1. Noţiuni despre plantele producătoare de lemn. Părţile constitutive (elementele de structură) ale arborilor de foioase şi răşinoase. Valoarea practică şi domeniul de utilizare în

Industria lemnului a elementelor constitutive ale arborilor.Se cunosc plante lemnoase şi nelemnoase. Cele lemnoase sînt alcătuite din celule care

conţin lignină – substanţă organică care măreşte rezistenţa mecanică şi stabilitatea plantelor. După forma şi mărimea lor plantele lemnoase sunt divizate în: arbori, arbuşti, subarbuşti şi liane lemnoase. Din punct de vedere al valorificării industriale prezintă valoare arborii, iar în ultimul timp şi arbuştii. Valorificarea industrială se referă, în special, la tulpina arborilor care se debitează în cherestea sau furnire, iar în unele cazuri şi rădăcina acestora din care se taie furnire (de exemplu, rădăcina de nuc). În ultimul timp pentru fabricile de plăci din aşchii şi plăci fibrolemnoase, crăcile reprezintă o materie primă preţioasă.

Plantele lemnoase care produc lemn se înmulţesc prin seminţe. După aspectul şi învelişul seminţelor, forma şi aspectul frunzelor se disting două grupe mari de plante lemnoase: răşinoase şi foioase. Din punctul de vedere botanic răşinoasele se numesc gimnosperme, ele î-şi găsesc arealul în regiunile temperate a globului. Foioasele se numesc angiosperme şi sunt răspîndite pe întreaga suprafaţă a globului.

Răşinoasele sînt plante lemnoase care se înmulţesc prin seminţe descoperite. Arborii sau arbuştii au frunze persistente în formă de ace, iar fructele lor sunt solzoase, purtate de conuri, din care cauză se mai numesc şi conifere.

Dintre răşinoasele răspîndite în zona noastră, prezintă interes economic şi silvicultural: molidul, bradul, pinul, laricea, duglasul şi tisa. Lemnul de molid şi brad este cel mai mult solicitat de mediul industrial, datorită calităţilor distinctive de care dispune ca material lemnos. El este solicitat la fabricarea cherestelei pentru mobilă, uşi, ferestre, în construcţii în calitate de elemente de rezistenţă, instrumente muzicale, placaje şi, mai ales, în industria de fabricare a celulozei şi a hîrtiei.

Foioasele sînt plante lemnoase cu semînţe învelite într-un fruct cu frunzele căzătoare şi mai late, din care cauză au căpătat denumirea de foioase. Foioasele au răspîndire foarte extinsă şi cuprind, atît plantele lemnoase, cît şi plantele ierboase (anuale). Principalele specii de foioase răspîndite în zona noastră sînt: fagul, stejarul, nucul, plopul, ulmul, salcia, teiul, paltinul, frasinul, aninul etc. Examinînd structura propriu-zisă a lemnului diferitor specii lemnoase, se constată că în structura acestuia există unele elemente comune, însă există şi elemente foarte diferite de la o specie la alta. Arborii sînt formaţi din două părţi principale: rădăcină şi tulpină.

Rădăcina fixează arborele în sol şi extrage substanţele hrănitoare necesare arborelui. Ea este formată din mai multe ramificaţii şi reprezintă circa 5 ÷ 25 % din volumul arborelui. Rădăcinile de dimensiuni mari din anumite specii, de exemplu nucul, se pot valorifica prin debitare în furnire estetice. Din rădăcinile unor specii lemnoase se pot extrage răşini şi alte substanţe chimice necesare industriei.

Tulpina este partea aeriană vizibilă a arborelui în picioare Ea este alcătuită din două părţi principale: trunchiul şi coroana. Trunchiul este partea tulpinii care se dezvoltă de la nivelul solului pînă la coroană şi are rolul de a conduce seva brută şi seva elaborată (produsă).

Coroana este partea superioară a tulpinii arborelui, alcătuită din crăci, ramuri, frunze, flori şi fructe. In frunze are loc asimilaţia clorofiliană, în urma căreia se formează seva elaborată. Pentru valorificarea industrială reprezintă interes, în mod deosebit, forma şi dimensiunile trunchiului care se prelucrează în semifabricate şi diferite produse. Crăcile pot

1

fi valorificate ca lemn de foc, iar în ultimul timp sînt destinate prelucrării pentru fabricile de plăci din aşchii şi plăci din fibre de lemn. Coaja, frunzele, unele deşeuri sau, în unele cazuri în întregime arborii şi arbuştii, pot fi prelucraţi pentru obţinerea unor substanţe chimice sau farmaceutice.

Coaja este stratul exterior al trunchiului, crăcilor şi ramurilor. Proporţia ei variază între 5 şi 15 % din volumul total, fiind mai mare la arborii cu diametre mai mici al trunchiului şi scăzînd la arborii cu diametre mari. Proporţia de coajă este mai mare la răşinoase, stejar şi mai redusă la paltin, mesteacăn, fag şi carpen. Din coajă se extrag substanţe tanante, iar în ultimul timp coaja este prelucrată industrial pentru obţinerea unor plăci din aşchii termo- şi fonoizolatoare.Frunzele reprezintă 2 ÷ 5 % din volumul total al arborilor. Din ele se pot obţine unele uleiuri, substanţe chimice şi farmaceutice, făină biostimulatoare pentru creşterea animalelor, iar în cazul frunzelor de dud acestea sînt utilizate pentru creşterea viermilor de mătase.

2. Structura macroscópica a lemnului. Clasificarea metodelor de examinare a structurii microscopice a lemnului. Secţiunile principale ale lemnului, si caracteristica acestora sub

aspectul elementelor anatomice, care le determină.

Lemnul utilizat in industrie si constructii este furnizat de trunchiul arborilor, care reprezinta cca 50 ÷ 90% din volumul acestora. Lemnul din radacini si craci nu se deosebeste fundamental de acela al trunchiului. Fiind produsul unui organism vegetal, lemnul reprezinta un material cu compozitie chimica complexa, eterogen si anizotrop, format din celule de natura diferita, grupate si dispuse intr-o ordine particulara fiecarei specii, dar reprezentind o seama de modificari determinate de variatia conditiilor de trai din timpul unei vieti destul de indelungate.Pentru identificarea arborilor din padure sau in perioada vegetativa se pot analiza urmatoarele elemente:

-aspectul, culoarea si structura cojii;-marimea,forma si aspectul frunzelor pe cele doua fete;-aspectul,forma si marimea mugurilor. Datorită neomogenităţii, structura, aspectul şi proprietăţile lemnului diferă în funcţie de

cele trei secţiuni principale care se pot executa prin trunchi: secţiunea transversală, făcută perpendicular pe axa longitudinală a trunchiului, in aceasta sectiune inelele anuale apar ca niste elemente de forma circulara, pe sectiune transversala a unui trunchi razele medulare apar ca niste linii sau benzi radiale subtiri, avind un luciu si culoare diferita de lemnul inconjurator. secţiunea radială, longitudinală, care trece prin axa trunchiului, inelele anuale arata ca niste fisii paralele, lemnul timpuriu si tirziu reprezentind o separare clara, pe sectiunea radiala, la unele specii, razele medulare apar sub forma de oglinzi. secţiunea tangenţială, făcută perpendicular pe rază şi tangentă la inelul annual, inelele anuale arata ca niste conuri cu laturile elicoidale, in sectiunea longitudinala tangentiala, razele medulare apar taiate transversal ca linii drepte sau umflate la mijloc, devenind fusiforme sau lenticulare.

2

Secţiunile principale ale lemnului, A – transversală; B – radială; C – tangenţială.

În secţiune transversală, trunchiul prezintă de la exterior către interior următoarele zone concentrice principale scoarţa, cambiul şi lemnul (partea lemnoasă).

Identificarea macroscopica a lemnului consta in determinarea speciei din care provine epruveta de lemn ce se examineaza, examinarea facindu-se cu ochiul liber sau cu o lupa cu puterea de marire de 10 ÷ 15 x, astfel ca imaginea marita sa nu difere ca elemente aduse in cimpul vizual de aceea vazuta direct cu ochiul liber. Deoarece proprietatile lemnului difera de la o specie forestiera la alta, identificarea speciei lemnului sau cel putin a genului acesteia constituie o problema de o importanta majora nu numai taxonometrica ci si pentru comertul si utilizarile lemnului. Pentru identificarea lemnului se tine seama, numai de caracterele lemnului, nu si de cele ale scoartei, fructelor, frunzelor, mugurilor.., care servesc la identificarti botanice.

Clasificarea metodelor de examinare a structurii microscopice a lemnului .Lucrările de microscopie constituie o tehnică deosebită, necesitînd preparate speciale şi

instrumente de execuţie şi de examinare. Pentru a putea examina lemnul cu ajutorul microscopului este necesar să se execute secţiuni transparente de circa 10 mm, cu grosime, pe cele trei secţiuni principale. Executarea secţiunilor se face cu o lamă, brici de micros copie sau microtom. Proba de lemn din care urmează să se execute preparatele microscopice trebuie să fie din lemn verde sau să fie tratat special prin fierbere lentă în apă sau în apă cu anumite substanţe (2 ÷ 4% hidrat de sodiu, acid acetic glacial, alcool şi glicerina etc). Tratamentul ce se aplică depinde de specia lemnoasă şi de umiditatea sau starea sănătăţii lemnului. Secţiunile ce se execută trebuie să aibă o grosime uniformă şi să cuprindă cel puţin un inel anual, pentru a putea examina toate elementele anatomice. Pentru ca secţiunea să se execute uşor şi să aibă continuitate, suprafaţa probei din care se execută preparatul se umezeşte permanent cu apă sau cu alcool, folosindu-se o pensulă cu păr foarte fin.

Secţiunea rezultată la tăiere este preluată cu pensula şi pusă iutr-un vas cu alcool. In vederea examinării, secţiunile microscopice sînt bine spălate în alcool, se aleg secţiunile cele mai reprezentative, acestea se aşază pe o lamă de sticlă, cu o picătură de soluţie Apathy, sau balsam de Canada (pentru preparate provizorii se poate folosi glicerina), acoperindu-se cu o lamelă de sticlă foarte subţire pentru fixare. Pentru eliminarea aerului şi a celorlalte substanţe din celule, preparatul se încălzeşte lent la flacăra unei lămpi de spirt, iar cu ajutorul unor ace spatulate se apasă uşor şi uniform pe lamelă pînă se elimină surplusul de substanţă şi se asigură lipirea uniformă a lamelei. Preparatele microscopice, care pot conţine secţiuni transversale radiale sau tangenţiale, se examinează la un microscop cu diverse puteri de mărire sau pot fi fotografiate.

