Dřevo - Wood

Borovice    Smrk    Modřín    Jalovec    Osika    Habr    Bříza    Olše    Buk    Dub    Jilm    Třešeň    Hruška    Javor    Lípa    Popel

Dřevo je porézní a vláknitá strukturní tkáň nacházející se v stonky a kořeny stromy a další dřeviny. Je to organický materiál - přírodní kompozitní z celulóza vlákna, která jsou silná v tahu a zalitá v a matice z lignin který odolává kompresi. Dřevo je někdy definováno pouze jako druhotné xylem ve stoncích stromů,^[1] nebo je definováno širší, aby zahrnovalo stejný typ tkáně jinde, například v kořenech stromů nebo keřů.^{[Citace je zapotřebí ]} U živého stromu vykonává podpůrnou funkci a umožňuje, aby se dřeviny rozrostly nebo samy vstaly. Také dopravuje vodu a živiny mezi listy, další rostoucí tkáně a kořeny. Dřevo může také odkazovat na jiné rostlinné materiály se srovnatelnými vlastnostmi a na materiál vyrobený ze dřeva nebo dřevěných štěpků nebo vláken.

Dřevo se používá již tisíce let palivo, jako konstrukční materiál, pro výrobu nástroje a zbraně, nábytek a papír. Více nedávno se ukázalo jako surovina pro výrobu čištěné celulózy a jejích derivátů, jako je např celofán a acetát celulózy.

Jak 2005, rostoucí populace lesy celosvětově to bylo asi 434 miliard kubických metrů, z čehož 47% bylo komerčních.^[2] Jako hojný, uhlíkově neutrální^{[Citace je zapotřebí ]} obnovitelný zdroj, dřeviny byly velmi zajímavé jako zdroj obnovitelné energie. V roce 1991 bylo vytěženo přibližně 3,5 miliardy kubických metrů dřeva. Dominantní použití bylo pro nábytek a pozemní stavitelství.^[3]

Dějiny

Objev v roce 2011 v Kanadská provincie z Nový Brunswick přineslo nejstarší známé rostliny k pěstování dřeva, přibližně 395 až 400 před miliony let.^[4][5]

Na dřevo lze datovat uhlíkové seznamky a u některých druhů do dendrochronologie určit, kdy byl dřevěný předmět vytvořen.

Lidé používají dřevo po tisíce let k mnoha účelům, mimo jiné i jako palivo nebo jako konstrukce materiál pro výrobu domy, nástroje, zbraně, nábytek, obal, umělecká díla, a papír. Známý stavby používání dřeva se datuje deset tisíc let zpět. Budovy jako evropský neolitický dlouhý dům byly vyrobeny převážně ze dřeva.

Nedávné použití dřeva bylo vylepšeno přidáním oceli a bronzu do konstrukce.^[6]

Meziroční rozdíly v šířkách letokruhů a početnosti izotopů dávají stopy k převládajícímu podnebí v době, kdy byl vyříznut strom.^[7]

Fyzikální vlastnosti

Schéma sekundární růst v strom zobrazující idealizované vertikální a horizontální řezy. V každém vegetačním období se přidává nová vrstva dřeva, která zesiluje stonek, stávající větve a kořeny, k vytvoření a růstový kruh.

Růstové kruhy

Dřevo, v užším slova smyslu, je výnosem stromy, které se zvyšují v průměr formováním mezi existujícím dřevem a vnitřním kůra, nových dřevitých vrstev, které obklopují celý stonek, živé větve a kořeny. Tento proces je znám jako sekundární růst; je to výsledek buněčného dělení v vaskulární kambium, postranní meristém a následná expanze nových buněk. Tyto buňky poté vytvářejí zesílené sekundární buněčné stěny, složené převážně z celulóza, hemicelulóza a lignin.

Kde jsou rozdíly mezi čtyřmi ročními obdobími výrazné, např. Nový Zéland, růst může nastat v diskrétním ročním nebo sezónním vzoru, což vede k letokruhy; ty lze obvykle nejjasněji vidět na konci kmene, ale jsou viditelné i na ostatních površích. Je-li rozlišovací schopnost mezi ročními obdobími roční (jako je tomu v rovníkových oblastech, např. Singapur ), tyto růstové kruhy se označují jako letokruhy. Tam, kde je malý sezónní rozdíl, budou růstové kruhy pravděpodobně nevýrazné nebo chybějící. Pokud byla kůra stromu odstraněna v určité oblasti, prstence se pravděpodobně deformují, jak rostlina přerůstá jizvu.

Pokud existují rozdíly v růstovém kruhu, pak část růstového kruhu nejblíže ke středu stromu a vytvořená na začátku vegetačního období, kdy je růst rychlý, se obvykle skládá z širších prvků. Obvykle má světlejší barvu než ta, která se nachází u vnější části prstenu, a je známá jako rané dřevo nebo jarní dřevo. Vnější část vytvořená později v sezóně je pak známá jako latewood nebo summerwood.^[8] Existují však velké rozdíly v závislosti na druhu dřeva (viz níže). Pokud strom roste celý svůj život na otevřeném prostranství a na podmínkách půda a web zůstane nezměněn, dosáhne nejrychlejšího růstu v mládí a bude postupně klesat. Letokruhy růstu jsou po mnoho let poměrně široké, ale později se zužují a zužují. Protože každý následující prsten je položen na vnější straně dříve vytvořeného dřeva, vyplývá z toho, že pokud strom z roku na rok podstatně nezvýší svou produkci dřeva, musí se prsteny nutně zesílit, jak se kmen rozšiřuje. Jak strom dospívá, jeho koruna se otevírá a roční produkce dřeva se snižuje, čímž se ještě více zmenšuje šířka letokruhů. V případě lesních stromů tolik záleží na konkurenci stromů v jejich boji o světlo a výživu, že se mohou střídat období rychlého a pomalého růstu. Některé stromy, například jižní duby, udržovat stejnou šířku prstenu po stovky let. Celkově však s rostoucím průměrem stromu šířka růstových prstenců klesá.

