszczono ceny dziewičciu tropikalnych gatunków drewna.
Jak wynika z porównania danych w tabelach 8 i 9, drewno gatunków tro- pikalnych moİe byþ nawet dziesičciokrotnie droİsze od drewna krajowego.
2.2.3. Budowa wewnčtrzna drewna
Drzewo skãada sič z korony (konary i gaãčzie z aparatem asymilacyj- nym), pnia (pomičdzy szyjĈ korzeniowĈ a wierzchoãkiem) oraz korzeni.
ĭródãem drewna jest jego pieę oraz konary (rzadziej korzenie). Drewno jest tkankĈ zãoİonĈ, zbudowanĈ z komórek martwych i İywych: przewo- dzĈcych wodč i sole mineralne (naczynia i nieliczne cewki u liĤciastych oraz cewki u iglastych), przenoszĈcych obciĈİenia (wãókna drzewne u li- Ĥciastych, cewki wãókniste u iglastych) i magazynujĈcych skãadniki po- karmowe (tkanki mičkiszowe). Tkanki drzewne drzew iglastych sĈ mniej
18 Pewne gatunki drzew sĈ Įródãem nieobojčtnych dla zdrowia substancji, np. pyã drewna cedrów (Cedrus spp.) zawiera kwas plikatynowy, który dziaãa szkodliwie na ukãad oddechowy (COCKCROFT i IN. 1979); pyã drewna dčbu , jesionu i buku moİe byþ przyczynĈ astmy; drewno olszy , jesionu , buku, brzozy , topoli , jodãy , cisu, kasztana moİe byþ przyczynĈ chorób skóry (ģPIEWAK 1998). Lista 45 toksycznych gatunków znajduje sič na stronie http://home.earthlink.net/~wooddude78/Woodlib2_3.html;
sĈ na niej m.in. takie popularne rodzaje i gatunki, jak: buki , brzozy , dĈb czerwony, mahonie, teki.
wyspecjalizowane niİ tkanki drzew liĤciastych i mogĈ peãniþ kilka funkcji jednoczeĤnie, np. cewki speãniajĈ funkcje przewodzenia wody oraz funk- cje mechaniczne. Budowč pnia przedstawia rysunek 2-2.
Pieę skãada sič z: korowiny , ãyka (ß oem), miazgi (kambium) i drewna (ksylem). Korowina jest martwĈ tkankĈ ochronnĈ zabezpieczajĈcĈ przed utratĈ wody, szkodnikami, grzybami itp. Pod niĈ znajduje sič tkanka przewodzĈca asymilaty – ãyko pokrywajĈce miazgč, dzički której pieę drzewa przyrasta na gruboĤþ (WILLIAMS i LEÓN 2001).
CharakterystycznĈ cechĈ drzew rosnĈcych w klimacie z zaznaczonĈ sezonowoĤciĈ jest koncentryczny przyrost masy drzewnej w cyklach rocznych19. Przyrost w naszej streÞ e klimatycznej nastčpuje od wczesnej wiosny do póĮnej jesieni. Przyrosty roczne uwidaczniajĈ sič na przekroju poprzecznym pnia w formie par wspóãĤrodkowych pierĤcieni – sãoi rocz- nych (rys. 2-3 i 2-4 na s. 25-26). Wytwarzane wiosnĈ drewno to tzw. drew- no wczesne 20 (jaĤniejszy pierĤcieę), natomiast wytwarzane póĮnym latem – to tzw. drewno póĮne (ciemniejszy pierĤcieę). Drewno wczesne (przyrost wiosenno-letni) jest zbudowane z komórek o stosunkowo duİych Ĥred- nicach i o cienkich Ĥcianach. Drewno póĮne (przyrost letnio-jesienny) jest zbudowane z komórek o znacznie mniejszej Ĥrednicy i o grubszych Ĥcianach. W pniu drzewa kaİdy kolejny przyrost roczny pnia lub gaãčzi
19 IstniejĈ nieliczne wyjĈtki, np. jemioãa pospolita (Viscum album L.) w Europie ģrodkowej nie tworzy pierĤcieni w drewnie (ZIELSKI i KRćPIEC 2004).