3

A

aA

B

C

Examinarea Microscopica a Lemnului Examinarea microscopică a lemnului şi a elementelor anatomice ale acestuia se face în mai multe, scopuri:

- pentru cunoaşterea modului de asociere a elementelor anatomice şi stabilirea structurii fiecărei specii în parte, a tipurilor de elemente anatomice, mărimii acestora, proporţiei şi repartiţiei în arbore, alcătuirii fiecărei element anatomic şi caracterelor specifice pe elemente şi specii, aceste elemente se corelează cu proprietăţile fizico-mecanice şi chimice ale lem-nului şi înlesnesc cunoaşterea fenomenelor biochimice care au loc în celula lemnoasă;

- determinarea studierii caracterelor elementelor anatomice pentru completarea şi precizarea mai în detaliu a celor macroscopice, în scopul identificării precise a unor specii sau studierea elementelor unor probe ce nu pot fi examinate macroscopic pentru identificare;

- studiul unor substanţe de încrustare în peretele celular, a modului cum au pătruns în lemn unele substanţe de impregnare sau a stadiilor de pătrundere şi depreciere a lemnului de către unele microorganisme etc.

Pentra studiul microscopic al lemnului şi identificarea acestuia este necesară o cunoaştere a tuturor elementelor anatomice, a caracterelor specifice ale acestora pe fiecare specie, în cazul cînd examinarea microscopica se face în paralel cu studiul macroscopic, identificarea este mai uşoară, fiindcă anumite caractere se pot completa sau preciza mai uşor. Cînd se efectuează studii numai pe preparate microscopice, identificarea precisă a unor specii se poate face cu uşurinţă folosind chei pentru identificarea microscopică a lemnului, întocmite pe acelaşi principiu ca şi cheile de identificare macroscopică, în cele ce urmează se prezintă un exemplu de cheie de identificare microscopică mult restaînsă, pentru a putea urmări elementele anatomice prezentate şi a cunoaşte modul de lucru. Pentru lucrările practice de laborator, aceste chei sînt mult mai complexe.

3. Structura macroscópica a lemnului. Caracteristica elementelor anatomice ale lemnului: ,coarţa (coaja moartă sau ritidomul), cambiul, albumul, duramenul, razele medulare.

Datorită neomogenităţii, structura, aspectul şi proprietăţile lemnului diferă în funcţie de cele trei secţiuni principale care se pot executa prin trunchi: secţiunea transversală, făcută perpendicular pe axa longitudinală a trunchiului; secţiunea radială, longitudinală, care trece prin axa trunchiului; secţiunea tangenţială, făcută perpendicular pe rază şi tangentă la inelul anual.

În secţiune transversală, trunchiul prezintă de la exterior către interior următoarele zone concentrice principale scoarţa, cambiul şi lemnul (partea lemnoasă).

Structura macroscopică a lemnului.1 – scoarţă (coajă moartă sau ritidomul); 2 – cambiul; 3 – alburn; 4 – duramen; 5 – raze medulare; 6 – maduva.

4

Scoarţa (coaja) este ţesutul exterior al trunchiului, care înveleşte lemnul protejându-l. Ocupă un volum de 7 ÷ 30 % din volumul arborelui şi este alcătuită din ritidom şi liber.Ritidomul este partea moartă exterioară a scoarţei care are rolul de a apăra trunchiul de acţiunea agenţilor fizici sau biologici din mediul exterior. În funcţie de specie, ritidomul poate fi neted sau poate prezenta crăpături, brăzdări sau poate fi desprins în diferite moduri. Liberul este partea vie a scoarţei care se găseşte spre interiorul trunchiului. Se dezvoltă anual din cambiu şi este alcătuit din vase, fibre liberiene şi ţesuturi de parenchim. Scoarţa se îndepărtează la prelucrarea lemnului, doar cea a anumitor specii beneficiind de o valorificare superioară. Astfel, din coaja stejarului se extrag substanţe tanante, iar din cea a arborelui de chinină se obţin diferite substanţe medicinale.

Cambiul este un ţesut generator, format dintr-un singur strat de celule situat între scoarţă şi lemn, care determină creşterea în grosime.Celulele care alcătuiesc acest ţesut au proprietatea de a se multiplica în mod continuu în timpul perioadei de vegetaţie a arborelui, dând naştere în fiecare an, spre interior, la ţesuturi care formează liberul.

Lemnul este o grupare de ţesuturi de structură complexă, care constituie cea mai mare parte din volumul trunchiului, al ramurilor şi al rădăcinilor, fiind totodată şi cea mai valoroasă parte. În secţiune transversală, lemnul prezintă, de la exterior către interior, următoarele trei zone concentrice principale: alburnul, duramenul şi măduva.

Alburnul este zona de la exterior a trunchiului cu ţesut rar, cu umeditate ridicată, obişnuit de culoare deschisă (gălbui-albicioasă), prin care se face circulaţia ascendentă a sevei brute. Ocupă un volum mai mic sau mai mare în raport cu volumul întregului trunchi în funcţie de specie, vârsta arborelui şi condiţiile climatice.

Duramenul sau lemnul matur este o zonă interioară situată după alburn, formată prin procesul de duramnificare a alburnului. Din punct de vedere fiziologic duramenul este inactiv, el servind numai pentru rezistenţa arborelui. Formarea sa începe la diferite vârste cuprinse între 3 ÷ 5 ani la salcâm şi 30 ÷ 55 de ani la stejar. Duramenul prezintă un ţesut dens, rezistent, puţin permeabil la lichide şi cu proprietăţi fizico-mecanice superioare alburnului. Grosimea şi culoarea duramenului variază după specie, vârstă, locul secţiunii etc. De exemplu, la speciile de foioase duramenul este mai dezvoltat decât la cele de răşinoase. De asemenea, la anumite specii precum: stejarul, nucul, ulmul, laricele etc. duramenul are o culoare distinctă de cea a alburnului, iar la altele (fag, tei, molid etc.) cele două zone nu pot fi diferenţiate cu ochiul liber, apelându-se în acest caz la analize chimice.

Măduva este partea din mijloc a tulpinii, situată central sau excentric, formată din ţesut de parenchim, afânat, moale, deosebită în general de lemnul înconjurător şi prin culoare.În secţiune transversală măduva se prezintă în variate forme (circulară, ovală, triunghiulară, pentagonală etc.). În mod obişnuit măduva poate fi de culoare albicioasă, alb-verzuie, alb-roşcată, alb-cenuşie, alb-brun deschis, gălbuie, galben-roşcată, roşiatică, roşie-brună, brună, brun-verzuie, cenuşiu deschis, negricioasă etc. Diametrul măduvei variază de la o specie la alta, de la câteva fracţiuni de milimetru până la 10 ÷ 12 mm şi chiar mai mult. Dintre speciile cu măduvă foarte dezvoltată pot fi menţionate socul, oţetarul, iar dintre cele cu măduva foarte mică, ienupărul, mesteacănul, tisa, ienupărul etc.În jurul măduvei se grupează primele formaţiuni de lemn primar. Măduva împreună cu lemnul primar se numeşte canal medular şi reprezintă 0,001 ÷ 0,003 % din trunchi. Măduva este lipsită de valoare şi se înlătură în procesul de debitare. În afara elementelor menţionate, în secţiunea transversală prin trunchi mai pot fi observate: inelele anuale şi razele medulare.

Razele medulare sunt linii radiale foarte subţiri de culoare şi luciu diferite de masa 5

lemnoasă înconjurătoare. În număr mic, razele medulare late şi cele înguste conferă un aspect deosebit suprafeţei, crescând valoarea estetică a produsului, ele pornesc din măduvă sau dintr-un inel anual şi se continuă până la scoarţă, deoarece au rolul de a conduce şi îmagazina substanţele nutritive primite de la frunze şi, totodată, de a conduce apa din lemn către scoarţă. În număr mic, razele medulare late şi cele înguste conferă un aspect deosebit suprafeţei, crescând valoarea estetică a produsului, în schimb, prezenţa în număr mare a razelor medulare late înrăutăţeşte proprietăţile mecanice ale lemnului.

Pe sectiune transversala a unui trunchi razele medulare apar ca niste linii sau benzi radiale subtiri, avind un luciu si culoare diferita de lemnul inconjurator. In sectiunea longitudinala tangentiala, razele medulare apar taiate transversal ca linii drepte sau umflate la mijloc, devenind fusiforme sau lenticulare.

4. Examinarea structurii macroscopice a lemnului. Scopul şi valoarea practică a examinări structurii macroscopice a lemnului. Identificarea principalelor indici a structurii macroscopice

a lemnului. Metode, epruvete, tehnici şi proceduri.

Datorită neomogenităţii, structura, aspectul şi proprietăţile lemnului diferă în funcţie de cele trei secţiuni principale care se pot executa prin trunchi secţiunea transversală, făcută perpendicular pe axa longitudinală a trunchiului; secţiunea radială, longitudinală, care trece prin axa trunchiului; secţiunea tangenţială, făcută perpendicular pe rază şi tangentă la inelul anual.

În secţiune transversală, trunchiul prezintă de la exterior către interior următoarele zone concentrice principale scoarţa, cambiul şi lemnul (partea lemnoasă).