Uzly

Uzel na kmeni stromu

Jak strom roste, spodní větve často odumírají a jejich základny mohou být zarostlé a uzavřené následnými vrstvami kmenového dřeva, které vytvářejí nedokonalost známou jako uzel. Mrtvá větev nemusí být připevněna k kmenovému dřevu, s výjimkou její základny, a může vypadnout poté, co byl strom rozřezán na prkna. Uzly ovlivňují technické vlastnosti dřeva, obvykle snižují místní pevnost a zvyšují sklon k štěpení podél dřevěného zrna,^{[Citace je zapotřebí ]} ale mohou být zneužity pro vizuální efekt. V podélně řezaném prkně se uzel jeví jako zhruba kruhový „pevný“ (obvykle tmavší) kus dřeva, kolem kterého je obilí zbytku dřeva „teče“ (části a spojuje se znovu). V uzlu je směr dřeva (směr zrna) až o 90 stupňů odlišný od směru zrna běžného dřeva.

Ve stromu je uzel buď základnou strany větev nebo spící pupen. Uzel (když je základna postranní větve) má kuželovitý tvar (odtud zhruba kruhový průřez) s vnitřním hrotem v bodě průměru stonku, ve kterém se nacházelo vaskulární kambium rostliny, když se větev vytvořila jako pupen.

Při hodnocení řezivo a strukturální dřevo Uzly jsou klasifikovány podle jejich formy, velikosti, spolehlivosti a pevnosti, s níž jsou drženy na místě. Tato pevnost je mimo jiné ovlivněna délkou doby, po kterou byla větev mrtvá, zatímco připojovací stonek dále rostl.

Dřevěný uzel ve svislém řezu

Uzly významně ovlivňují praskání a deformaci, snadnou práci a štěpitelnost dřeva. Jsou to vady, které oslabují dřevo a snižují jeho hodnotu pro konstrukční účely, kde je důležitým faktorem pevnost. Efekt zeslabení je mnohem závažnější, když je dřevo vystaveno silám kolmým na zrno a / nebo napětí než při zatížení podél zrna a / nebo komprese. Do jaké míry uzly ovlivňují sílu a paprsek závisí na jejich poloze, velikosti, počtu a stavu. Uzel na horní straně je stlačen, zatímco jeden na spodní straně je vystaven napětí. Pokud je v uzlu sezónní kontrola, jak se často stává, nabídne malou odolnost proti tomuto napětí v tahu. Malé uzly však mohou být umístěny podél neutrální roviny paprsku a zvyšovat pevnost tím, že brání v podélném směru stříhání. Uzly v prkně nebo prkně jsou nejméně škodlivé, když jimi procházejí v pravém úhlu k nejširšímu povrchu. Uzly, které se vyskytují v blízkosti konců paprsku, jej neoslabují. Zvukové uzly, které se vyskytují ve střední části jedné čtvrtiny výšky paprsku od kteréhokoli okraje, nejsou vážnými vadami.

— Samuel J. Record, Mechanické vlastnosti dřeva^[9]

Uzly nemusí nutně ovlivňovat tuhost konstrukčního dřeva, bude to záviset na velikosti a umístění. Tuhost a elastická pevnost závisí více na zdravém dřevě než na lokalizovaných vadách. Mez pevnosti je velmi citlivá na vady. Zvukové uzly neoslabují dřevo, pokud je stlačeno paralelně s vlákny.

V některých dekorativních aplikacích může být pro zvýšení vizuálního vzhledu žádoucí dřevo s uzly. V aplikacích, kde je dřevo malované, jako jsou soklové lišty, palubní desky, dveřní rámy a nábytek, mohou pryskyřice přítomné ve dřevě i nadále „krvácet“ na povrch uzlu měsíce nebo dokonce roky po výrobě a mohou se jevit jako žlutá nebo nahnědlá skvrna. Uzel primer barva nebo roztok (uzlování ), správně aplikovaný během přípravy, může hodně přispět ke zmírnění tohoto problému, ale je obtížné jej úplně ovládat, zejména při použití sériově vyráběných zásob sušeného dřeva v pecích.

Jádrové dřevo a bělové dřevo

Tato sekce potřebuje další citace pro ověření. Prosím pomozte vylepšit tento článek podle přidávání citací ke spolehlivým zdrojům. Zdroj bez zdroje může být napaden a odstraněn. (Srpna 2016) (Zjistěte, jak a kdy odstranit tuto zprávu šablony)

Část a Tis větev s 27 letokruhy, bledým bělovým dřevem, tmavým jádrovým dřevem a dřeň (střed tmavá skvrna). Tmavé radiální čáry jsou malé uzly.

Jádrové dřevo (nebo duramen^[10]) je dřevo, které se v důsledku přirozeně probíhající chemické transformace stalo odolnější vůči rozpadu. Tvorba jádrového dřeva je geneticky naprogramovaný proces, který probíhá spontánně. Existuje určitá nejistota, zda dřevo během tvorby jádrového dřeva zemře, protože stále může chemicky reagovat na rozpadající se organismy, ale pouze jednou.^[11]

Termín jádrové dřevo vyplývá pouze z jeho polohy a nikoli z jakéhokoli zásadního významu pro strom. Důkazem toho je skutečnost, že strom může prospívat se zcela rozloženým srdcem. Některé druhy začínají tvořit jádrové dřevo velmi brzy v životě, takže mají jen tenkou vrstvu živého bělového dřeva, zatímco u jiných změna přichází pomalu. Tenké bělové dřevo je charakteristické pro takové druhy jako Kaštan, černá kobylka, moruše, osage-oranžová, a sassafras, zatímco v javor, popel, bílý ořech, hackberry, buk a borovice, husté bělové dřevo je pravidlem.^[12] Někteří jiní nikdy netvoří jádrové dřevo.