20 Wystčpuje pewna zmiennoĤþ okresów, w których przyrasta drewno wczesne i drewno póĮne (KRZYSIK 1975).
Rys. 2-2. Budowa pnia drzewa (na podstawie WILLIAMSA i LEÓNA 2001)
drzewa pokrywa poprzedni, przyjmujĈc formč geometrycznĈ zbliİonĈ do wydrĈİonego stoİka pozbawionego podstawy.
WielkoĤþ przyrostu rocznego wpãywa m.in. na wãaĤciwoĤci wytrzy- maãoĤciowe i trwaãoĤþ drewna. Drewno wĈskosãoiste , czyli o szeroko- Ĥci sãoju mniejszej niİ 2,5 mm, moİe mieþ nieco wičkszĈ wytrzymaãoĤþ mechanicznĈ niİ drewno szerokosãoiste (choþ nie zawsze jest to reguãĈ).
Rys. 2-3. Sãoje przyrostu rocznego sosny pinii (Pinus pinea L.) Ĥcičtej w 2007 roku
Uwaİa sič, İe drewno o szerokoĤci sãoju 2-3 mm ma najlepsze wãaĤciwo- Ĥci wytrzymaãoĤciowe (KRZYSIK 1975). SzerokoĤþ sãoi wpãywa równieİ na gčstoĤþ drewna, która (na ogóã) zmienia sič wzdãuİ promienia drzewa w kierunku od rdzenia ku obwodowi (na obwodzie sĈ rozmieszczone são- je o najmniejszej szerokoĤci). W praktyce istnieje przekonanie, İe sãoistoĤþ jest wskaĮnikiem gčstoĤci. W przypadku drzew iglastych wičkszĈ gčstoĤþ ma drewno wĈskosãoiste , natomiast liĤciastych pierĤcieniowonaczynio- wych – drewno szerokosãoiste .
Drewno drzew iglastych ma sãoje lepiej widoczne niİ drewno drzew liĤciastych. WĤród gatunków liĤciastych pierĤcieniowonaczyniowe (np. dĈb , jesion , wiĈz , grochodrzew ) majĈ sãoje bardziej wyraziste od
Rys. 2-4. Biel i twardziel na przekroju poprzecznym dčbu czerwonego (Quercus rubra L.); widoczna znaczna mimoĤrodowoĤþ rdzenia
rozpierzchãonaczyniowych (np. brzoza , olsza , buk , lipa , klon , grab , topo- la , wierzba , jabãoę , wiĤnia , czereĤnia , Ĥliwa , grusza ). U tych ostatnich na- czynia, widoczne dopiero pod lupĈ, sĈ stosunkowo niewielkie i rozsiane równomiernie w caãej objčtoĤci przyrostu rocznego, a drewno wczesne jest trudne do odróİnienia od drewna póĮnego .
Przekroje poprzeczne pni wielu gatunków drzew majĈ dwie strefy:
wewnčtrznĈ, ciemniej zabarwionĈ i starszĈ (twardziel), oraz otaczajĈcĈ jĈ jaĤniejszym pierĤcieniem strefč mãodszĈ (biel ) (rys. 2-2 i 2-4). Twardziel jest wyãĈczona z peãnienia funkcji Þ zjologicznych i jej rolĈ jest tylko prze- noszenie obciĈİenia, biel – zewnčtrzne partie drewna zbudowane ze sãoi wytworzonych w ostatnich okresach wegetacyjnych – peãni te funkcje, przewodzĈc wodč i rozpuszczone w niej skãadniki od korzeni do korony.
Ciemniejsza barwa twardzieli jest spowodowana odkãadaniem sič w niej substancji konserwujĈcych (İywic, gum i garbników), dzički którym ta czčĤþ drewna jest bardziej odporna na biokorozjč. Twardziel róİni sič od bielu nie tylko ciemniejszym zabarwieniem, lecz takİe (na ogóã) mniej- szĈ zawartoĤciĈ wody, wičkszĈ gčstoĤciĈ i wičkszĈ twardoĤciĈ. Drewno twardzieli trudniej nasyca sič impregnatami niİ drewno bielu . Czasem twardziel nie róİni sič w sposób istotny barwĈ od bielu, a jej zabarwienie nastčpuje dopiero po Ĥcičciu drzewa i wystawieniu drewna na bezpo- Ĥrednie dziaãanie powietrza i Ĥwiatãa (utlenianie garbników21) .