Identificarea macroscopica a lemnului consta in determinarea speciei din care provine epruveta de lemn. Ce se examineaza, examinarea facindu-se cu ochiul liber sau cu o lupa cu puterea de marire de 10 ÷ 15 x, astfel ca imaginea marita sa nu difere ca elemente aduse in cimpul vizual de aceea vazuta direct cu ochiul liber. Deoarece proprietatile lemnului difera de la o specie forestiera la alta, identificarea speciei lemnului sau cel putin a genului acesteia constituie o problema de o importanta majora nu numai taxonometrica ci si pentru comertul si utilizarile lemnului. Pentru identificarea lemnului se tine seama, numai de caracterele lemnului, nu si de cele ale scoartei, fructelor, frunzelor, mugurilor.., care servesc la identificarti botanice. Astfel drept criterii pentru identificarea macroscopica se iau in consideratie:

1- caracterele structurii lemnului care se destig cu ochiul liber sau cu lupa: alburnul si duramenul, inelele anuale, lemnul timpuriu si tirziu, razele medulare, porii, canalele rezenifere, maduva, zonele de fibre si zonele de parenchin lemnos, desenul si textura; 2-unele proprietati fizice si mecanice: luciul, culoarea, gustul, mirosul, duritatea, greutatea si eventual fizibilitatea. Greutatea se apreciaza in limitele perceperii cu mina si mai ales prin raportul dintre diferite lemne, iar duritatea prin simpla apasare cu unghia;

3-unele defecte caracteristice (nodurile sau petele medulare) cind acestea prin marime, forma, fregventa si culoarea constituie un factor destinctiv.

Proprietatile fizico-mecanice constituie caractere auxiliare in lucrarile de identificare a lemnului deoarece in aceeasi specie ele variaza in limite destul de largi iar unele se modifica in timp. In lucrarile de identificare a speciei se folosesc asa numitele ‚’’chei de identificare’’, intocmite dupa mai multe principii care pe baza caracterelor lemnului

6

prezentate mai sus permit separarea lemnelor in grupe din ce in ce mai restrinse, pina la gen sau specie, incepind de la caracterele cele generale pina la cele specifice, de amanunt. Cheile de identificare utilizate in mad fregvent sunt cele dicotomice. Ele sunt eficiente in lucrarile care se refera la un numar restrins de specii si se caracterizeaza prin aceea ca au o singura intrare, respectiv un singur criteriu initial. Aceste chei se bazeaza pe principiu prezentarii in antiteza a caracterelor comune unor specii sau a unor grupuri de specii si prin eliminarea caracterelor nespecifice lemnului ce se examineaza. Operatia caracterelor lemnului se poate referi la prezenta sau apsenta unui caracter, spre exemplu: cu canale rezinifere-fara canale rezinifere; cu pori(vase)-fara pori ...; sau la aspectele specifice ale caracterilor considerate, spre exemplu: cu porii asezati inelar- cu porii imprastiati; cu raze medulare late - cu raze medulare inguste, lemn moale lemn tare... Cheile bazate pe acest principiu se desfasoara prin bifurcare repetata si folosesc numere de intrare in cheie si de iesire, care fac trimiterea la un alt caracter. Prin alegerea succesuva a pozitiei care cuprinde caracterele speifice elemnului ce se examineaza se ajunge la un criteriu final caracteristic speciei din care face parte proba examinata, sau speciilor care nu pot fi deosebite din punctele de vedere considerate.De aceea, la sfirsitul unei ramuri din lantul dicotomic poate sa apara o specie sau mai multe specii.

Epruvete- Pentru identificarea macroscopica a lemnului se folosesc epruvete de forma prizmatica; cu baza un triunghi, confectionata din lemn sanatos fara defecte. Deoarece structura lemnului din triunghi, craci si radacina difera intr-o oarecare masura, se recomanda ca epruvetele sa fie debitate din trunchi, aceasta fiind materialul folosit curent in constructii si industrie. Epruvetele trebuie sa cuprinda cele 3 sectiuni plane principale transversala, radiala, tangentiala. Identificarea macroscopica se bazeaza in primul rind pe caracterele structurii ce se observa pe sectiunea transversala. Pentru evedentierea tuturor caracterelor macroscopice existente se cere ca sectiunile epruvetei sa fie foarte netede, ca ceea ce se realizeaza taind lemnul cu un briceac, bisturiu sau cu o dalta foarte bine ascutite. Taieturile cele mai bune se obtin dintr-o singura miscare a cutitului , tinind lama acestuia inclinata cu un unghi potrivit, care rezulta din 2, 3 incercari. Nu se recomanda folosirea epruvetelor cu suprafete aspre, obtinute prin taierea cu pinze dintate sau netezite cu hirtie de slefuit, deoarece nu se pot distinge caracterele structurii lemnului si uneori examinatorul lipsit de experienta poate fi chiar indus in eroare de urmele pregatirii suprafetelor in acest fel.

5. Examinarea structurii macroscopice a lemnului. Inelele anuale. Determinarea caracteristicilor inelelor anuale sub aspectul elementelor anatomice, care le formează (lemn

timpuriu, lemn târziu).

Prin observarea macroscopică a lemnului masiv, în formă rotundă sau prelucrată, se disting: zone de coloraţie diferită (sau de umidităţi diferite, la lemnul proaspăt coborît), creşterile anuale, unele ţesuturi sau chiar unele elemente anatomice. Toate aceste părţi din construcţia lemnului determină proprietăţi şi particularităţi specifice acestui material. ALBURN-DURAMEN-LEMN MATUR în interiorul trunchiului tuturor arborilor, de la

o anumită vîrstă, lemnul se diferenţiază în zone deosebite prin culoare, umiditate, conţinut chimic etc. La foarte multe specii, zona interioară este colorată diferit de cea exte-rioară, de regulă mai închis. Această parte a lemnului poartă denumirea de duramen (sau lemn perfect). In partea periferică a trunchiului arborilor, culoarea lemnului rămîne deschisă, zona respectivă fiind denumită alburn. Sub aspect fiziologic, zona interioară a

7

arborelui este formată ţesuturi cu celule moarte, cu excepţia unor celule parenchimatice, care pot să întreţină unele reacţii biochimice, pe cînd ţesuturile din zona exterioară a arborelui sînt mai active fiziologic. La unele specii, diferenţierea coloristică nu se remarcă, însă apare o diferenţiere cauzată de umiditate. De regulă, lemnul din interiorul unor specii de arbori se prezintă mai lipsit de umiditate decît cel din zona periferică şi poartă denumirea de lemn matur. In cadrul acestor două grupe de specii (cu duramen şi cu lemn matur) pot să apară unele particularităţi, determinate de asemenea de diferenţa în umiditate -în cazul arborilor în picioare.Astfel, la unele specii cu duramen (pin, larice,tisă), limita între lemnul mai puţin umed din duramen şi cel mai umed din alburn coincide cu limita de separaţie coloristică. La alte specii(la ulm), între alburnul mai umed şi duramenul cu umiditate mai mică se află un inel de lemn, necolorat, dar cu umiditatea mai scăzută decît în alburn. La multe specii din grupa celor cu duramen (stejar, castanul bun, salcîm, cireş etc.) nu se remarcă o deosebire prea mare de umiditate între duramen şi alburn. Speciile cu lemnul uniform colorat, fără duramen, în afara prezenţei tipice de lemn matur, menţionat mai înainte, prezintă, de asemenea, cîteva cazuri de repartiţie a umidităţii lemnului din arborii în picioare. Astfel, lemnul de brad şi molid din zona centrală a părţii superioare dintr-o tulpină este în general mai uscat (lemn matur). Pe de altă parte, lemnul de brad din partea inferioară a tulpinii se prezintă cu umiditatea variabilă, în secţiune transversală, cu un inel mai puţin umed şi altul umed. Alte specii din această grupă (fag, arţar, tei) prezintă o mică variaţie a conţinutului de umiditate — între partea centrală şi periferică a tulpinii - sau această variaţie este incertă (la mesteacăn, carpen, anin). Situaţia relatată poate suferi abateri în foarte multe cazuri de la un sezon de vegetaţie la altul. Astfel, la lemnul de fag , încadrat prin clasificarea de mai sus în subgrupa lemnelor cu uşoară variaţie a conţinutului de umiditate, în secţiunea transversală a tulpinii, această stare survine vara, în timpul sezonului de vegetaţie activă, pe cînd în timpul iernii, diferenţa de umiditate este mare, lemnul din interiorul arborelui fiind mai uscat decît partea, periferică . Ca atare, situaţia expusă mai sus, cel puţin pentru foioase, este orientativă.La unele specii (fag, frasin, mesteacăn, arţar), care normal nu au duramen, pot să apară coloraţii centrale, avînd de cele mai multe ori forme neregulate. Procesul de formare a duramenului se numeşte duramenificare. Fenomenul duramenificării lemnului este de natură fiziologică şi bio-chimică foarte complexă. Membranele celulelor şi spaţiile intercelulare sînt umplute de substanţe duramenice secretate de celulele parenchimatice. Aceleaşi substanţe se aglomerează şi în celulele parenchimatice care le-au secretat, sub formă de adevărate precipitate. La multe specii (la salcîm), vasele din partea centrală a tulpinii se umplu de tile în proporţie mai mică sau mai mare. Numai cu totul general se poate arăta că începutul duramenificării se produce la vîrsta arborilor cuprinsă între 10 şi 20 de ani. S-au observat însă foarte multe excepţii: de exemplu, la pin, duramenificarea începe între 30 şi 35 de ani, iar la frasin între 50 şi 70 "de ani. La bradul duglas de la noi din ţară, după cercetările noastre , duramenificarea începe în jurul vîrstei de 15 ani. Lemnul din duramen are unele proprietăţi fizice, mecanice şi chimice deosebite de lemnul din alburn. în general, este ceva mai greu în stare absolut uscată (excepţie la plopi). De asemenea, unele proprietăţi mecanice sînt superioare lemnului din alburn, Conţinutul chimic al lemnului din duramen la unele specii se deosebeşte mult de cel din alburn, nu atîţ în componenţii principali (celuloza şi lignina), cît mai ales în componenţii chimici accesorii. Astfel, lemnul din duramenul de stejar conţine circa 9% substanţe tanante, pe cînd alburnul numai 1,1%. Această stare se reflectă în trăinicia naturală mult mai mare a duramenului de stejar faţă de alburn. La

8

răşinoase, lemnul de duramen este mai bogat în răşină decît alburnul. Elementele anatomice din duramen prezintă, de asemenea, unele particularităţi de la specie la specie. Atit alburnul cit si duramenul sunt alcatuite din straturi lemnoase formate succesiv in fiecare an, datorita activitatii cambiului in timpul perioadei de vegetatie. Privite pe sectiunea transversala a trunchiului, ramurilor sau radacinii arborelui, cresterile anuale ale lemnului apar sub forma unor inele concentrice, numite inele anuale. Inelul annual cuprinde in mod normal toate elementele anatomice caracteristice lemnului speciei respective. Cu toate acestea, inelul annual nu este o fortmatie omogena, din cauza elementelor anatomice care nu sunt de acelasi fel si nici de aceleasi dimensiuni.