Jádrové dřevo je často vizuálně odlišné od živého bělového dřeva a lze jej odlišit v průřezu, kde hranice bude mít tendenci sledovat růstové prstence. Například je někdy mnohem tmavší. Jiné procesy, jako je rozpad nebo invaze hmyzu, však mohou dřevo také odbarvit, dokonce i u dřevin, které netvoří jádrové dřevo, což může vést ke zmatku.

Je pozoruhodné, že vnitřní jádro starých stromů zůstává stejně zdravé jako obvykle, protože v mnoha případech je to stovky a v několika případech tisíce let. Každá zlomená končetina nebo kořen, nebo hluboká rána od ohně, hmyzu nebo padajícího dřeva, si může dovolit vstup pro rozpad, který, jakmile začne, může proniknout do všech částí kmene. Larvy mnoha hmyzu se vrývaly do stromů a jejich tunely zůstávají na neurčito jako zdroje slabosti. Jakékoli výhody, které však v této souvislosti může mít bělové dřevo, jsou způsobeny pouze jeho relativním věkem a pozicí.

Bělové dřevo (nebo alburnum^[13]) je mladší, nejvzdálenější dřevo; v rostoucím stromu je to živé dřevo,^[14] a jeho hlavní funkcí je odvádění vody z kořeny do listy a ukládat a vracet podle sezóny rezervy připravené v listech. V době, kdy se stanou kompetentní k vedení vody, všechny xylemové tracheidy a cévy ztratily cytoplazmu a buňky jsou proto funkčně mrtvé. Veškeré dřevo na stromě je nejprve vytvořeno jako bělové dřevo. Čím více listů strom nese a čím intenzivnější je jeho růst, tím větší je objem bělového dřeva. Stromy, které rychle rostou na otevřeném prostranství, proto mají pro svou velikost tlustší běl než stromy stejného druhu rostoucí v hustých lesích. Někdy stromy (druhů, které tvoří jádrové dřevo) pěstované na otevřeném prostranství mohou mít značnou velikost, průměr 30 cm (12 palců) nebo více, než se jakékoli jádrové dřevo začne formovat, například ve druhém růstu bílý ořech nebo otevřené borovice.

Průřez dubového dřeva ukazující růstové kroužky

Mezi letokruhy růstu a množstvím bělového dřeva neexistuje jednoznačný vztah. U stejného druhu je plocha průřezu bělového dřeva velmi zhruba úměrná velikosti koruny stromu. Pokud jsou kroužky úzké, je jich zapotřebí více, než kde jsou široké. Jak se strom zvětšuje, musí se bělové dřevo nutně ztenčovat nebo hmotně zvětšovat. Jílové dřevo je v horní části kmene stromu relativně silnější než v blízkosti základny, protože věk a průměr horních částí jsou menší.

Když je strom velmi mladý, je pokrytý končetinami téměř, ne-li úplně, až po zem, ale jak stárne, některé nebo všechny nakonec zemřou a buď se odlomí, nebo spadnou. Následný růst dřeva může zcela zakrýt pahýly, které však zůstanou jako uzly. Bez ohledu na to, jak hladký a jasný je kláda na vnější straně, je víceméně upletený blízko středu. V důsledku toho bude bělové dřevo starého stromu, a zejména lesního stromu, uvolněno z uzlů než vnitřní jádrové dřevo. Vzhledem k tomu, že při většině použití dřeva jsou uzly vadami, které dřevo oslabují a narušují jeho snadné zpracování a další vlastnosti, vyplývá z toho, že daný kus bělového dřeva může být díky své poloze ve stromu silnější než kus dřeva. jádrové dřevo ze stejného stromu.

Různé kusy dřeva vyřezané z velkého stromu se mohou rozhodně lišit, zvláště pokud je strom velký a dospělý. U některých stromů je dřevo pokládané na konci života stromu měkčí, lehčí, slabší a rovnoměrnější než dříve vyrobené, ale u jiných stromů platí obráceně. To může nebo nemusí odpovídat jádrovému dřevu a bělu. Ve velkém kmenu může být bělové dřevo vzhledem k době života stromu, kdy byl pěstován, nižší v tvrdost, síla a houževnatost ke stejnému zvuku jádrového dřeva ze stejného protokolu. V menším stromě může být naopak.

Barva

Dřevo pobřežní sekvoje je výrazně červená.

U druhů, které vykazují zřetelný rozdíl mezi jádrovým a bělovým dřevem, je přirozená barva jádrového dřeva obvykle tmavší než u bělového dřeva a velmi často je kontrast nápadný (viz část protokolu tisu výše). To je produkováno usazeninami v jádru chemických látek, takže dramatická barevná variace neznamená významný rozdíl v mechanických vlastnostech jádra a bělového dřeva, i když mezi nimi může být výrazný biochemický rozdíl.

Některé experimenty na velmi pryskyřičných dlouholistá borovice vzorky naznačují zvýšení pevnosti v důsledku pryskyřice což zvyšuje pevnost za sucha. Takové jádro nasycené pryskyřicí se nazývá „lehčí tuk“. Struktury postavené ze zapalovače tuku jsou téměř nepropustné pro hnilobu a termiti; jsou však velmi hořlavé. Pařezy staré borovice dlouholisté jsou často vykopány, rozděleny na malé kousky a prodávány jako podpal pro ohně. Pařezy takto vykopané mohou ve skutečnosti zůstat sto nebo více let od doby, kdy byly rozřezány. Smrk impregnovaný surovou pryskyřicí a vysušený také výrazně zvyšuje pevnost.

Vzhledem k tomu, že latewood růstového prstence má obvykle tmavší barvu než earlywood, lze tuto skutečnost použít k vizuálnímu posouzení hustoty, a tedy tvrdosti a pevnosti materiálu. To platí zejména pro jehličnaté lesy. V prstencově porézních lesích se nádoby raného dřeva často objevují na hotovém povrchu tmavší než hustší latewood, i když na průřezech jádrového dřeva je obvykle pravdou opak. Jinak barva dřeva není známkou pevnosti.

