Sekce 2.2
Lineární smrštění dřeva podél vláken a napříč vlákny je různé: první hodnotu lze v průměru brát jako 0,1 %. Celkové smrštění přes vlákno je mnohem větší a v radiálním směru je v průměru u jehličnatých druhů 4%, u listnatých druhů – 5%; tangenciální smrštění je dvakrát větší než radiální smrštění.
Objemové smrštění
Objemové smrštění dosahuje v průměru 12-14%. Míra smrštění závisí na plemeni a v rámci stejného plemene na objemové hmotnosti, která se zvyšuje, jak se zvyšuje.
Podobná závislost se vyskytuje u různých hornin (těžké a tvrdé horniny obecně vysychají více než lehké a měkké horniny), zde je však tato závislost méně výrazná. Kromě uvedených faktorů je množství smrštění ovlivněno režimem sušení: čím rychleji schne, tím menší je jeho smrštění.
V poslední době se však hromadí důkazy, že dřevo rychle vysychá. Následně při skladování zvyšuje své smrštění, které postupně dosáhne velikosti smrštění pomalu vysychajícího.
Dřevo západoevropských druhů (podle Nerdlingera) se dělí podle objemového smrštění do následujících skupin:
- silně vysychající druhy – habr, buk, dub, kaštan, jilm, javor, bříza, lípa, olše;
- středně vysychající – tis, borovice, jilm, hrušeň, buxus, osika, ostřice, vrba;
- nízké vysychání – smrk, vejmutovka.
Fenomén smršťování je vysvětlen z pohledu micelární teorie. Při sušení se nejprve odpaří volná vlhkost z dutin uvnitř, což neznamená zmenšení velikosti. Při odstranění vlhkosti z buněčných membrán, kde vyplňuje prostory mezi fibrilami, se fibrily přibližují k sobě, v důsledku čehož se zmenšují velikosti jednotlivých prvků. Protože fibrily jsou orientovány podél vláken pod určitým úhlem k jejich ose a protože voda je uzavřena v podélných vrstvách, tlačí fibrily od sebe, příčné smrštění jednotlivého vlákna bude několik desítekkrát větší než podélné.
Příčné smrštění
Příčné smrštění jednotlivého vlákna dosahuje 30 %, zatímco podélné smrštění je sotva 1 %. Nerovnoměrné smrštění podél vláken v různých případech se vysvětluje různými úhly sklonu fibril. Rozdíl mezi radiálním a tangenciálním smrštěním je vysvětlen vlivem medulárních paprsků a pozdní zóny roční vrstvy. Smrštění paprsků jádra do šířky (v tangenciálním směru) je 4-7krát větší než smrštění ostatních dřevěných prvků (podle Perelyginu); Stejně tak tangenciální smrštění pozdního dřeva je o 1-2 % vyšší než smrštění raného dřeva roční vrstvy.
Oba tyto faktory způsobují zvýšení tangenciálního smrštění. Praktický význam smrštění je velmi velký; zmenšení velikosti při sušení sil při řezání za mokra, aby se umožnilo sušení; u hotových výrobků je nutné učinit opatření, aby se zabránilo změnám vlhkosti a tím i změnám rozměrů dílů.
Smrštění také vysvětluje zvýšení jeho pevnosti při sušení pod bodem nasycení vláken. Nerovnoměrné smrštění v radiálním a tangenciálním směru způsobuje deformaci, tedy změnu tvaru sortimentu. Takže při řezání do camberu si pouze střední deska zachová svůj plochý tvar.
Všechny ostatní desky podléhají příčnému zkroucení. Stejně tak trám čtvercového průřezu s ročními vrstvami umístěnými na konci rovnoběžně se dvěma protilehlými hranami po zaschnutí změní svůj průřez na obdélníkový (nebo lichoběžníkový), kruh se změní na ovál, a když jsou roční vrstvy uspořádány diagonálně se čtverec mění v kosočtverec.
Nesprávné uspořádání vláken (příčné vrstvení) způsobuje podélné prohýbání desky, které nabývá tvaru vrtule (křídla).
K jinému typu podélného zborcení (prohnutí) dochází v důsledku různého smršťování podél vláken jednotlivých zón kmene (podpatkování).
Vlhkost sušeného dřeva by měla být v souladu s vlhkostí okolního vzduchu při obsluze konkrétního výrobku.
Přesušené absorbují vlhkost ze vzduchu a tato schopnost se nazývá absorpce vlhkosti (hygroskopicita). Maximální množství vlhkosti, které může být za daných podmínek absorbováno ze vzduchu, určuje jeho vlhkostní kapacitu a rychlost absorpce za stejných podmínek závisí na vodivosti vlhkosti.