In cuprinsul inelului anual se desting 2 zone si anume: zona de lemn tipuriu, situate inspre interiorul inelului annual, formata in 1 parte a sezonului de vegetatie, de culoare mai deschisa si mai putin densa decit a 2 zona, cea de lemn tirziu de culoare mai inchisa si mai densa formata in a 2 parte a sezonului de vegetatie. Lemnul tirziu prezinta, in general, proprietati fizico-mecanice superioare, incit continutul de lemn tirziu poate servi ca un indice de calitate pentru anumite utilizari ce se dau lemnului. Proprietatile fizico-mecanice si tehnologica ale lemnului depind de caracteristicile inelelor anuale , astfel ca este necesar ca aceste sa fie exprimate cantitativ. Caracteristicile inelelor anuale pot fi:

1. latimea inelului annual2. regularitatea inelelor anuale3. proportia de lemn tirziu4. proportia de lemn timpuriu.

Pentru determinarea caracteristicilor inelelor anuale ale lemnului din arboreta se folosesc epruvete sub forma de rondele, cu grosimea 10 ÷ 15 cm, taiete din arbori de proba. Daca este necesar ca determinarile sa se faca pe alte sortimente de material (grinzi, rigle), epruvetele vor fi confectionate din probe luate in conformitate cu prevederele STAS 6085-72. In vederea executarii determinarilor fata transversala a epruvetei se netezeste bine prin rindeluire, cel putin pe directia sau directiile in care se fac masurarile. Masurarea latimii inelelor anuale se mai poate face pe probe scoase din arbori cu ajutorul burghiului tubular, daca aceste sint luate in directie radiala, sau pe piese lungi, in cel din urma caz, daca piesele prezinta la capete inele cu latimi vizibile diferite, masurarea latimii inelelor anuale se va face la ambele capete.

6. Proprietăţile fizice ale lemnului caracterizate prin structura macroscópica al acestuia. Desenul lemnului. Elementele anatomice ale lemnului care determină desenul

lemnului. Valoarea desenului lemnului în atribuirea aspectului estetic al acestuia.

Desenul lemnului se datoreaza particularitatilor de structura , in deosebi diferentei dintre lemnul timpuriu si tirziu, conturului inelelor anuale si razelor medulare. Desenul aceluiasi lemn este diferit dupa planul in care s-a sectionat lemnul fata de inelele anuale. Desenele tipice sint cele din sectiunile radiale si tangentiale, ultimile fiind mult mai variate. Alte desene deosebite se obtin prin taierea lemnului dupa alte planuri decit radiale si tangentiale. In practica nu se vorbeste de un desen al lemnului in sectiune transversala. Desene caracteritice prezinta lemnele de rasinoase si cele de foioase cu porii asezati in inel. Desenul pe sectiunea tangentiala se caracterizeaza prin linii curbe, cu contur regulat sau ondulat, prin zonele de lemn tirziu mai dese si mai inchise la culoare decit cele de lemn timpuriu, care la foioase prezinta striatiile datorite vaselor mari taiate longitudinal. Desenul

9

pe sectiunea radiala prin succesiunea benzilor longitudinale de lemn tipuriu si tirziu, deosebite ca densitate, culoare si striatii (la foioase) si prin prezenta razelor medulare in directie transversala, care apar ca benzi sau solzi de culoare diferita de restul lemnului si mai lucioase („oglinzi”). Desenele cele mai frumoase, datorita variatei formei liniilor, suprafetelor si culorilor, se obtin din lemn cu fibra neregulata ( fibra creata), cu noduri foarte mici ( ochi ), provenite din muguri dorminzi, cu excrescente mari si neregulate sau cu vine de culori diferite. In general, anomaliile de structura coduc la desene mai decorative. Cele mai apreciate sint: mazarat sau „ochi de pasare” ( paltin, ulm, frasin); dungat (stejar, rasinoase, ulm); moarat(cu ape) la (par, abanos); ondulat (nuc, salcim, paltin). Pentru unele specii, desenul lemnului poate servi drept criteriu de identificare a speciei.

7.Proprietăţile fizice ale lemnului caracterizate prin structura macroscópica al acestuia. Textura lemnului. Elementele anatomice ale lemnului care determină textura

lemnului. Valoarea texturii lemnului în atribuirea aspectului estetic al acestuia.In literatura de specialitate, textura este definită diferit, dar sensul acestor definiţii

este aproximativ acelaşi. Alţi autori definesc textura fie prin dimensiunile elementelor anatomice, fie prin raportul dintre lăţimea zonei lemnului tîrziu şi lăţimea totală a inelului anual, în general se poate considera că textura este acea stare a lemnului care rezultă din luarea în considerare a mărimii elementelor anatomice, a proporţiei în care participă la structura lemnului şi a modului cum ele se asociază în ţesuturile lemnului. In vorbirea curentă, textura exprimă modul cum apare o suprafaţă oarecare a lemnului obţinută prin prelucrare (transversal, radial, tangenţial, cilindric, conic sau sferic), adică modul cum apar grupate elementele anatomice ale lemnului şi desenele pe care acestea le determină pe suprafaţa prelucrată în diferitele secţiuni enumerate mai sus. Unele lemne apar cu suprafeţe uniforme, altele cu desene distincte, neuniforme, unele specii au o textură regulată, altele neregulată, unele lemne oferă secţiuni fine, altele aspre, unele au o textură expresivă, clară, alte le confuză etc.Se pot distinge două grupe mari de texturi: şterse sau uniforme şi expresive sau

neuniforme.Lemnele care au textura ştearsă (uniformă) nu permit distingerea elementelor anatomice.

In general, la astfel de lemne, dimensiunile elementelor anatomice sînt mici, iar pereţii celulelor au grosimea egală şi elementele anatomice sînt uniform repartizate în întreaga masă a inelului anual. O deosebire dintre lemnul tîrziu si cel timpuriu nu poate fi făcută.

La lemnele cu textură expresivă, elementele anatomice se disting cu uşurinţă, în fiecare secţiune ele apărînd într-un fel diferit. In general, la aceste lemne se observă distinct limita inelelor anuale, iar în interiorul acestora, lemnul timpuriu şi lemnul tîrziu. Lemnul este cu textură neomogenă, în general arătînd mari diferenţe la prelucrarea cu unelte mecanice, pe diferitele secţiuni. In lemnele cu textură expresivă, spre deosebire de cele cu textură ştearsă, apar desene distincte şi caracteristice fiecărei secţiuni.La lemnele cu textura fină, elementele anatomice sînt uniforme ca mărime (mai ales

grosimea membranelor celulare) şi egal împrăştiate în masa inelului anualLemnele cu textura aspră se caracterizează prin elemente anatomice inegale (mai ales

grosimea membranelor celulare), împrăştiate inegal în masa inelului anual (prezintă,aglomerări, zone de fibre, de vase etc). Demarcaţia între inelele anuale este categorică, porii sînt mari, la pipăit lasă o senzaţie de aspru şi apar neregularităţi pe suprafaţa netezită (şlefuită), care trebuie umplute cu ocazia lustruirii.După gradul de fineţe, simţită prin pipăit, speciile forestiere se pot clasifica astfel:

10

-lemne cu textură foarte fină: merişorul, tisa, mahonul etc; -lemne cu textură fină: paltinul, nucul, carpenul etc;-lemne cu textură semifină: aninul, mesteacănul, teiul, fagul etc;-lemne cu textură aspră: stejarul, ulmul, castanul bun etc.

In raport cu diferitele texturi pe care le prezintă, lemnul unor specii este mai apreciat decît al altora, din punctul de vedere al întrebuinţării(de exemplu, pentru creioane se preferă lemnul cu textură fină: teiul,ş.a.).Textura mai poate servi şi la identificarea speciilor.

Textura, definită prin aspectul macroscopic al mărimii, aşezării, proporţiei şi dispoziţiei elementelor anatomice, poate fi fină, mijlocie sau grosolană.La foioase criteriul de apreciere a texturii îl prezintă mărimea comparativă a elementelor de structură anatomică.

8. Examinarea structurii macroscopice a lemnului. Razele medulare. Clasificarea razelor medulare. Identificarea razelor medulare în cele 3 secţiuni principale ale lemnului. Valoarea

razelor medulare, ca elemnt anatomic, la constituirea desenului şi texturii lemnului.

Razele medulare sunt linii radiale foarte subţiri de culoare şi luciu diferite de masa lemnoasă înconjurătoare. Ele pornesc din măduvă sau dintr-un inel anual şi se continuă până la scoarţă, deoarece au rolul de a conduce şi înmagazina substanţele nutritive primite de la frunze şi, totodată, de a conduce apa din lemn către scoarţă. În număr mic, razele medulare late şi cele înguste conferă un aspect deosebit suprafeţei, crescând valoarea estetică a produsului, în schimb, prezenţa în număr mare a razelor medulare late înrăutăţeşte proprietăţile mecanice ale lemnului. Pe sectiune transversala a unui trunchi razele medulare apar ca niste linii sau benzi radiale subtiri, avind un luciu si culoare diferita de lemnul inconjurator. In sectiune longitudinala radiala, razele medulare apar ca benzi de inaltimi diferite (de la 0,2-160 mm si mai mult), asezate transversal pe inelele anuale. In sectiunea longitudinala tangentiala, razele medulare apar taiate transversal ca linii drepte sau umflate la mijloc, devenind fusiforme sau lenticulare.

Clasificarea razelor medulare dupa:A. Dupa amplasare :

Raze medulare primare- care pornesc din primul inel annual; Raze medulare secundare- pornesc din celelalte inele.