Z punktu widzenia wzajemnych ukãadów mičdzy strefami bielu i twardzieli moİna wyróİniþ cztery grupy drzew, w których drewnie wyróİnia sič: (1) biel, strefč twardzieli niezabarwionej i strefč twardzieli zabarwionej (np. wiĈzy, jesiony ), (2) biel i niezabarwionĈ twardziel (np.
Ĥwierki , jodãy ), (3) biel i ciemno zabarwionĈ twardziel – sĈ to tzw. gatunki twardzielowe (np. dčby , orzech wãoski, kasztan jadalny, robinia, klon ta- tarski , klon srebrzysty , sosna , modrzew , cis , jaãowiec ), (4) gatunki, w któ- rych nie zachodzi zróİnicowanie na biel i twardziel – sĈ to tzw. gatunki bielaste (np. buki , klon zwyczajny , klon jawor , grab zwyczajny, brzozy , olsze , kasztanowiec zwyczajny 22, leszczyna ).
W centrum pnia znajduje sič rdzeę , o zabarwieniu brunatnym lub ja- snobrunatnym, na przekroju poprzecznym widoczny jako strefa skãada- jĈca sič z kilku sãoi drewna o luĮnej, gĈbczastej budowie. Rdzeę bardzo
21 Garbniki – substancje reagujĈce z kolagenem – biaãkiem skóry; majĈ cierpki smak, rozpuszczajĈ sič w wodzie i alkoholu, tworzĈ osady z biaãkiem.
22 Kasztanowiec naleİy do rodziny kasztanowcowatych (Hippocastanaceae), nato- miast kasztan – do rodziny bukowatych (Fagaceae).
Rys. 2-5. Mikrostruktura drewna dčbu (na górze, powičkszenie 50 ×) oraz sosny (na dole, powičkszenie 80 ×)
czčsto jest przesuničty wzglčdem geometrycznego Ĥrodka przekroju (co wiĈİe sič z nierównomiernĈ sãoistoĤciĈ drewna wynikajĈcĈ z nie- symetrycznej korony, rys. 2-4). Jego Ĥrednica wynosi zazwyczaj okoão 1-5 mm. Przekroje rdzeni wičkszoĤci drzew sĈ okrĈgãe, niektóre jednak majĈ unikalne ksztaãty: rdzeę olszy jest trójkĈtny, jesionu – czworokĈtny, topoli – pičciokĈtny, dčbu zaĤ – gwiaĮdzisty (KRZYSIK 1975). Rdzeę wraz z niewielkĈ warstwĈ drewna uformowanĈ w pierwszych latach wzrostu drzewa nosi nazwč rury rdzeniowej, która jest maão zroĤničta z innymi warstwami i ma niewielkĈ wytrzymaãoĤþ mechanicznĈ oraz trwaãoĤþ.
Porównanie mikrostruktur drewna gatunków liĤciastych oraz igla- stych przedstawia rysunek 2-5. W drewnie dčbu (Quercus robur L.) sĈ widoczne specyÞ czne dla gatunków liĤciastych naczynia (tracheje).
W drewnie sosny (Pinus sylvestris L.) wyraĮnie widaþ warstwč drewna póĮnego pomičdzy dwiema warstwami drewna wczesnego .
Na rysunku 2-6 przedstawiono w sposób poglĈdowy funkcje poszcze- gólnych skãadników struktury drewna.
ģciany komórek cewek majĈ strukturč przypominajĈcĈ nieco struk- turč sztucznie otrzymywanych kompozytów tworzyw sztucznych, np.
polimeru epoksydowego zbrojonego wãóknami (np. aramidowym – AFRP, wčglowym – CFRP lub szklanym – GFRP ). Rolč zbrojenia peãniĈ w drewnie wãókna celulozy , biopolimeru wielkoczĈsteczkowego o wzo- rze (C6H10O5)n wytworzonego przez drzewo w reakcji polikondensacji
Rys. 2-6. Funkcjonalny ukãad celulozy , ligniny i hemiceluloz w drewnie
z glukozy C6H12O2 (Ĥredni wagowy stopieę polimeryzacji DPw23 wynosi od 200 do 10 000). Celuloza jest polimerem, który moİe ãatwo krystalizo- waþ, przyjmujĈc postaþ regularnych zespoãów ãaęcuchów celulozowych (tzw. mikroÞ bryli, przedstawionych na rysunku 2-7) na zewnčtrznej po- wierzchni bãony komórkowej, peãniĈc tym samym rolč szkieletowego skãadnika Ĥciany komórkowej o duİej wytrzymaãoĤci. Zbliİone do sie- bie ãaęcuchy celulozowe sĈ powiĈzane siãami mičdzyczĈsteczkowymi Van der Waalsa i tworzĈ obszary krystaliczne – krystality oraz obszary amorÞ czne.