Abnormální zabarvení dřeva často označuje chorobný stav, což naznačuje nevolnost. Černá kontrola na západě bolehlav je výsledkem útoků hmyzu. Červenohnědé pruhy tak běžné v hickorych a některých dalších lesích jsou většinou výsledkem poranění ptáky. Zbarvení je pouze známkou úrazu a se vší pravděpodobností samo o sobě neovlivňuje vlastnosti dřeva. Určitý houby produkující hnilobu propůjčují dřevu charakteristické barvy, které se tak projevují slabostí; atraktivní účinek známý jako špalda vyrobený tímto procesem je často považován za žádoucí vlastnost. Obyčejné barvení mízy je způsobeno růstem hub, ale nemusí nutně mít oslabující účinek.

Obsah vody

Voda se vyskytuje v živém dřevě na třech místech, a to:

• v buněčné stěny,
• v protoplazmatický obsah buňky
• jako volná voda v buněčných dutinách a prostorech, zejména xylému

U jádrového dřeva se vyskytuje pouze v první a poslední formě. Dřevo, které je důkladně vysušeno na vzduchu, zadržuje 8–16% vody ve stěnách buněk a žádný, nebo prakticky žádný, v jiných formách. Dokonce i dřevo sušené v troubě si zachovává malé procento vlhkosti, ale pro všechny kromě chemických účelů lze považovat za absolutně suché.

Obecným účinkem obsahu vody na dřevěnou látku je její měkkost a poddajnost. Podobný účinek nastává při změkčování vody na surovou kůži, papír nebo látku. V určitých mezích platí, že čím větší je obsah vody, tím větší je její změkčující účinek.

Sušení produkuje rozhodné zvýšení pevnosti dřeva, zejména u malých vzorků. Extrémním příkladem je případ zcela suchého smrk blok o délce 5 cm, který vydrží trvalé zatížení čtyřikrát větší než zelený (nevysušený) blok stejné velikosti.

Největší nárůst pevnosti v důsledku sušení je v nejvyšší pevnosti v tlaku a pevnosti v mez pružnosti v konečné kompresi; za nimi následuje modul lomu a napětí na meze pružnosti v příčném ohybu, zatímco modul pružnosti je nejméně ovlivněn.^[9]

Struktura

Zvětšený průřez ořešáku černého, ukazující cévy, paprsky (bílé čáry) a letokruhy: jedná se o přechod mezi difuzně-porézní a prstencově porézní, s velikostí cévy postupně klesající

Dřevo je heterogenní, hygroskopický, buněčný a anizotropní materiál. Skládá se z buněk a buněčné stěny jsou složeny z mikrofibril z celulóza (40–50%) a hemicelulóza (15–25%) impregnováno lignin (15–30%).^[15]

V jehličnatých nebo měkké dřevo druhy jsou dřevěné buňky většinou jednoho druhu, tracheidy Výsledkem je, že materiál má mnohem jednotnější strukturu než většina tvrdá dřeva. V jehličnatém dříví nejsou žádné nádoby („póry“), jako je tomu například u dubů a jasanů.

Struktura tvrdých dřev je složitější.^[16] O schopnost vodit vodu se většinou stará plavidla: v některých případech (dub, kaštan, jasan) jsou poměrně velké a výrazné, v jiných (jírovec, topol, vrba ) příliš malý na to, aby byl vidět bez ruční čočky. Při diskusi o těchto lesích je zvykem je rozdělit do dvou velkých tříd, prstencově porézní a difuzně porézní.^[17]

U druhů s kruhovými póry, jako je popel, kobylka černá, katalpa, Kaštan, jilm, hickory, moruše a dub,^[17] větší cévy nebo póry (jak se nazývají průřezy cév) jsou lokalizovány v části růstového prstence vytvořené na jaře, čímž tvoří oblast více či méně otevřené a porézní tkáně. Zbytek prstenu, který se vyrábí v létě, je tvořen menšími nádobami a mnohem větším podílem dřevěných vláken. Tato vlákna jsou prvky, které dodávají dřevu pevnost a houževnatost, zatímco nádoby jsou zdrojem slabosti.^{[Citace je zapotřebí ]}

V lesích s difúzní porézností jsou póry rovnoměrně velké, takže schopnost vést vodu je rozptýlena po růstovém kruhu, místo aby byla shromažďována v pásu nebo řadě. Příklady tohoto druhu dřeva jsou olše,^[17] lípa,^[18] bříza,^[17] jírovec, javor, vrba a Populus druhy jako osika, topol a topol.^[17] Některé druhy, jako např vlašský ořech a třešeň, jsou na hranici mezi dvěma třídami a tvoří mezilehlou skupinu.^[18]

Earlywood a latewood

V měkkém dřevě

Earlywood a latewood z měkkého dřeva; radiální pohled, růstové prstence těsně od sebe Rocky Mountain Douglaska

V jehličnatých lesích mírného pásma je často značný rozdíl mezi latewoodem a earlywoodem. Latewood bude hustší než ten, který vznikl na začátku sezóny. Při zkoumání pod mikroskopem jsou buňky hustého latexu považovány za velmi hrubostěnné a s velmi malými buněčnými dutinami, zatímco buňky vytvořené jako první v sezóně mají tenké stěny a velké buněčné dutiny. Síla je ve stěnách, ne v dutinách. Čím větší je podíl latexu, tím větší je hustota a síla. Při výběru kusu borovice, kde je důležitým hlediskem pevnost nebo tuhost, je třeba dodržovat hlavní poměrné množství raného a pozdního dřeva. Šířka prstenu není zdaleka tak důležitá jako proporce a povaha latexu v prstenu.

Pokud se porovná těžký kus borovice s lehkým kusem, okamžitě se ukáže, že ten těžší obsahuje větší podíl latexu než ten druhý, a proto vykazuje jasněji ohraničené letokruhy. v bílé borovice mezi různými částmi prstenu není velký kontrast a výsledkem je, že dřevo má velmi jednotnou strukturu a je snadno zpracovatelné. v tvrdé borovice, na druhé straně, latewood je velmi hustý a je hluboce zbarvený, což představuje velmi rozhodný kontrast k měkkému, slámově zbarvenému ranému dřevu.