B. Dupa latime: Raze medulare late, vizibile cu ochiul liber in toate sectiunile(stejar, fag) Raze medulare inguste, vizibile cel putin in sectiunea transversala si radiala( tei, paltin) Raze medulare foarte inguste, vizibile doar in sectiunea radiala sau nevizibile cu ochiul liber, abia distincte cu lupa (mesteacan)

C. Dupa structura : Raze medulare simple Raze medulare false sau compuse.

Razele medulare atribuie lemnului un aspect estetic, cu deosebire in sectiunea radiala. Lemnul cu multe raze medulare, mai ales late, se despica usor. Caracterele razelor medulare( marimea, culoarea, luciul, numarul) servesc drept criteriu de baza pentru indentificarea speciei lemnului.Pe sectiunea radiala, la unele specii, razele medulare apar sub forma de oglinzi. Acestea dau un aspect foarte placut texturii si desenului lemnului ( stejar, paltin, platan) ridicind valoarea estetica a acestora.

11

9. Defecte şi anomalii ale lemnului brut (lemnului rotund). Clasificarea defectelor şi anomaliilor. Influenţa defectelor şi anomaliilor şub aspectul valorificării lemnului brut la

debitarea acestuia.Randamentul la prelucrarea mecanică a lemnului şi calitatea produselor pot fi

influienţate mult de unele defecte sau anomalii ale lemnului. Prin anomali sau defecte ale lemnului se înţeleg neregularităţi ale structurii sau compoziţiei chimice normale, care aduc modificări proprietăţilor lemnului şi posibilităţilor de utilizare ale acestora. Anomaliile şi defectele lemnului, în general, contribuie la scădrea valorii lemnului şi foarte rar unele anomalii şi defecte prin aspectul lor pot ridica valorea lemnului. Datorită unor factori exteriori compoziţia chimică a lemnului suferă unele modificări ceea ce determină apariţia unor alteraţii. Defectele lemnului pot aparea şi în timpul manipulării şi prelucrării acestora. Cunoaşterea acestor defecte este absolut necesară pentru a se interveni în vederea eliminării sau ameliorării unora dintre ele în operaţiile de debitare în cherestea sau la prelucrarea acestor asortimente. Influienţa defectelor asupra proprietăţilor fizico-mecanice şi chimice ale lemnului şi mai ales influienţa negativă sau pozitivă a lor asupra calităţii produselor realizate face ca defectele lemnului să steie la bază sertării şi clasificării sortimentelor de lemn şi chiar a multor produse.

Defectele lemnului rotunt si sortimenteleCondiţiile în care se dezvoltă arborii, natura speciilor, tratamentele aplicate, natura şi specificul solului etc. pot contribui la apariţia a numeroase defecte la lemnul rotund încă de la stadiul de puiet, dezvoltindu-se pînă la maturizarea arborelui.Defectele şi anomaliile cel mai frecvent întîlnite la lemnul brut pot fi clasificate astfel:

-defecte de formă ale sortimentelor de lemn rotund ; -defecte de structură ale lemnului;-noduri;-crăpături;-găuri şi galerii de insecte sau alţi vătămători animali;-coloraţii şi alteraţii;-depuneri anormale;-diverse.

Principalele defecte şi anomalii ale lemnului rotund sînt enumerate şi definite în STAS şi ele trebuie cunoscute de toţi factorii care concură la producerea şi utilizarea lemnuluiFregventa defectelor se apreciaza prin indicece de fregventa ce se poate calcula prin

formula :

unde: FD - este indicele de fregventa pentru defectul luat in consideratie; N D - numarul de defecte de acelasi tip; L – lungimea piesei in (m).Gravitatea defectelor indica starea de sanatate a arborelui ce se sorteaza;Marimea defectelor se exprima deupa : lungimea ,latimea inaltimea sau adincimea , dupa caz;

Pozitia defectelor poate fi apreciata dupa zona in care sunt amplasate defectele respective, centrala, la capete sau grupate intro zona a arborelui.

Constatarea defectelor se face visual, masurarea acestora se face cu rigla gradate si cu lupa forestiera iar determinarea defectelor se face cu ajutorul unor relatii matematice

12

simple. Crapaturile şi influienţa lor asupra prelucrării lemnului - la debitarea bustenilor cu crapaturi se inregistrează pierderi mari şi rezulta sortimente de calitate inferioara.

Clasificarea crapaturilor:A. Dupa forma si directie :

Crapaturile pe suprafata travsversala de la capete: dupa raza, dupa conturul inelelor anuale Crapaturi pe suprafata rotunda (periferica) alemnului: drepte sau elicoidale.B. Dupa gradul de patrundere in lemn sau dimensiuni : Crapaturi pe suprafata transversala a capetelor: strapunse(cind trec de la o margine la alta a suprafetei rotunde a lemnului), raspindite (cind ajung numai la o margine a suprafetei rotunde ale lemnului) Crapaturi pe suprafata laterala a lemnului: fisuri, cu latimea pinala 0,5 mm si adincimea pina la 5 mm, crapaturi superficiale cu latimea de 0,5-1,0 mm si adincimea 5-10 mm.C. Dupa origine : “ cadranura”- crapaturi ce se produc in timpul vietii la arborii batrini; “rulura”- crapaturi inelare; “ gelivura”- crapaturi provocate de geruri; Crapaturi provocate de paratrasnet la arborii in piciore dupa un plan radial sau elicoidal; Crapaturi provocate de rasina(de regula la speciile de lemn de rasinoase).

Utilizarea rationala a lemnului cu defecte.În vederea utilizarii rationale a lemnului cu defecte, trebuie sa se tina cont de

urmatoarele aspecte: - rezistenţa lemnului la tractiune este dependenta si de unele defecte importante, ca:

noduri, crapaturi, etc. de aceea, lemnul ce prezinta asemenea defecte nu va fi utilizat în constructia unor elemente supuse tractiunii, ci pentru cele supuse eforturilor de compresiune;

- piesele supuse la încovoiere vor fi alese din cele cu mai putine defecte, iar in cazul existentei lor, nu vor fi situate în treimea mijlocie a lungimii piesei, de asemenea, eventualele noduri se vor afla în zonă ce se comprimă în timpul încovoierii piesei;

- pentru piesele supuse la compresiune paralela, conicitatea sortimentelor rotunde este avantajoasa fata de forma cilindrica sau prelucrata, în condiţiile aceleeasi sectiuni minime.

Defectele de formă ale trunchiului şi influienţa lor asupra prelucrării lemnului:a) curbura trunchiului:- randament scăzut din cauza pierderilor la debitare (se obţin piese

de cherestea cu dimensiuni reduse şi se pierde material la tivire); - sortimentele de cherestea obţinute au fibrele neparalele cu axa lor, iar prin uscare se

produc crăpături sau deformări ale acestora; - în cazul derulării buştenilor cu curburi se produc pierderi însemnate, pînă la celindrarea

acestora. b) însăbierea trunchiului: - cînd curbura este mare, aceasta zonă trebuie înlăturată, reprezentînd o însemnată pierdere de material;

c)conicitatea trunchiului: - randamentul scăzut la debitare în cherestea sau derulare; - obţinerea sortimentelor de calitate scăzută.

d) lăbărţarea trunchiului - provoacă pierderi la doborîrea arborilor şi la debitare; – se obţin piese cu fibre înclinate a) canelura trunchiului – cînd aceste caneluri sînt

13

pronunţate cresc pierderile de material, în special la derulare; - la debitarea buştenilor cu canelură rezultă pise de cherestea cu fibră înclinată; - formă sinuoasă a conturului exterior se transmite şi inelelor anuale. b) ovalitatea trunchiului: - provoacă pierderi mari la derulare; - datorită inegalităţii lăţimii inelelor anuale, lemnul este neomogen şi se comportă

diferit în utilizările practice. c) înfurcirea trunchiului : - cînd înfurcirea este mai aproape de bază, lemnul pierde

mult din calităţile sale. Defectele de structură şi influienţa lor asupra prelucrării lemnului

a)excentricitatea : - este însoţită de ovalitate şi inegalitatea lăţimii inelelor anuale, lucru care duce la obţinerea de piese cu rezistenţa scăzută şi cu un potenţial ridicat de deformare şi crăpare;

b) fibra creaţă: - sub aspect estetic, fibra creaţă ridică valoarea calitativă a lemnului, speciile cu acest defect fiind apreciate pentru fabricarea furnirelor estetice (paltin, frasin, nuc, mesteacăn etc).

c) fibra înclinată - rezultă din debitarea buştenilor cu curbură, lăbărţare, conicitate, sau tăierea după un plan înclinat faţă de direcţia fibrelor; - micşorează rezistenţele mecanice ale lemnului; - prin secţionarea fibrelor se obţin suprafeţe aspre, mai greu de finisat.

d)lemn de compresiune: - structura, compozitia chimica şi proprietatile lemnului de compresiune sint mult diferite de ale lemnului normal; - lemnul cu acest defect este mai fragil şi mai putin rezistent la tractiune; - piesele de cherestea cu lemn de compresiune se deformează puternic prin uscare şi uneori crapa.

e)fibra rasucita : - lemnul este de calitate inferioara, se despica şi se prelucrează greu; - rezistenţele mecanice ale pieselor sint mici; - piesele debitate se deformează puternic;

f) fibra inclinata - fibrele fiind orientate in directii diferite, lemnul se prelucrează greu; - prin prelucrare se obţin suprafete aspre;

g)neregularitatea latimii inelelor anuale: - materialul este neomogen şi are o comportare neuniforma la diferite solicitari;

h)inimile concrescute :- lemnul cu inimi concrescute este neomogen, se prelucrează greu şi se deformează puternic. i)nodurile şi influienţa lor asupra prelucrării lemnului- lemnul cu noduri creaza dificultati la prelucrare; - reduc valoarea şi sfera de utilizare a lemnului; - micşoreaza unele rezistenţe ale lemnului.

10. Defecte de formă ale sortimentelor de lemn rotund. Clasificarea defectelor şi anomaliilor de formă ale lemnului rotund.

Defecte de formă. Pentru o utilizare cît mai bună şi cu un randament ridicat, după doborîre şi înlăturarea crăcilor, trunchiul arborelui trebuie să aibă o formă cît mai apropiată de forma unui cilindru, în practică rar se întîlnesc asemenea cazuri. De cele mai multe ori trunchiul are o formă conică sau prezintă numeroase alte defecte.