MikroÞ bryle , w liczbie okoão 400, ãĈczĈ sič w wiĈzki i tworzĈ makroÞ - bryle . Szacuje sič, İe mikroÞ bryle celulozy stanowiĈ okoão 40-60% masy drewna. Rolč osnowy w drewnie peãniĈ: lignina (polimer amorÞ czny, 26-30% masy drewna) i hemicelulozy (polimery czčĤciowo krystaliczne o mniejszym DPw od celulozy , 18-35% masy drewna). Pozostaãe 10-15%
to woda i substancje, które nadajĈ drewnu zapach oraz decydujĈ o jego
23 DPw – estymator (liczba statystyczna) okreĤlajĈcy stopieę polimeryzacji, tzn.
liczbč merów, z których zbudowany jest ãaęcuch polimeru. Estymator ten wyzna- cza sič, dzielĈc ĤredniĈ masč czĈsteczkowĈ polimeru (tzw. makroczĈstki) przez masč czĈsteczkowĈ jednego meru (w przypadku celulozy masč grup koęcowych pomija sič, gdyİ ma znikomy wpãyw na wynik). JeĤli za podstawč tych obliczeę przyjmie sič ĤredniĈ masč czĈsteczkowĈ merów, to otrzymuje sič Ĥredni stopieę polimeryzacji.
Rys. 2-7. MikroÞ bryle celulozy w drewnie (WEIGEL 2005)
trwaãoĤci (İywice, tãuszcze, garbniki i zwiĈzki mineralne) (udziaãy wago- we podano za KRZYSIKIEM 1975).
Woda w drewnie moİe wystčpowaþ w trzech postaciach: (w1) wody wolnej (wypeãniajĈcej mikroskopowe pory), (w2) wody zwiĈzanej (na- sycajĈcej bãonč komórkowĈ i przestrzenie miedzyÞ brylowe), (w3) wody konstytucyjnej – wchodzĈcej w skãad zwiĈzków chemicznych (niemoİli- wej do usuničcia przez suszenie drewna). WilgotnoĤþ drewna w istotny sposób wpãywa na jego wãaĤciwoĤci wytrzymaãoĤciowe . Powszechnie stosowanym parametrem charakteryzujĈcym wilgotnoĤþ drewna jest wilgotnoĤþ bezwzglčdna (wyznaczana jako stosunek masy wody zawartej w próbce do masy próbki w stanie absolutnie suchym). Drewno na pniu ma wilgotnoĤþ bezwzglčdnĈ do 50-150(200)%. Po Ĥcičciu zmniejsza sič ona samorzutnie do wilgotnoĤci równowaİnej (stanu powietrzno-suche- go) kosztem wody wolnej (w1), wypeãniajĈcej kapilary drewna. Spadek wilgotnoĤci drewna poniİej wilgotnoĤci równowaİnej wiĈİe sič z usunič- ciem wody zwiĈzanej (w2), wypeãniajĈcej Ĥciany komórkowe, i wymaga dostarczenia dodatkowej energii (jest moİliwy tylko w warunkach labo- ratoryjnych). Powtórnie chãonĈc wodč z powietrza, wãókna drewna dĈİĈ do osiĈgničcia wilgotnoĤci PNW 24; dalszy wzrost wilgotnoĤci jest moİli- wy dopiero po zanurzeniu drewna w wodzie. RocznĈ zmiennoĤþ wilgot- noĤci równowaİnej w wybranych lokalizacjach na Ĥwiecie zamieszczono w tabeli 10.
