Bronteus


Přejdi na obsah

O dřevu

Dřevo - přehled základních vlastností


Jiří Souček

Dřevo je organický materiál rostlinného původu. Největší podíl jeho skladby zaujímá celulóza (cca 42%), dále hemicelulózy (cca 26%) a lignin (cca 25%). Zbytek tvoří acetyl (cca 2%) (pozn. redakce: acetyl je součástí hemicelulóz), popeloviny (0,3 %), škroby a tuky (cca 1,8%), bílkoviny (cca 1%), třísloviny (cca 0,1%), pryskyřičné látky (cca 1,6%) a ve stopovém množství barviva, alkaloidy, glykosidy a ostatní složky.

Dřevo je anizotropní materiál. V různých směrech má různé vlastnosti, protože obsahuje tzv. vlákna. Ve skutečnosti se jedná o 1 až 8 mm dlouhé buňky. Tato vlákna jsou rostlá přibližně rovnoběžně. Hodně fyzikálních vlastností dřeva (navlhavost, sesychavost, mechanické vlastnosti, elektrická, tepelná a akustická vodivost, vzhled dřeva, zpracovatelnost …) se v závislosti na směru k vláknům liší, proto je třeba hodnoty těchto vlastností vždy doplnit údajem o vztahu k vláknům. Je-li vlastnost udávána kolmo na směr vláken užívá se značka: z, je-li udávána rovnoběžně se směrem vláken, značí se:y

Jednou z hlavních fyzikálních vlastností dřeva je jeho vlhkost. Vlhkostí dřeva rozumíme podíl obsahu vody v něm. Podíl ostatních složek dřeva označujeme souhrnným názvem sušina. Dřevo je materiálem hygroskopickým. Má tendenci uchovávat svoji vlhkost v rovnovážné poloze a ta je závislá na vlastnostech (zejména vlhkosti a teplotě) okolí. Protože uvedené vlastnosti okolí jsou proměnné, mění se i vlhkost dřeva. Na vlhkosti dřeva závisí hodně jeho dalších vlastností, a proto by při určování jejich hodnot neměl chybět ani údaj o vlhkosti. Ztrácí-li dřevo vlhkost, sesychá (zmenšuje své rozměry). V případě, že dřevo navlhá, absorbuje do sebe vlhkost ze svého okolí, bobtná (své rozměry zvětšuje). Střídavému sesýchání a bobtnání se říká pracování dřeva. (Pozn. redakce: dřevo bobtná a sesychá pouze při změnách vlhkosti v intervalu od absolutně suchého dřeva do bodu nasycení vláken - vlhkost dřeva, při které jsou buněčné stěny nasycené vodou, ale v lumenech voda není - cca 30%. Nad touto hranicí se již rozměry dřeva nemění - pouze se naplňují či vyprazdňují lumeny buněk.)

Typickou veličinou, která se s vlhkostí mění je hustota. Hustota běžně používaných druhů dřeva pohybuje se od 800 kg.m-3 (smrk, borovice) do 1100 kg.m-3 (švestka, habr) v syrovém stavu. Při vlhkosti w=13% (procentický podíl hmotnosti vlhkosti ve vzorku a hmotnosti celého vzorku - vlhkosti a sušiny) od 480 kg.m-3 (smrk, borovice) do 800 kg.m-3 (švestka, habr). Numericky nebo pomocí grafů lze hustotu přepočítávat pro různé vlhkosti. To je důležité například při projekci nejrůznějších konstrukcí. V případě extrémně nepříznivých podmínek se může hmotnost navržené konstrukce zvýšit či snížit až o desítky procent.

Suché dřevo je výborný tepelný izolant. Jeho měrná tepelná vodivost závisí na vlhkosti a tedy i hustotě (objemové hmotnosti). Tepelná vodivost dřeva má velký význam při stavbě obytných budov. Uvážíme-li, že smrkové řezivo tloušťky 8 cm (z, při vlhkosti w=10%) izoluje tepelně stejně jako cihlová zeď tlustá 67 cm, je zřejmé, že vhodným využitím dřeva lze efektivně nahradit jiné materiály. S rostoucí vlhkostí se ale izolační vlastnosti dřeva zhoršují (z, při vlhkosti w= 25% má stejné řezivo tepelnou vodivost o polovinu větší, při w=50% je tepelná vodivost více než dvojnásobná). Výhodou dřeva je, že se v běžné praxi nemusí počítat s jeho tepelnou roztažností (při teplotách nad 0°C). Při zvýšení teploty totiž dřevo ztrácí vlhkost a sesychá.