Curbura este un defect întîlnit la majoritatea arborilor şi constă în devierea curbă a trunchiului de la axa arborelui. Curbura poate fi într-un singur plan, pe toată lungimea, mai multe curburi în acelaşi plan sau curbură în mai multe planuri. Mărimea curburii se exprimă în procente şi reprezintă raportul dintre săgeata maximă şi lungimea a porţiunii curbate. In

14

cazul debitării buştenilor în cherestea, mărimea curburii influenţează negativ randamentul, fie din cauza pierderilor la debitare, fie din cauza obţinerii unor sortimente cu dimensiuni reduse. Sortimentele debitate din buşteni cu curburi au fibrele neparalele cu axa lor, iar prin uscare se produc crăpături sau deformări ale materialului.

Insăbierea este o curbură simplă, care apare la partea de jos a trunchiului, se întîlneşte frecvent la arborii care cresc pe terenuri în pantă, în cazul cînd curbura este mare, această zonă trebuie înlăturată, reprezen-tînd o însemnată pierdere de material.

Conicitateă este descreşterea treptată a trunchiului, începînd de la bază spre vîrf, în unele cazuri această descreştere este foarte pronunţată, fapt care duce la micşorarea randamentului în sortimente debitate. Pentru a stabili conicitatea se face diferenţa între diametrul mare şi diametrul mic, în cm, şi se raportează la lungimea trunchiului măsurat în m. Cînd acest raport este mai mare de 1%, conicitatea se consideră un defect.

Lăbraţarea este îngroşarea anormală la partea inferioară a trunchiului. Acest defect se exprimă prin diferenţa între diametrul de la baza trunchiului şi diametrul măsurat la distanţa de 1 m de la capătul gros. Cînd această lăbărţare este mare, porţiunea respectivă din arbore trebuie înlăturată. Din constatările practice rezultă că la buştenii cu curbură mare, însă-biere sau lăbărţare, sortimentele debitate sînt de calitate mai slabă şi generează ulterior numeroase defecte.

Canelura este vălurarea conturului exterior sau apariţia de denivelări longitudinale pe trunchi, în timpul creşterii. Acest defect se întîlneşte, în special, la carpen, anin, ienupăr, corn, tisă şi brad, Cînd aceste caneluri sînt pronunţate, pierderile de material cresc, în special, la derulare în furnire. Forma sinuoasă a conturului exterior se transmite şi la inelele anuale.

Ovalitatea apare la bază sau pe o porţiune mai mare din trunchi. Secţiunea transversală a arborilor care este, de obicei, rotundă apare cu o anumită ovalitate sub formă de elipsă. Cînd este pronunţată, se consideră defect şi se exprimă, în procente, prin diferenţa mărimii celor două axe raportată la mărimea axei mari. în afară de pierderile de prelucrare, materialul este neomogen şi se comportă diferit în utilizările practice.

Infurcirea este o creştere ce apare la trunchiul principal ce se desparte în două sau trei tulpini, dînd naştere la ramificaţii, care se dezvoltă apoi ca tulpini separate. In zona de înfurcire, lemnul are o structură neuniformă, secţiunea avînd două-trei inimi şi coajă înfundată. Cînd înfurcirea este mai aproape de bază, buşteanul pierde mult din calităţile sale.

11. Defecte şi anomalii de structură ale lemnului brut (lemnului rotund). Clasificarea şi influenţa defectelor şi anomaliilor de structură ale lemnului asupra calităţii pieselor

(sortimentelor) fabricate. Defecte de structură - defectele sau anomaliile de structură sînt cele care apar în

structura anatomică a lemnului. Excentricitatea, apare, în special, ca urmare a înrădăcinării arborilor pe terenuri înclinate,

din care cauză măduva este situată excentric adică este deplasată lateral faţă de centrul secţiunii. Excentricitatea se stabileşte în procente raportînd distanţa dintre centrul secţiunii transversale şi centrul măduvei, la diametrul secţiunii respective. Excrescenţa este o umflătură de formă variată ce apare pe trunchi, o structură neregulată,

avînd uneori în conţinut, noduri de diferite forme. Pentru a afla volumul ocupat se măsoară înălţimea excrescenţei şi proporţia în care excrescenţa cuprinde circumferinţa lemnului rotund.

15

Fibra creaţă se prezintă ca o ondulare în creşterea fibrelor, întîlnită mai ales, la lemnul de paltin şi la lemnul de fag la partea de la baza trunchiului. Lemnul cu fibră creaţă, cum este cel de paltin, este mult apreciat la producerea furnirelor şi a instrumentelor muzicale. Fibra înclinată este o deviere a fibrelor faţă de axa longitudinală, putînd fi cauzată de

înrădăcinarea necorespunzătoare a arborelui, de existenţa unor noduri sau alte defecte. Prezenţa fibrei înclinate creează greutăţi în prelucrarea lemnului, de asemenea, la piesele solicitate la încovoiere reduce mult rezistenţa.Fibra răsucită se datoreşte poziţiei elicoidale a fibrelor în jurul axei arborelui, acestea fiind

paralele între ele. Calitatea lemnului este slabă, se despică şi se prelucrează greu. Defectul se exprimă prin raportul dintre distanţa devierii de la o linie paralelă cu axa piesei şi lungimea considerată, în procente.Neregularitatea lăţimii inelelor anuale apare din cauza unor creşteri anormale ca urmare a

condiţiilor de sol, modului de vegetaţie etc, inelele putînd avea lăţimi foarte diferite, materialul este neomogen şi are o comportare neuniformă. Inimile crescute se formează atunci cînd se dezvoltă două sau mai multe tulpini, conturul

exterior avînd o formă eliptică sau trapezoidală .De cele mai multe ori în interiorul tulpinii se află şi coaja înfundată. La arborii dezvoltaţi normal acest defect se întîlneşte numai în zona de înfurcire sau imediat sub punctul de ramificare.Lemnul de compresiune este o formaţiune anormală de lemn care ia naştere, în special, la

răşinoase (brad, pin, larice) la arborii expuşi la acţiunea vîntului sau la, cei înrădăcinaţi pe pante în partea opusă vîntului sau spre înclinarea terenului au naştere inele anuale mai late, cu celule cu pereţi groşi, colorate mai intens. Forma secţiunii transversale a acestor arbori este, în general, ovală, cu inima excentrică, iar materialul din zona cu lemn de compresiune se umflă şi se contrage mai puternic decît lemnul normal.Coaja înfundată - defecte cu urmări destul de păgubitoare pentru anumite utilizări

date lemnului, mai ales la derulare. Se întilnesc in mod obişnuit împreună cu defecte ca inimi concrescute, deşi coaja înfundată poate lipsi la unii arbori care prezintă inima concrescută. Acest defect este generat de înfurcirea sau de atingerea a două sau mai multe tulpini apropiate, a căror coajă se sugrumă în punctul de contact, zonele cambiale se unesc, iar inelele anuale din anii următori acoperă într-o cămaşă continuă trunchiurile concrescute. Cu timpul, trunchiul comun tinde să ia forma cilindrică obişnuită, prin aceea că inelele cresc mai late în dreptul locului de contact. Cînd între tulpinile concrescute rămîne şi coajă, aceasta, ca şi în cazul precedent, poartă denumirea de coajă înfundată. Apa, pătrunzînd între tulpinile crescute alăturat, poate favoriza apariţia putregaiurilor. Dacă una din tulpini se usucă mai înainte, atunci prin ciotul rămas pătrund in interiorul lemnului ciuperci, carel pot distruge. Prezenţa cojii înfundate duce la micşorarea rezistenţei lemnului la locul respectiv şi constituie adesea locul de plecare al putrezirii acestuia.

La lemnul in picioare crapaturile in urma uscarii se datoresc contragerii foarte puternice a lemnului ca urmare a scăderii umidităţii. Trunchiurile cu acest defect prezintă una sau mai multe crăpături in lungul lor, asemănătoare crăpăturilor provocate de ger, de care se deosebesc prin lipsa crestelor, de o parte şi de alta a deschiderii. Crăpăturile in urma uscarii încep la 2-3 m de la colet şi continuă pe 4-5 m. Se întîlnesc frecvent la arborii tineri de molid, care au crescut prea repede. Arborii cu acest defect se degradează în decursul timpului.

La materialul doborit si sectionat in busteni evident ca vor aparea toate crapaturile

16

care s-au produs anterior doboririi la arborele in picioare. Aceste crăpături se vor transmite în parte şi la materialul debitat şi se pot accentua. De asemenea, pot să apară crăpături noi, provocate de uscarea rapidă a materialului şi de tensiunile interne din material. Aceste crăpături simt apreciate după poxiţia, forma şi mărimea lor. Astfel, se pot naşte crăpături de capăt mergînd pe rază, diametru, după inelul anual, în forma literei V, în trepte, sau crăpăturile apar pe feţele laterale ale buştenilor şi pe materialul debitat. Mărimea crăpăturilor se apreciază după lăţime, adincime şi după gradul de pătrundere raportat la dimensiunile piesei de lemn in cazul materialului debitat. Astfel, avem fisurile - crăpături cu lăţimea maximă de 0.5 mm si adîncimea pînă la 5 mm, fără să depăşească 1/4 din grosimea piesei; crăpăturile superficiale -cele cu lăţimea maximă de 1 mm şi adîncimea pînă la 10 mm, fără să depăşească 1/3 din grosimea piesei; crăpăturile nestrăpunse, care au dimensiuni mai mari ca cele precedente, dar nu ajung de la o faţă la cealaltă a piesei, fiind considerate străpunse cînd trec de la o faţă la alta a piesei.

12. Noduri. Clasificarea nodurilor şi influenţa acestora asupra calităţii lemnului ecrisat sub aspectul proprietăţilor fizico-mecanice ale pieselor din lemn.