WilgotnoĤþ bezwzglčdna drewna w stanie powietrzno-suchym w umiarkowanej streÞ e klimatycznej wynosi, w zaleİnoĤci od pory roku, od okoão 12 do 20%. Najmniejsza wilgotnoĤþ bezwzglčdna w pomiesz- czeniach suchych, ogrzewanych za pomocĈ centralnego ogrzewania, mieĤci sič wedãug KRZYSIKA (1975) w granicach od 4% (wiosna) do 13%
(jesieę). Ze zmianĈ wilgotnoĤci sĈ bezpoĤrednio zwiĈzane pčcznienie
24 PNW (ang. FSP) – punkt nasycenia wãókien – stan równowagi higroskopijnej, której wartoĤþ zaleİy od temperatury i wilgotnoĤci otoczenia: im niİsza temperatura i wičksza wilgotnoĤþ, tym wičksza wartoĤþ PNW (maksymalna w temperaturze 0°C i przy wilgotnoĤci > 99%). Jeİeli wilgotnoĤþ nasycenia wãókien drewna lub papieru zostanie zdeÞ niowana jako taka wilgotnoĤþ, przy której Ĥciany komórkowe sĈ nasycone [wodĈ] i nie wystčpuje woda wolna w widocznej pod mikroskopem strukturze kapilarnej, to moİna udo- wodniþ, İe wilgotnoĤþ nasycenia wãókien [PNW] mieĤci sič mičdzy 99,0 a 99,9% wilgotnoĤci wzglčdnej powietrza (STAMM 1959). Najmniejsza wartoĤþ PNW opisana w literaturze wynosi 15,4% dla drewna palisandrowego z poãudniowo-wschodniej Azji (z teryto- rium Indonezji, Nowej Gwinei i Archipelagu Malajskiego) (Dalbergia latifonia Roxb.), a maksymalna – okoão 35% w niektórych gatunkach liĤciastych, np. w drewnie lipo- wym (Tilia spp.) (HIGGINS 1957).
i kurczliwoĤþ drewna. Przy odparowywaniu wody wolnej (w1) drewno nie zmienia swojej objčtoĤci (zmienia jedynie masč), natomiast odparo- wywanie wody zwiĈzanej (w2) powoduje zmniejszenie objčtoĤci i masy drewna (tzw. skurcz). KurczliwoĤþ drewna nie jest równomierna we wszystkich kierunkach. Zmiany wymiarowe zwiĈzane z kurczliwoĤciĈ sĈ uzaleİnione od kierunku przebiegu wãókien. Najmniejsze zmiany dãugo- Ĥci pod wpãywem zmian wilgotnoĤci nastčpujĈ w kierunku wzdãuİnym (0,1-0,2%), nieco wičksze w kierunku promieniowym (3-6%), a najwičk- sze w kierunku stycznym (6-12%). Dla zachowania stabilnoĤci wymiarów drewno naleİy wysuszyþ do wilgotnoĤci równowaİnej – w zaleİnoĤci od otoczenia, w którym bčdzie uİytkowane: 8-12% w pomieszczeniach ogrzewanych, 15-18% na styku pomieszczeę ogrzewanych z otoczeniem zewnčtrznym, 18-22% na wolnej przestrzeni.
Pomimo faktu, İe drewna poszczególnych gatunków drzew róİniĈ sič znacznie wyglĈdem i pozostaãymi wãaĤciwoĤciami, to ich skãad chemicz- ny i budowa Ĥcian komórek sĈ takie same. ģciany komórek tak róİniĈ- cych sič od siebie gčstoĤciĈ gatunków drewna, jak balsa (ǒ = 110 kg/m3) i dĈb (ǒ = 710 kg/m3), sĈ zbudowane z substancji drzewnej o gčstoĤci ǒSD = 1540 kg/m3. Orientacyjny skãad chemiczny Ĥciany komórkowej przedstawia tabela 1125.
Róİnice w technicznych wãaĤciwoĤciach drewna poszczególnych ga- tunków sĈ zdeterminowane ich unikalnĈ budowĈ anatomicznĈ. ObecnoĤþ,
25 Skãad chemiczny komórek róİni sič w obrčbie rodzajów drewna, jego gatunków, a nawet w obrčbie tego samego gatunku. W tabeli przytoczono wartoĤci przybliİone.