Nezáleží pouze na podílu latewoodu, ale také na jeho kvalitě. U vzorků, které vykazují velmi velký podíl latexu, může být znatelně pórovitější a vážit podstatně méně než latewood v kusech, které obsahují méně latewoodu. Jeden může posoudit srovnávací hustotu, a tedy do určité míry sílu, vizuální kontrolou.

Dosud nelze poskytnout uspokojivé vysvětlení pro přesné mechanismy určující tvorbu předčasného a pozdního dřeva. Může se jednat o několik faktorů. Přinejmenším u jehličnanů samotná rychlost růstu neurčuje podíl dvou částí prstence, protože v některých případech je dřevo s pomalým růstem velmi tvrdé a těžké, zatímco v jiných je pravdou opak. Kvalita místa, kde strom roste, nepochybně ovlivňuje charakter vytvořeného dřeva, i když není možné formulovat pravidlo, které by jej řídilo. Obecně však lze říci, že tam, kde je zásadní síla nebo snadnost práce, je třeba zvolit dřevo se středním až pomalým růstem.

V lesích s kruhovými póry

Earlywood a latewood v prstencově porézním dřevě (popel) v a Fraxinus excelsior; tangenciální pohled, široké růstové kroužky

V lesích s kruhovými póry je růst každé sezóny vždy dobře definován, protože velké póry vytvořené na začátku sezóny přiléhají k hustší tkáni předchozího roku.

V případě tvrdých dřev s kruhovými póry se zdá, že existuje docela jednoznačný vztah mezi rychlostí růstu dřeva a jeho vlastnostmi. To lze stručně shrnout do obecného tvrzení, že čím rychlejší růst nebo širší kruhy růstu, tím těžší, tvrdší, silnější a tužší dřevo. Toto je třeba si uvědomit, platí pouze pro prstencově porézní dřeva, jako je dub, jasan, ořech a další ze stejné skupiny, a samozřejmě podléhá určitým výjimkám a omezením.

V prstencově porézních lesích s dobrým růstem je to většinou latewood, ve kterém jsou nejsilnější silnostěnná vlákna poskytující pevnost. Jak se zmenšuje šířka prstence, toto latewood se zmenšuje, takže velmi pomalý růst produkuje poměrně lehké, porézní dřevo složené z tenkostěnných nádob a dřevěného parenchymu. V dobrém dubu tyto velké nádoby raného dřeva zabírají od 6 do 10 procent objemu kmene, zatímco u podřadného materiálu mohou tvořit 25% nebo více. Latewood z dobrého dubu je tmavě zbarvený a pevný a skládá se převážně ze silnostěnných vláken, která tvoří polovinu nebo více dřeva. U dubu nižšího je toto latewood výrazně sníženo jak co do množství, tak i kvality. Taková variace je do značné míry výsledkem rychlosti růstu.

Širokokrouhlé dřevo se často nazývá „druhý růst“, protože růst mladého dřeva v otevřených porostech po odstranění starých stromů je rychlejší než na stromech v uzavřeném lese a při výrobě předmětů, kde je síla důležité je zvážit takový materiál z tvrdého dřeva "druhého růstu". To platí zejména při výběru ořechu pro rukojeti a paprsky. Zde je důležitá nejen síla, ale houževnatost a odolnost.^[9]

Výsledky řady testů na hickory provedené americkou lesní službou ukazují, že:

„Pracovní schopnost nebo odolnost proti nárazům je největší u dřeva se širokými kruhy, které má od 5 do 14 kroužků na palec (kroužky o tloušťce 1,8-5 mm), je poměrně konstantní od 14 do 38 kroužků na palec (kroužky o tloušťce 0,7–1,8 mm) ) a rychle klesá z 38 na 47 kroužků na palec (kroužky o tloušťce 0,5–0,7 mm). Pevnost při maximálním zatížení není u nejrychleji rostoucího dřeva tak velká; je maximální se 14 až 20 kroužky na palec ( (kruhy o tloušťce 1,3–1,8 mm) a opět se zmenšuje, protože se dřevo stává těsněji prstencem. Přirozeným dedukcí je, že dřevo prvotřídní mechanické hodnoty vykazuje od 5 do 20 kroužků na palec (kroužky o tloušťce 1,3–5 mm) pomalejší růst přináší horší zásoby. Inspektor nebo kupující hickory by tedy měl diskriminovat dřevo, které má více než 20 prstenů na palec (prstence o tloušťce menší než 1,3 mm). Výjimky však existují, v případě normálního růstu za sucha, v což pomalu rostoucí materiál může být silný a odolný. “^[19]

Vliv rychlosti růstu na vlastnosti kaštanového dřeva shrnuje stejný orgán takto:

„Když jsou prsteny široké, přechod z jarního dřeva na letní je pozvolný, zatímco v úzkých prstencích pružné dřevo náhle přechází do letního dřeva. Šířka jarního dřeva se mění, ale jen málo se šířkou letokruhu, takže že zúžení nebo rozšíření letokruhu je vždy na úkor letního dřeva. Díky úzkým nádobám letního dřeva je bohatší na dřevní hmotu než jarní dřevo složené ze širokých nádob. Proto rychle rostoucí vzorky se širokými prsteny mají více dřevní hmoty než pomalu rostoucí stromy s úzkými kroužky. Protože čím více dřevní hmoty, tím větší váha a čím větší váha, tím silnější je dřevo, musí mít kaštany se širokými kroužky silnější dřevo než kaštany s úzkými kroužky. To souhlasí s přijatým názorem, že klíčky (které mají vždy široké prsteny) poskytují lepší a silnější dřevo než kaštany sazenice, které rostou v průměru pomaleji. “^[19]

V difúzně porézních lesích

V lesích s difúzní porézností není vymezení mezi prstenci vždy tak jasné a v některých případech je pouhým okem téměř (ne-li zcela) neviditelné. Naopak, pokud existuje jasné vymezení, nemusí existovat znatelný rozdíl ve struktuře v růstovém kruhu.