Nodurile sunt rezultatul cresterii si dezvoltarii crengilor.Nodurile sunt si ele tot defecte ale lemnului deoarece de ele depinde calitatea lemnului sau

a produsului finit. Nodurile sint parti din craci inglobate in masa lemnului. Pe trunchiul arborelui sau pe busteni cu coarja nodurile se identifica prin ciotul cracii, umflatura de la suprafata in cuprinsul careia se mai vede sau nu sectiunea nodului ori numai printro neregularitate locala acrapaturilor cojilor. Nodurile identificabile numai dupa caracterile de mai sus se numesc noduri ascunse. La rasinoase in general nodurile sint grupate in jurul axei arborelui aproximativ la aceiasi evaluare. Nodurile pe care le prezinta cheresteiaua se clasifica in mai multe tipuri, dupa urmatoarele criterii:

1. dupa forma sectiunii nodurilor pe suprafata piesei in :-nod rotund –nod cu contur curb al carui raport dintre diametru maxim si cel minim este cel mult egal cu doua;

-nod oval - nod cu contur oval al carui raport dintre diametrul maxim si cel minim este mai mare ca doua si mai mic sau egal cu patru;

-nod alungit – a carui raport intre axsa maxima si cea minima este mai mare ca 4.2. Dupa pozitia nodurilor in piesa :- nod pe fata –nod care apare pe fetele pieselor;-nod pe cant- nod care apare pe cantul pieselor; - nod pe muchie – nod care apare pe muchia pieselor ; -nod longitudinal-nod alungit care are diametrul maxim aproape parallel cu axsa

longitudinala a piesei;-nod transversal- nod alungit a carui diametrul maxim este aproximativ perpendicular

pe axa longitudinala a piesei;-nod strapungator –nod care trece de la o fata la altul a piesei ;-nod nestrapungator- nod care apare pe o fat ape un cant sau pe o fata sau pe un cant

al piesei.3. dupa pozitia relative a nodurilor in : -noduri izolate-noduri despuse izolat la

odistanta intre ele egala sau mai mare decit latimea piesei; -noduri grupate-doua sau mai multe noduri rotunde, ovale sau pe muchie, ele produc

aceliasi devieri locale a fibrelor;

17

-noduri musteata – (noduri duble) 2 noduri alungite sau ovale asezate aprocsimativ simetric fata de axsa longitudinala a piesei si care apar pe aceias fata.

4. Dupa gradul de adirenta cu lemnul inconjurator,in:- nod concrescut –nod ale carui inele anuale ecsterioare adera la lemnul inconjurator pe cel 3/4 din perimetrul sectiunei sale ;

-nod partial concrescut – nod ale carui inele anuale ecsterioare adera la lemnul inconjurator pe o lungime cuprinsa intre o patrime si trei patrimi din perimetrul sectiunuii sale;

– nod cazator –nod ale carui inele anuale nu adera la lemnul inconjurator sau adera cel mult o patrime din perimetrul;

–nodurile cazatoare provin din craci uscate si sint inconjurate de obicei de un strat de coarja , de rasina sau de gome.Gaura produsa de nodul cazut se considera ca nod cazator.

5. Dupa gradul de sanatate, integritate si coloratie: - nod sanatos – nod al carui lemn nu prezinta semen de alterare sau putrezire;

-nod vicios- nod al carui lemn este putrezit pe cel mult o treime din suprafata; - nod putred – nod al carui lemn este putrezit mai mult de o treime din suprafata; -nod normal colorat (nod sanatos) de culoare apropiata de alemnului inconjurator ; -nod de culoare inchisa (nod sanatos) de culoare mult mai inchisa decit a lemnului

inconjurator, ajungind pina la negru; -nod crapat-nod concrescut sanatos, cu una sau mai multe crapaturi.6. Dupa marime:- noduri mici- nodurile cu diametru pina la 20 mm; -noduri mijlocii – nodurile cu diametrul cuprins intre 21 – 40 mm; -noduri mari- nodurile cu diametrul cuprins intre 41-60 mm; -noduri foarte mari – nodurile cu diametru peste 60 mm .

Nodurile influenteaza foarte mult calitatea sortimentelor si mai ales rezistenta lor. Rezistenta pieselor debitate este mai redusa cu 25% fata de a lemnului rotund. Rezistenta lemnului este mult diminuata de nodurile cazatoare, nodurile putrede, cele partial concrescute si mai ales de nodurile grupate in vertical. Prelucrarea materialului lemons cu noduri se face mult mai greu decit a lemnului fara noduri.

l3. Alteraţii ale lemnului. Clasificarea alteraţiilor şi cauzele care le provoacă. Impactul alteraţiilor lemnului asupra calităţii acestuia.

Coloraţii şi alteraţii. Coloraţiile şi alteraţiile sînt abateri de la culoarea şi starea normală a lemnului. Aceste defecte sînt provocate de ciuperci, bacterii sau alte cauze şi ele se pot răspîndi în întreaga masă a lemnului sau numai parţial. De cele mai multe ori coloraţia este rezultatul unui fenomen de alterare.Albăstreala- este o coloraţie albăstruie-cenuşie, provocată de acţiunea unor ciuperci, fără a

aduce modificări esenţiale proprietăţilor lemnului.Inima roşie a fagului- este o coloraţie roşu-deschis pînă la brun a părţii centrale a

trunchiului de fag, avînd un contur neregulat. Vasele sînt umplute,se impregnează greu, însă la aburire se obţine o coloraţie uniformă a întregii secţiuni. Acest defect apare la majoritatea arborilor.Inima stelată a fagului prezintă, o coloraţie anormală a părţii centrale a trunchiului de fag,

brună-roşiatică pînă la cenuşie-negri-cioasă, cu contur stelat, delimitat prin linii de culoare închisă, în general reprezentînd un stadiu avansat de alterare.Inima neagră a paltinului- este o coloraţie anormală negricioasă a zonei centrale a unor

18

trunchiuri de paltin, coloraţie care diminuează valoarea sortimentelor lemnoase debitate.Putregaiul – denumirea de putregai se da lemnului ajuns in starea avansata de

descompunere sub actiunea ciupercilor xilofage si se caracterizeaza prin modificarea profunda a culorii, structurii, compozitiei chimice, consistentei si proprietatilor fizice si mecanice ale lemnului. In comformitatev cu standartele noastre, putregaiul se analizeaza din punct de vedere al structurii si al pozitiei,mai ales la sortimentele rotunde(putregaiul exterior si putregaiul interior)Putregaiul fibros- se caracterizeaza prin pastrarea intr-o oarecare masura a structurii

fibroase a lemnului, avind o consistenta moale si culoarea albicioasa, iar putregaiul faramicios prin disparitia structirii fibroase, aparitia de crapaturi care divid lemnul in poprtiuni cubice si prizmatice, care prin apasare se sfarima usor, culoarea fiind in general bruna sau bruna rosietica.Răscoacerea- este un stadiu avansat de alterare a unor specii de foioase (fag, mesteacăn,

carpen, paltin, tei, anin, plop etc.) prin acestuia de către ciuperci xilofage. Lemnul apare albicios, cu linii negricioase neregulate, cu aspect marmorat în acest stadiu, lemnul a intrat într-un avansat grad de alterare, rezistenţele fizico-mecanice fiind mult diminuate.Lunura- este un defect din categoria coloraţiilor anormal şi apare la stejar şi gorun sub

forma unor inele de alburn situate în interiorul duramenului. In cele de mai sus s-au prezentat principalele defecte şi anomalii întîlnite la lemnul rotund, în majoritatea cazurilor acestea avînd efecte negative asupra calităţii şi rezistenţei sortimentelor debitate, a produselor executate şi mai ales, conducînd la o reducere a randamentului de prelucrare.Modul de masurare- Putregaiul interior se exprima cantitativ, la sortimentele rotunde prin

raportul dintre suprafata atacata si suprafata sectiunii transversale sau prin diametrul zonei atatcate si diametrul sectiunii. Putregaiul exterior se exprima prin adincimea de patrundere pe directia radiala sau prin fractiuni din diametru sectiunii transversale si indicarea suprafetei cu putregai. La sortimentele de lemn prelucrat, zonele cu putregai se masoara prin dimensiunile lor: adincimea, latimea , lungimea si suprafata se sxprima fie in unitati absolute, fie in proportie in raport cu dimensiunile respective ale suprafetei piesei pe care sunt dispuse. Rascoacerea se masoara la fel ca putregaiul.

14. Structura microscopică a lemnului. Identificarea principalelor indici a structurii microscopice a lemnului. Metode, epruvete, utilaje şi echipament de laborator utilizate la

studiul microscopic al lemnului.Folosind un microscop obişnuit se poate observa uşor, că lemnul este construit dintr-

un număr considerabil de celule vegetale (elemente anatomice), variate ca formă, mărimre, proporţie a elementelor constitutive, poziţie şi după rolul funcţional, pe care ele le îndeplinesc în cursul vieţii arborelui. Ca elemente cu funcţii fiziologice determinate, celulele lemnoase se nasc, se dezvoltă, suferă transformări ireversibile, iar când funcţiile fiziologice ale acestora încetează, ele mor. Lemnul ca materie primă este format în exclusivitate din celule moarte, alcătuite numai din pereţi sau membranele celulare şi uneori din resturi de conţinut celular, în special din substanţele nutritive de rezervă şi de secreţie. Elementele anatomice ale lemnului se unesc în ţesuturi şi sînt dispuse diferit în dependenţă de specie.

În general, structura lemnului de răşinoase este mai simplă şi uniformă, deosebindu-se foarte mult de structura lemnului de foioase, mai complexă şi mai neregulată Pentru a asigura funcţiile de creştere, nutriţie, conducere şi înmagazinare, susţinere şi rezistenţă la acţiunea factorilor exteriori, celulele lemnoase sînt specializate pe funcţii diferite. În

19

construcţia lemnului celor două grupe de specii – răşinoase şi foioase, întră, atât elemente anatomice complet diferenţiate morfologic, cât şi unele elemente identice sau asemănătoare. După formă se disting două tipuri de celule: prosenchimatice şi parenchimatice, iar după poziţia acestora în arbore: celule longitudinale (verticale) şi cele transversale (orizontale). După formă, celulele prosenchimatice sunt alungite şi înguste, iar celulele parenchimatice sunt de formă izodiametrică sau puţin alungite. O structură caracteristică prezintă unele dicotiledonate exotice, spre exemplu guaiacul, la care elementele anatomice sînt aşezate foarte regulat în straturi orizontale, cu limite uneori bine distincte chiar cu ochiul liber. Asemenea structură a lemnului poartă numele de structură etajată.