Tabela 10
ģrednia wilgotnoĤþ równowaİna (w stanie powietrzno-suchym) w drewnie skãa- dowanym na zewnĈtrz w wybranych lokalizacjach na Ĥwiecie [%] (SIMPSON 1998)
Lokalizacja MiesiĈc
I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII
Australia, Perth 9,0 8,8 9,5 11,1 13,1 14,4 15,3 14,0 13,0 12,0 10,7 9,8 Sudan, Chartum 5,0 4,0 3,2 3,2 3,7 4,8 6,8 7,7 6,9 5,1 5,2 5,6 Niemcy, Berlin 19,0 16,8 14,9 14,4 11,8 12,8 12,3 12,5 14,5 16,1 18,5 20,0 Rosja, Moskwa 17,5 16,2 14,4 12,3 12,1 13,1 13,8 15,4 16,2 17,0 18,0 18,5 Czechy, Praga 19,8 17,4 14,0 12,1 12,7 13,1 12,5 13,1 14,0 16,6 19,2 19,9
sposób rozmieszczenia komórek prozenchymatycznych (podãuİnych), a takİe ich liczba w caãej tkance drzewnej decydujĈ o wãaĤciwoĤciach drewna (FABISIAK 2005). Dzički zróİnicowanej porowatej budowie i uni- kalnym systemom przestrzeni kapilarnych kaİde drewno ma odmiennĈ wytrzymaãoĤþ mechanicznĈ, cičİar wãaĤciwy, przewodnictwo cieplne i dĮwičkowe, nasiĈkliwoĤþ oraz trwaãoĤþ.
Helikalne uãoİenie wãókien celulozy w komórce oraz specyÞ czny ksztaãt i uãoİenie komórek odpowiadajĈ za duİĈ anizotropič drewna. Na rysunku 2-8 a zaznaczono trzy, wzajemnie do siebie prostopadãe, gãów- ne kierunki anizotropii drewna (np. GENERAL TECHNICAL REPORT... 1999, NEUHAUS 2004): styczny (X), wzdãuİny (Y) i promieniowy (Z). Kierunek Tabela 11
Skãad Ĥciany komórki drewna (ASHBY i JONES 1996)
Materiaã Budowa Przybliİony udziaã
(% wagowe) Wãókna
celuloza (C6H10O5)n
Krystaliczna
45 Osnowa
lignina hemiceluloza woda inne
AmorÞ czna
CzčĤciowo krystaliczna
Rozpuszczona w osnowie Rozproszona w osnowie
20 20 10 5
Rys. 2-8. Kierunki anatomiczne drewna: a – umowne trzy kierunki gãówne, b – ortotropia cylindryczna
styczny (X) jest prostopadãy do wãókien i styczny do tworzĈcej walca sãoi rocznych, kierunek wzdãuİny (Y) jest równolegãy do kierunku wãókien, kierunek promieniowy (Z) jest prostopadãy do kierunku wãókien i prosto- padãy do tworzĈcej walca sãoi rocznych.
Osie dwukrotnej symetrii w wybranych punktach pnia przedstawiono na rysunku 2-8 a. Osie symetrii zmieniajĈ swe kierunki zgodnie z cylin- drycznym przebiegiem sãoi – drewno charakteryzuje sič anizotropiĈ krzy- woliniowĈ lub bardziej szczegóãowo: ortotropiĈ cylindrycznĈ . W drewnie pokrywanie sič kierunków naprčİeę i odksztaãceę zachodzi tylko w tych przypadkach, gdy kierunki gãównych odksztaãceę pokrywajĈ sič z osiami ortotropii. DoĤþ dobrĈ miarĈ anizotropii drewna sĈ stosunki liniowych moduãów sprčİystoĤci wzdãuİ poszczególnych kierunków gãównych (wg rys. 2-8 a); w tabeli 12 zestawiono je z analogicznymi stosunkami w wybranych materiaãach drewnopochodnych.
Z tabeli 12 wynika, İe moduã sprčİystoĤci liniowej drewna w kierunku stycznym (X) wynosi zaledwie 3-9%, a w kierunku promieniowym (Z) 6-18% moduãu w kierunku wzdãuİnym Y. PorównujĈc drewno z mate- riaãami drewnopochodnymi (pãyta wiórowa, pilĤniowa i sklejka), moİna stwierdziþ, İe jest ono anizotropowe (EY = 100%, EX § 3-9%, a EZ § 6-18%), natomiast pãyty sĈ ortotropowe (EY § EX, a EZ § 3-11%).