V difúzně porézních dřevinách, jak již bylo uvedeno, jsou nádoby nebo póry rovnoměrně velké, takže schopnost vodit vodu je rozptýlena po celém prstenci, místo aby byla shromážděna v předčasném dřevu. Účinek rychlosti růstu proto není stejný jako v lesích s pórovitými póry a blíží se téměř podmínkám v jehličnanech. Obecně lze konstatovat, že taková dřeva se středním růstem poskytují silnější materiál, než když rostou velmi rychle nebo velmi pomalu. Při mnoha použitích dřeva není hlavním hlediskem celková pevnost. Pokud je oceňována snadnost práce, mělo by být dřevo voleno s ohledem na jeho rovnoměrnost textury a rovnost zrna, což se ve většině případů vyskytne, když existuje malý kontrast mezi latewoodem růstu jedné sezóny a earlywoodem další sezóny.

Monokotové dřevo

Kufry z kokosový ořech dlaň, jednoděložný, v Javě. Z tohoto pohledu se to moc neliší od kmenů a dvouděložný nebo jehličnatý strom

Konstrukční materiál, který svými hrubými manipulačními vlastnostmi připomíná běžné „dvouděložné“ nebo jehličnaté dřevo, produkuje řada jednoděložná rostlina rostliny, a také se jim hovorově říká dřevo. Z nich, bambus, botanicky člen rodiny trávy, má značný ekonomický význam, větší vrcholy se široce používají jako stavební a konstrukční materiál a při výrobě technických podlah, panelů a dýha. Další významnou skupinou rostlin, která vyrábí materiál, který se často nazývá dřevo, jsou dlaně. Mnohem menší význam mají rostliny jako Pandanus, Dracaena a Cordyline. U všech těchto materiálů se struktura a složení zpracovávané suroviny zcela liší od běžného dřeva.

Specifická gravitace

Nejdůležitější vlastností dřeva jako ukazatele kvality dřeva je měrná hmotnost (Timell 1986),^[20] protože se tím určuje jak výtěžek buničiny, tak síla řeziva. Specifická hmotnost je poměr hmotnosti látky k hmotnosti stejného objemu vody; hustota je poměr hmotnosti množství látky k objemu tohoto množství a je vyjádřen v hmotnosti na jednotku látky, např. gramy na mililitr (g / cm³ nebo g / ml). Výrazy jsou v podstatě ekvivalentní, pokud se používá metrický systém. Po zaschnutí se dřevo smršťuje a zvyšuje se jeho hustota. Minimální hodnoty jsou spojeny se zeleným (vodou nasyceným) dřevem a označují se jako základní měrná hmotnost (Timell 1986).^[20]

Hustota dřeva

Hustota dřeva je určena vícenásobným růstem a fyziologickými faktory složenými do „jedné poměrně snadno měřitelné vlastnosti dřeva“ (Elliott 1970).^[21]

Věk, průměr, výška, radiální (kmenový) růst, zeměpisná poloha, místo a podmínky růstu, lesnické ošetření a zdroj osiva do určité míry ovlivňují hustotu dřeva. Lze očekávat variaci. V rámci jednotlivého stromu je variace hustoty dřeva často stejně velká nebo dokonce větší než u různých stromů (Timell 1986).^[20] Změna měrné hmotnosti v rámci kmen stromu může nastat buď v horizontálním nebo vertikálním směru.

Tabulkové fyzikální vlastnosti

V následujících tabulkách jsou uvedeny mechanické vlastnosti dřevin a dřevin, včetně bambusu.

Vlastnosti dřeva:^[22][23]

Bamboo properties:^[24][23]

Hard versus soft

It is common to classify wood as either softwood nebo hardwood. The wood from conifers (e.g. pine) is called softwood, and the wood from dicotyledons (usually broad-leaved trees, e.g. oak) is called hardwood. These names are a bit misleading, as hardwoods are not necessarily hard, and softwoods are not necessarily soft. The well-known balsa (a hardwood) is actually softer than any commercial softwood. Conversely, some softwoods (e.g. tis ) are harder than many hardwoods.

There is a strong relationship between the properties of wood and the properties of the particular tree that yielded it.^{[Citace je zapotřebí ]} The density of wood varies with species. The density of a wood correlates with its strength (mechanical properties). Například, mahogany is a medium-dense hardwood that is excellent for fine furniture crafting, whereas balsa is light, making it useful for Modelka building. One of the densest woods is black ironwood.

Chemie

Chemical structure of lignin, which makes up about 25% of wood dry matter and is responsible for many of its properties.

The chemical composition of wood varies from species to species, but is approximately 50% carbon, 42% oxygen, 6% hydrogen, 1% nitrogen, and 1% other elements (mainly vápník, draslík, sodík, hořčík, žehlička, a mangan ) by weight.^[25] Wood also contains síra, chlór, křemík, fosfor, and other elements in small quantity.

Aside from water, wood has three main components. Cellulose, a crystalline polymer derived from glucose, constitutes about 41–43%. Next in abundance is hemicellulose, which is around 20% in deciduous trees but near 30% in conifers. It is mainly five-carbon sugars that are linked in an irregular manner, in contrast to the cellulose. Lignin is the third component at around 27% in coniferous wood vs. 23% in deciduous trees. Lignin confers the hydrophobic properties reflecting the fact that it is based on aromatické kruhy. These three components are interwoven, and direct covalent linkages exist between the lignin and the hemicellulose. A major focus of the paper industry is the separation of the lignin from the cellulose, from which paper is made.