Před rozvojem komponentů na bázi kovů, plastů a keramiky bylo dřevo, jakožto snadno dostupný materiál, hojně používáno v elektrických rozvodech. Z impregnovaného dřeva byly vyrobeny skříně rozvaděčů, sloupy nadzemního vedení, pojistky i jiné součástky. Asi nejdůležitější elektrickou vlastností dřeva je jeho odpor. Elektrický odpor dřeva je nejmenší ve směru jeho vláken (např. 4,2.1010 W.cm - bříza, y, w= 8,2%). Napříč vláken je asi dvacetkrát větší (např. 8,6.1011 W.cm - bříza, z, w= 8%). Odpor se zvyšuje s objemem pórů ve dřevě a s přibývající vlhkostí klesá. Elektrický odpor též klesá se zvyšující se teplotou a s napouštěním dřeva solemi kovů. Impregnací se elektroizolační vlastnosti dřeva podstatně mění. Dřevo (suché) má dobré dielektrické vlastnosti, ale poměrně malou elektrickou pevnost. Tyto elektrické vlastnosti lze vhodně využít při jeho sušení.

Akustické vlastnosti dřeva mají veliký význam pro výrobu hudebních nástrojů, akustické úpravy místností nebo při výrobě zvukotěsných barier. I přes obrovské možnosti a výsledky moderní techniky se nepodařilo některé akustické vlastnosti dřeva plnohodnotně nahradit.

Dřevo má dobré mechanické vlastnosti. Pevnost a pružnost dřeva je ovlivněna směrem vláken, směrem letokruhů, vlhkostí, hustotou, teplotou, vadami a poškozením, kvalitou předchozího zpracování a pochopitelně druhem dřeva. Za pevnost považujeme míru největšího napětí, které materiál snese a při tom se neporuší. Podle druhu namáhání se rozeznává pevnost v ohybu, tlaku a smyku. Z hlediska většiny mechanických vlastností vykazuje dřevo ve srovnání s jinými častěji používanými materiály srovnatelné, v mnohých případech lepší parametry.

Z technického hlediska jsou negativními vlastnostmi dřeva jeho vady. Nejrozšířenějšími vadami dřeva jsou suky. Suky jsou části větví s vlastními letokruhy obrostlé dřevem. Dále se ve dřevě často vyskytují nejrůznější trhliny způsobené buď při jeho růstu (mrazové, dřeňové), nebo při další úpravě (výsušné). Dále rozeznáváme vady tvaru kmene, vady struktury dřeva, zapaření (změna normální barvy na hnědou až fialovou), vady způsobené houbami, cizopasníky nebo poraněním kmene.

Poměrná množství prvků v sušině tuzemského dřeva jsou přibližně takováto:
uhlík: 50%            dusík: 0,04 až 0,2%
vodík: 6%             popeloviny: 0,2 až 0,6%
kyslík: 43%

Ve dřevě dochází též k nežádoucím změnám vlivem koroze. V tomto případě je korozí míněna každá nežádoucí změna tělesa počínající na jeho povrchu účinkem chemických nebo fyzikálně chemických činitelů. Ke změnám dochází působením atmosféry (odvětrávání, borcení, praskání, uvolňování ze spojů), působením chemikálií (bobtnání, rozklad, rozvlákňování). Celkově je ale dřevo vůči chemikáliím poměrně odolné. Proti slabším roztokům kyselin a solí je dokonce odolnější než litina nebo ocel.

Výhřevnost dřeva závisí na jeho vlhkosti, protože všechna voda ve dřevě obsažená se při spálení odpaří. Na tuto přeměnu vody (kapalné) na páru se spotřebuje část energie vzniklá spálením sušiny. Výhřevnost sušiny se u všech druhů dřev pohybuje od 17,5 MJ.kg-1 do 22 MJ.kg-1. Při běžné vlhkosti (w=25%) klesá tato výhřevnost na hodnoty kolem 15 MJ.kg-1. Bod zápalnosti, tj. nejnižší teplota, na kterou se musí dřevo zahřát aby se samovznítilo, je mezi 330 a 470°C, ale bod vzplanutí, tj. nejnižší teplota, při níž se ve dřevě vyvine tolik plynů, že se vzduchem vytvoří směs, která se přiblížením k plameni vznítí, je pouze 180 až 275°C.

Dřevo je snadno dostupná a obnovitelná surovina. Může být využíváno jako plnohodnotná náhrada řady dražších surovin. V současné době nejsou jeho možnosti v dostatečné míře využívány.

Číselné hodnoty uvedené v článku jsou pouze průměrné. Individuální hodnoty mají vzhledem k variabilitě vlastností dřeva určitý rozptyl (10 - 15%) kolem těchto průměrných hodnot. Skutečná čísla závisí na řadě faktorů a podmínkách, ve kterých dřevo vyrůstá, proto je třeba brát uvedená čísla pouze orientačně.

Literatura:

Kafka E.: Dřevařská příručka. SNTL Praha, 1989.



Zpět na obsah | Zpět na hlavní nabídku