2.2.4. Barwa , poãysk i rysunek drewna
Jak wspomniano, wspóãczeĤnie, odmiennie niİ w przeszãoĤci, drewno w budowie maszyn przestaje byþ materiaãem strukturalnym (noĤnym), a zaczyna w coraz wičkszym stopniu peãniþ rolč okãadziny, dodatku bĈdĮ Tabela 12
Stosunki liniowych moduãów sprčİystoĤci materiaãów drzewnych (SYDOR 2005)
Materiaã Ex/Ey
[%]
Ez/Ey [%]
Drewno mičkkie 1,5-8,6 4,6-19,7
Drewno twarde 3,1-8,9 5,8-18,3
Pãyta wiórowa pãaskoprasowana 82,1 3,1
Pãyta pilĤniowa MDF 96,3 6,8
Sklejka liĤciasta (5 warstw, gruboĤþ < 8 mm) § 100 11,0
elementu, który nie wchodzi w skãad struktury, ale jest (nierzadko klu- czowym) detalem zwičkszajĈcym estetykč wyrobu. W zwiĈzku z powyİ- szym obecnie najwaİniejszymi parametrami drewna, waİniejszymi od parametrów wytrzymaãoĤciowych, sĈ wãaĤciwoĤci estetyczne jego war- stwy wierzchniej, takie jak: barwa, poãysk i rysunek.
Barwa drewna
Wraİenia barwne sĈ wywoãane przez odbity od powierzchni przed- miotów wĈski zakres promieniowania elektromagnetycznego o dãugo- Ĥci fali nj w granicach od 380 do 780 nm (Ĥwiatão). WartoĤci skrajne tego zakresu zaleİĈ od indywidualnych wãaĤciwoĤci oka. Zwykle z wiekiem zakres widzenia zawčİa sič i wynosi od 400 do 700 nm. Budowa anato- miczna ludzkiego oka sprawia, İe przy maãym natčİeniu Ĥwiatãa czão- wiek postrzega jedynie odcienie szaroĤci (widzi stokopowo), przy Ĥrednim – ma miejsce upoĤledzone postrzeganie barw (tzw. widzenie mezotopowe), natomiast dopiero przy bardzo dobrym oĤwietleniu moİna dostrzec caãĈ paletč barw (tzw. widzenie fotopowe). Sam proces widzenia, pomimo İe wywoãany obiektywnym zjawiskiem Þ zycznym, jakim jest Ĥwiatão, jest subiektywny. W pewnym uproszczeniu moİna powiedzieþ, İe wraİe- nie koloru powstaje wtedy, kiedy Ĥwiatão widzialne (wielkoĤþ Þ zyczna) zostanie, po wnikničciu do naszego oka, przetworzone w jego mecha- nizmach Þ zjologicznych oraz mechanizmach psychologicznych mózgu.
Algorytm widzenia skãada sič z trzech kroków: (1) zaistnienia bodĮca (Ĥwiatãa odbitego), (2) odbioru barwy przez narzĈd wzroku, (3) inter- pretacji wraİenia barwnego (kolor). Kaİdym krokiem zajmuje sič inna dyscyplina nauki: Ĥwiatãem – Þ zyka, odbiorem bodĮca – Þ zjologia, a in- terpretacjĈ – psychologia.
Jednym ze znanych sposobów opisu barw jest model HSB (ang. hue – barwa, saturation – nasycenie, brightness – jasnoĤþ), oparty na tzw. kole barw zawierajĈcym barwy tčczy rozciĈgničte wzdãuİ okrčgu i uzupeã- nione o barwč purpurowĈ. Na zewnĈtrz tego koãa znajdujĈ sič barwy najbardziej nasycone (najwičksza wartoĤþ zmiennej nasycenie), w Ĥrodku – nienasycone, a w centrum znajduje sič biel. Poãoİenie barwy na kole opisuje kĈt (czyli zmienna czystej barwy) oraz odlegãoĤþ od Ĥrodka (czyli nasycenie czystej barwy). Do peãnego opisu barwy trzeba dodaþ trzeciĈ zmiennĈ, opisujĈcĈ jasnoĤþ caãego koãa barw (jasnoĤþ zero, bez wzglčdu na wartoĤþ barwowych wspóãrzčdnych, odpowiada czerni).
Trójliczbowych metod opisu barwy moİna skonstruowaþ wie- le. Najwaİniejsze z obecnie stosowanych to: (1) RGB – uİywana przez