In chemical terms, the difference between hardwood and softwood is reflected in the composition of the constituent lignin. Hardwood lignin is primarily derived from sinapyl alcohol a coniferyl alcohol. Softwood lignin is mainly derived from coniferyl alcohol.^[26]

Extractives

Aside from the structural polymers, tj. cellulose, hemicellulose a lignin (lignocellulose ), wood contains a large variety of non-structural constituents, composed of low molecular weight organic compounds, volala extrakční látky. These compounds are present in the extracellular space and can be extracted from the wood using different neutral solvents, jako aceton.^[27] Analogous content is present in the so-called exudate produced by trees in response to mechanical damage or after being attacked by hmyz nebo fungi.^[28] Unlike the structural constituents, the composition of extractives varies over wide ranges and depends on many factors.^[29] The amount and composition of extractives differs between tree species, various parts of the same tree, and depends on genetic factors and growth conditions, such as climate and geography.^[27] For example, slower growing trees and higher parts of trees have higher content of extractives. Generally, the softwood is richer in extractives than the hardwood. Their concentration increases from the cambium do pith. Barks a branches also contain extractives. Although extractives represent a small fraction of the wood content, usually less than 10%, they are extraordinarily diverse and thus characterize the chemistry of the wood species.^[30] Most extractives are secondary metabolites and some of them serve as precursors to other chemicals. Wood extractives display different activities, some of them are produced in response to wounds, and some of them participate in natural defense against insects and fungi.^[31]

Forchem tall oil refinery in Rauma, Finland.

These compounds contribute to various physical and chemical properties of the wood, such as wood color, fragnance, durability, acoustic properties, hygroscopicity, adhesion, and drying.^[30] Considering these impacts, wood extractives also affect the properties of pulp and paper, and importantly cause many problems in paper industry. Some extractives are surface-active substances and unavoidably affect the surface properties of paper, such as water adsorption, friction and strength.^[27] Lipophilic extractives often give rise to sticky deposits during kraft pulping and may leave spots on paper. Extractives also account for paper smell, which is important when making food contact materials.

Most wood extractives are lipophilic and only a little part is water-soluble.^[28] The lipophilic portion of extractives, which is collectively referred as wood resin, contains fats a fatty acids, sterols and steryl esters, terpenes, terpenoids, resin acids, a waxes.^[32] The heating of resin, i.e. destilace, vaporizes the nestálý terpenes and leaves the solid component – rosin. The concentrated liquid of volatile compounds extracted during parní destilace je nazýván essential oil. Distillation of oleoresin obtained from many pines poskytuje rosin a terpentýn.^[33]

Most extractives can be categorized into three groups: aliphatic compounds, terpenes a phenolic compounds.^[27] The latter are more water-soluble and usually are absent in the resin.

• Aliphatic compounds include fatty acids, fatty alcohols and their esters with glycerol, fatty alcohols (waxes) and sterols (steryl esters). Uhlovodíky, jako alkanes, are also present in the wood. Suberin is a polyester, made of suberin acids and glycerol, mainly found in barks. Fats serve as a source of energy for the wood cells.^[28] The most common wood sterol is sitosterol. Nicméně, sitostanol, citrostadienol, campesterol a cholesterol are also observed both in the hardwood and softwood, although in low quantities.^[27]
• Hlavní terpenes occurring in the softwood include mono-, sesqui- a diterpenes.^[28] Meanwhile, the terpene composition of the hardwood is considerably different, consisting of triterpenoids, polyprenols and other higher terpenes. Examples of mono-, di- and sesquiterpenes are α- a β-pinenes, 3-carene, β-myrcene, limonene, thujaplicins, α- and β-phellandrenes, α-muurolene, δ-cadinene, α- a δ-cadinols, α- and β-cedrenes, juniperol, longifolene, cis-abienol, borneol, pinifolic acid, nootkatin, chanootin, phytol, geranyl-linalool, β-epimanool, manoyloxide, pimaral and pimarol. Resin acids are usually tricyclic terpenoids, examples of which are pimaric acid, sandaracopimaric acid, isopimaric acid, abietic acid, levopimaric acid, palustric acid, neoabietic acid and dehydroabietic acid. Bicyclic resin acids are also found, such as lambertianic acid, communic acid, mercusic acid and secodehydroabietic acid. Cycloartenol, botulin a squalene jsou triterpenoids purified from hardwood. Examples of wood polyterpenes are rubber (cis-polypren), gutta percha (trans-polypren), balata (trans-polypren) and betulaprenols (acyclic polyterpenoids).^[27][28] The mono- and sesquiterpenes of the softwood are responsible for the typical smell of borovice les.^[27] Many monoterpenoids, such as β-myrcene, are used in the preparation of příchutě a fragrances.^[28] Tropolones, jako hinokitiol a další thujaplicins, are present in decay -resistant trees and display fungicidal a insecticidal properties. Tropolones strongly bind metal ions and can cause digester corrosion in the process kraft pulping. Owing to their metal-binding a ionophoric properties, especially thujaplicins are used in physiology experiments.^[34] Different other in-vitro biological activities of thujaplicins have been studied, such as insecticidal, anti-browning, anti-viral, anti-bacterial, anti-fungal, anti-proliferative and anti-oxidant.^[35][36]
• Phenolic compounds are especially found in the hardwood and the bark.^[28] The most well-known wood phenolic constituents are stilbenes (např. pinosylvin ), lignans (např. pinoresinol, conidendrin, plicatic acid, hydroxymatairesinol ), norlignans (e.g. nyasol, puerosides A and B, hydroxysugiresinol, sequirin-C), tannins (např. gallic acid, ellagic acid ), flavonoids (např. chrysin, taxifolin, catechin, genistein ). Most of the phenolic compounds have fungicidal properties and protect the wood from fungal decay.^[28] Together with the neolignans the phenolic compounds influence on the color of the wood. Resin acids and phenolic compounds are the main toxic contaminants present in the untreated effluents z pulping.^[27] Polyphenolic compounds are one of the most abundant biomolecules produced by plants, such as flavonoids a tannins. Tannins are used in kůže industry and have shown to exhibit different biological activities.^[30] Flavonoids are very diverse, widely distributed in the rostlina kingdom and have numerous biological activities and roles.^[28]

Použití

Palivo

Wood has a long history of being used as fuel,^[37] which continues to this day, mostly in rural areas of the world. Hardwood is preferred over softwood because it creates less smoke and burns longer. Adding a woodstove or fireplace to a home is often felt to add ambiance and warmth.