Vlhkostní kapacita této horniny závisí na teplotě a vlhkosti okolního vzduchu. V důsledku toho je dřevo schopno za různých podmínek absorbovat různé množství vlhkosti ze vzduchu, případně dosáhnout tzv. „rovnovážná vlhkost“, kdy vlhkost neabsorbuje ani neodpařuje. Tato závislost je ilustrována diagramy absorpce vlhkosti vytvořenými Chulitským pro borovici, jasan a dub.
Společnost s ručením omezeným “DeCo Vacuum”
DeKo Vacuum Ltd.
2.2. Smrštění dřeva.
Zmenšení lineárních rozměrů a objemu dřeva, když je z něj odstraněna vázaná vlhkost, se nazývá smršťování. Smršťování začíná poté, co obsah vlhkosti dřeva při jakékoli teplotě klesne pod limit nasycení. Snížení obsahu volné vlhkosti dřeva nezpůsobuje jeho smršťování.
Vázaná vlhkost se nachází v buněčných stěnách, hlavně v prostorech mezi mikrofibrilami a částečně uvnitř mikrofibril samotných. Vzhledem k tomu, že mikrofibrily jsou orientovány převážně ve směru podélné osy buňky, vede odstranění navázané vlhkosti ke zmenšení tloušťky stěn buňky a příčných rozměrů buňky. Největší smrštění dřeva by proto mělo být v příčných směrech.
Podélné smrštění, které je způsobeno určitým sklonem mikrofibril, je desítkykrát menší, protože tvoří pouze zlomek hlavní příčné deformace.
V tangenciálním směru přes zrno je smrštění 1,5. 2krát více než u radiálu. Velikost smrštění je přímo závislá na hustotě dřeva – čím vyšší je obsah buněčných stěn na jednotku objemu (t.j. čím více je v daném objemu dřeva vázané vlhkosti), tím větší je smrštění. Celkové smrštění časných a pozdních zón v radiálním směru se ukazuje být podstatně menší než tangenciální smrštění.
Anizotropie smršťování ve směru příčném k vláknu je zajištěna tím, že hustší pozdní zóny ročních vrstev dřeva se smršťují více než rané. Více vysychající pozdní zóny stahují k sobě buňky raných zón a hlavně určují míru smrštění celého dřeva v tangenciálním směru. V radiálním směru je hodnota smrštění dřeva rovna váženému průměru mezi smrštěním rané a pozdní zóny. Smršťování je také ovlivněno jemnou strukturou dřeva na buněčné úrovni.
Listnaté stromy se vyznačují větším rozvojem dřeňových paprsků. V buněčných stěnách medulárních paprsků jsou mikrofibrily nasměrovány v relativně malém úhlu k jejich délce. Podélné smrštění dřeňových paprsků je tedy minimálně 2x menší než příčné. Velké smrštění medulárních paprsků podél šířky vysvětluje nárůst tangenciálního smrštění ve srovnání s radiálním smrštěním u dřevin.
Mezi anizotropií smršťování a elastickými vlastnostmi dřeva existuje inverzní vztah. Ve směru největší tuhosti je smrštění nejmenší.
Při plném nebo maximálním smrštění Ymax rozumět zmenšení délkových rozměrů nebo objemu dřeva při odstranění veškeré vázané vlhkosti. Proto založit Ymax Vlhkost dřeva musí být snížena z hranice nasycení na nulu. Naměřené zmenšení velikosti (objemu) vzorku souvisí s velikostí (objemem) vzorku na jeho hranici nasycení a vyjadřuje se v procentech. Vzorec pro výpočet úplného vysušení je:
kde amax — velikost (objem) vzorku na hranici nasycení, mm (mm 3 ); A — velikost (objem) vzorku v absolutně suchém stavu, mm (mm3).
Celkové smrštění domácích dřevin je, %: v tangenciálním směru 6; v radiálním 10; podél zrna 3. 5. Celkové objemové smrštění je v rozmezí 0,1-0,3%. Pro výpočet deformace vlhkosti je nutné mít součinitel smrštění, který určuje velikost smrštění při poklesu obsahu vázané vlhkosti ve dřevě o 1 %.
Existuje přímá úměra mezi smrštěním a ztrátou vázané vlhkosti. Koeficient smrštění se vypočítá pomocí vzorce s přesností 0,01 % na procento vlhkosti dřeva:
kde 30 je průměrná hodnota meze nasycení, %.
Smršťování dřeva se bere v úvahu při řezání kmenů na desky (přídavky na smrštění), při sušení řeziva, dýhy atd. Přípustné hodnoty pro smrštění řeziva vyrobeného z jehličnatých dřevin upravuje GOST 6782.1-75.
Tabulka 2.1. (str. 20). Coeff. smrštění K Y (čitatel) a otok K P (jmenovatel) dřeva.