Konstrukce

The Saitta House, Dyker Heights, Brooklyn, New York built in 1899 is made of and decorated in wood.^[38]

Wood has been an important construction material since humans began building shelters, houses and boats. Nearly all boats were made out of wood until the late 19th century, and wood remains in common use today in boat construction. Elm in particular was used for this purpose as it resisted decay as long as it was kept wet (it also served for water pipe before the advent of more modern plumbing).

Wood to be used for construction work is commonly known as řezivo v Severní Americe. Elsewhere, řezivo usually refers to felled trees, and the word for sawn planks ready for use is dřevo.^[39] In Medieval Europe dub was the wood of choice for all wood construction, including beams, walls, doors, and floors. Today a wider variety of woods is used: solid wood doors are often made from poplar, small-knotted borovice, a Douglasova jedle.

Kostely v Kizhi, Russia are among a handful of Památky světového kulturního dědictví built entirely of wood, without metal joints. Vidět Kizhi Pogost Více podrobností.

New domestic housing in many parts of the world today is commonly made from timber-framed construction. Inženýrské dřevo products are becoming a bigger part of the construction industry. They may be used in both residential and commercial buildings as structural and aesthetic materials.

In buildings made of other materials, wood will still be found as a supporting material, especially in roof construction, in interior doors and their frames, and as exterior cladding.

Wood is also commonly used as shuttering material to form the mold into which concrete is poured during reinforced concrete konstrukce.

Podlaha

Wood can be cut into straight planks and made into a wood flooring.

A solid wood floor is a floor laid with planks or battens created from a single piece of timber, usually a hardwood. Since wood is hydroscopic (it acquires and loses moisture from the ambient conditions around it) this potential instability effectively limits the length and width of the boards.

Solid hardwood flooring is usually cheaper than engineered timbers and damaged areas can be sanded down and refinished repeatedly, the number of times being limited only by the thickness of wood above the tongue.

Solid hardwood floors were originally used for structural purposes, being installed perpendicular to the wooden support beams of a building (the joists or bearers) and solid construction timber is still often used for sports floors as well as most traditional wood blocks, mosaics a parquetry.

Engineered products

Engineered wood products, glued building products "engineered" for application-specific performance requirements, are often used in construction and industrial applications. Glued engineered wood products are manufactured by bonding together wood strands, veneers, lumber or other forms of wood fiber with glue to form a larger, more efficient composite structural unit.^[40]

These products include glued laminated timber (glulam), wood structural panels (including překližka, oriented strand board and composite panels), laminated veneer lumber (LVL) and other structural composite lumber (SCL) products, parallel strand lumber, and I-joists.^[40] Approximately 100 million cubic meters of wood was consumed for this purpose in 1991.^[3] The trends suggest that particle board and fiber board will overtake plywood.

Wood unsuitable for construction in its native form may be broken down mechanically (into fibers or chips) or chemically (into cellulose) and used as a raw material for other building materials, such as engineered wood, as well as dřevotříska, hardboard, a medium-density fiberboard (MDF). Such wood derivatives are widely used: wood fibers are an important component of most paper, and cellulose is used as a component of some synthetic materials. Wood derivatives can be used for kinds of flooring, for example laminate flooring.

Furniture and utensils

Wood has always been used extensively for nábytek, jako chairs and beds. It is also used for tool handles and cutlery, such as chopsticks, párátka, and other utensils, like the wooden spoon a tužka.

jiný

Further developments include new lignin glue applications, recyclable food packaging, rubber tire replacement applications, anti-bacterial medical agents, and high strength fabrics or composites.^[41]As scientists and engineers further learn and develop new techniques to extract various components from wood, or alternatively to modify wood, for example by adding components to wood, new more advanced products will appear on the marketplace. Moisture content electronic monitoring can also enhance next generation wood protection.^[42]

Umění

Prayer Bead with the Adoration of the Magi and the Crucifixion, Gothic boxwood miniature

Wood has long been used as an artistic medium. It has been used to make sculptures and řezby for millennia. Mezi příklady patří totem poles carved by North American indigenous people from conifer trunks, often Western Red Cedar (Thuja plicata ).

Other uses of wood in the arts include:

• Woodcut printmaking a engraving
• Wood can be a surface to paint on, such as in panel painting
• Mnoho musical instruments are made mostly or entirely of wood

Sports and recreational equipment

Many types of sports equipment are made of wood, or were constructed of wood in the past. Například, cricket bats are typically made of white willow. The baseball bats which are legal for use in Major League Baseball are frequently made of ash wood nebo hickory, and in recent years have been constructed from javor even though that wood is somewhat more fragile. NBA courts have been traditionally made out of parquetry.

Many other types of sports and recreation equipment, such as skis, ice hockey sticks, lacrosse sticks a archery bows, were commonly made of wood in the past, but have since been replaced with more modern materials such as aluminium, titan nebo composite materials jako fiberglass a carbon fiber. One noteworthy example of this trend is the family of golf clubs běžně známý jako woods, the heads of which were traditionally made of tomel wood in the early days of the game of golf, but are now generally made of metal or (especially in the case of Řidiči ) carbon-fiber composites.

Bacterial degradation

Little is known about the bacteria that degrade cellulose. Symbiotic bacteria v Xylophaga may play a role in the degradation of sunken wood. Alphaproteobacteria, Flavobacteria, Aktinobakterie, Clostridia, a Bacteroidetes have been detected in wood submerged for over a year.^[43]

Viz také

Reference

• Hoadley, R. Bruce (2000). Understanding Wood: A Craftsman's Guide to Wood Technology. Taunton Press. ISBN  978-1-56158-358-4.

externí odkazy

• The Wood in Culture Association
• The Wood Explorer: Komplexní databáze komerčních dřevin
• APA - The Engineered Wood Association