Aparatura pentru, efectuarea măsurătorilor.In studiul microscopic al lemnului intervin multe măsurători privind mărimea

elementelor anatomice (diametrul, lungimea, grosimea membranelor) şi a suprafeţelor. Pentru aceasta servesc microscoape prevăzute cu dispozitive speciale. In vederea măsurătorilor liniare (dimensiuni), se folosesc oculare micro-metrice oculare cu micrometre în trepte sau altele, care se adaptează la microscopul obişnuit. La asemenea instrumente de măsură este necesar ca scara şi obiectul micrometric să fie într-un anumit raport de mărime. Ele dau deci valori relative (de raport), încît, pentru obţinerea de valori absolute, fiecare scară trebuie însoţită de tabele de transformare. Dimensiunile (mai ales lungimile de fibre) se mai pot măsura şi cu ajutorul aparatelor de proiecţie desenînd imaginile pe hîrtie. Cunoscînd puterea de mărire a proiectorului, prin măsurarea imaginilor desenate şi recalculate, se obţin mărimile absolute ale obiectului observat. In, acest scop se utilizează oculare grilate respectiv ecrane grilate în pătrăţele, care se intercalează în cîmpul ocularului la nivelul blendei. In prealabil se calculează mărimea unui pătrăţel în cîmpul microscopului, sau se folosesc aşa-numitele „camere numărătoare" fiecare cîmp al „camerei" avînd o suprafaţă determinată, la o anumită putere de mărire. Măsurarea suprafeţelor se mai poate realiza şi prin planimetrarea imaginilor desenate folosind planimetrele obişnuite, tip Amsler. De la caz la caz, se poate aprecia care este procedeul cel mai eficace de aplicat. In tot cazul, operaţiile necesită deosebită atenţie în lucru.

15. Structura microscopică a lemnului. Celula vegetală şi părţile ei componente. Structura peretelui celular şi orientarea fibrelor din straturile componente.

Dezvoltarea plantelor are loc atît în lungime cît şi în grosime. Ea este asigurată în punctele de vîrf de către celulele vii. Celulele vii generează la exterior stratul protector sau epiderma, iar la interior stratul generator procambiul. Procambiul generează spre exterior primele celule de coajă, iar la interior, stratul de lemn. Odată cu formarea primului inel generator se constituie cambiul. Acesta este alcătuit dintr-un strat de celule generatoare care se divid, asigurînd dezvoltarea continuă a lemnului. Durata de formare a unei celule noi este de cca. 48 ore. Proporţia de coajă faţă de cantitatea de lemn generată la răşinoase este de 1/3, iar la foioase de 1/10.

20

Celula nou formată de cambiu este mărginită de o primă membrană, plastică, din celuloză, denumită perete primar sau perete cambial. După ce celula a ajuns la mărimea sa definitivă, peretele primar se îngroaşă prin adăugarea succesivă de straturi noi pe partea sa interioară, formându-se peretele secundar sau peretele de îngroşare. Celulele sânt separate între ele printr-un strat intercelular sau strat de lipire, izotrop, format din lignină şi substanţe de incrustare. Examinarea peretelui celular cu ajutorul microscopului electronic scoate în evidenţă formaţiuni structurale elementare sub formă de fascicule, numite fibrile, constituite din celuloză - polimer organic macromolecular, care serveşte în calitate de materie principală la formarea peretelui celular. Diametrul convenţional al unei fibrile elementare, formate din 30-40 de molecule de celuloză, se află în limita de 3,5-10 nm (nanometri). Gruparea fibrilelor elementare formează elemente structurale noi în formă de panglici cu lăţimea de 10-30 nm, grosimea de 5-10 nm şi lungimea de 3-5 mkm, numite microfibrile, dispunerea diversificată ale cărora, sub diverse unghiuri faţă de axa longitudinală a celulei, formează peretele celular stratificat. Stabilitatea fibrilelor grupare în microfibrile se asigură prin intermediului ligninei, care serveşte ca material de legătură Totodată, polimerul organic macromolecular (celuloza) dispune de rigiditate, asigurată de hemiceluloză – compus organic asemănător cu celuloza, dar cu lungimea lanţului molecular mai redus.

1 – celuloză; 2 – hemiceluloză; 3 – lignină.

21

Structura peretelui celular1 – stratul de lipire intercelular; 2 – peretele primar; 3 – stratul extern;

4 – stratul mijlociu; 5 – stratul intern; 6 -golul celular;

31

2

16. Structura microscopică a lemnului. Elementele de formare a fibrilelor şi microfibrilelor (celuloza, hemiceluloza, lignina).

Folosind un microscop obişnuit se poate observa uşor, că lemnul este construit dintr-un număr considerabil de celule vegetale (elemente anatomice), variate ca formă, mărimre, proporţie a elementelor constitutive, poziţie şi după rolul funcţional, pe care ele le îndeplinesc în cursul vieţii arborelui. Lemnul este constituit in principal din substante organice ce au la baza carbonul 49%, oxigenul 43%, hidrogenul 6%, azotul 0,1% din substante anorganice compuse din diferite oxizi si din oxigen.Substantele organice se impart:

-componenti principali:celuloza, hemiceluloza, lignina care au o pondere ridicata 96% in compozitia lemnului;

-componentii secundari: rasinile, uleiurile eterice, substante tanante, gumele, coloranti, acizi organici si cei grasi,care se gasesc in cantitati mai mici in compozitia chimica a lemnului.

Celuloza – este o polizaharida cu structura macromoleculara care constituie componenta principala a peretilor celulari din plante. Celuloza in tesuturile vegetale se afla sub forma de fibre si are rolul de schelet de ea sunt legati ceilalti componenti, principali si secundari ai lemnului. Se cunosc doua feluri de celuloza extrase din peretii celulari: chimic pura si celuloza tehnica. Proprietatile chimice ale celulozei sunt clasificate in citeva grupe: de distructie, oxidare, substitutie.Celuloza se prezinta sub forma de macromolecule filiforme. Lemnul are un continut de celuloza cuprins intre 50-70% variind in functie de specie, celuloza se intrebuinteaza la fabricarea hirtiei, lacurilor, fibrelor artificiale, alcoolul etilic.

Hemiceluloza-sunt grupuri de polizaharide care insotesc celuloza in peretii celulelor vegetale, cantitatea de hemiceluloza variaza intre 15-27%. Pentozele predomina in lemnul de foioase iar hexozele in cel de rasinoase. Se folosesc la fabricarea hirtiei contribuind practice la ameliorarea suprafetei,conferind in acelas timp suplete, plasticitate si rezistente fizico-mecanice superioare. Un alt domeniu de prelucrare si valorificare a hemecelulozelor este cel al industriei hidrolitice si fermentative unde se poate obtine furfuralul, drojdia furajera si etanolul.

Lignina - este o substanta organica de natura vegetala care impregneaza celulele, fibrele si canalele lemnului, conferindui impermiabilitatea si rigiditatea, se formeaza pe masura imbatrinirii celulelor, odata ce acestea nu se mai inmultesc. Structura chimica a ligninei nu este elicoidala pe deplin, dar se considera ca lignina prezinta un polimer de natura aromatica avind in molecula sa unitatea de structura fenilpropanica. Dupa celuloza, lignina este constituentul cel mai important al lemnului. Lignina are o structura macromoleculara complexa, fiind un compus amorfa. Continutul de lignina din lemn este de 26-29% la speciile de rasinoase, si de 19-26 % la specile de foioase. In present prin extragerea ligninei se obtin substante care se folosesc ca coloranti, se obtin substante de natura fenolica care se folosesc in industria chimica. In ultimul timp se elaboreaza metode de transformare a ligninei in hidrocarburi alifatice, aromatice si cicloalcani care in amestec prezinta un combustibil care ar putea sa inlocuiasca motorina.

22

17. Structura microscopică a lemnului. Schema construcţiei microscopice a lemnului de foioase. Identificarea principalelor indici a structurii microscopice în cele 3 secţiuni principale

la lemnul de foioase.Folosind un microscop obişnuit se poate observa uşor, că lemnul este construit dintr-

un număr considerabil de celule vegetale (elemente anatomice), variate ca formă, mărimre, proporţie a elementelor constitutive, poziţie şi după rolul funcţional, pe care ele le îndeplinesc în cursul vieţii arborelui. Lemnul este constituit din celule variate ca formă, mărime şi poziţie, după funcţiile pe care le îndeplinesc în arbore. Cea mai mare parte a celulelor din arbore mor încă din timpul când arborele este în viaţă. Din aceste celule, în lemn rămân numai pereţii sau membranele celulare şi uneori o parte din conţinutul celular, în special unele substanţe de rezervă şi de secreţie. După forma lor, celulele din lemn sunt de două tipuri: parenchimatice şi prozenchimatice. Celulele parenchimatice sunt izodiametrice sau puţin alungite, iar cele prozenchimatice sunt alungite şi înguste. Pe sectiunea transversala elemntele de vase (porii) pot fi dispuse individual sau grupate, formind grupe, cuiburi sau siruri radiale, peretii vaselor prezinta perforatii de forme si dimensiuni variate (perforatii simple, multiple, reticulare), pentru examinarea si identificarea microscopica a lemnului de foioase perforatiile din peretii vaselor sint elemente uneori hotaritoare. La unele specii lemnoase, dupa incetarea functionarii vaselor, lumenul este umplut cu tile, excrescente ale celulelor de parenchim, invecinate, care trec prin punctuatii iar la alte specii asemenea formatiuni infunda complet vasele (salcim) la altele se inchid partial (nuc). Alaturi de tile la unele specii mai pot fi intilnite incluziuni de gome (gladita) sau materii calcaroase (dudul,mahonul).

Fibrele (fibrele liberiene) constituie elementele de rezistenţă ale lemnului de foioase. Ele sunt celule foarte alungite şi subţiri, cu pereţi groşi. Au contur de obicei poligonal în secţiune transversală, iar la capete sunt uneori dentate sau bifurcate spre a se ancora mai bine unele de altele. Fibrele sunt distribuite foarte variat în lemn, de la împrăştiate uniform, până la grupări caracteristice (benzi, zone sub formă de flăcări, zone insulare cu contur neregulat etc.). Lungimea şi grosimea fibrelor variază de la o specie lemnoasă la alta. De asemenea, proporţia fibrelor în lemn variază foarte mult de la o specie la alta, ajungând până la 70 % sau chiar mai mult.

Vasele sau traheele sunt formate prin fuzionarea unui număr mare de celule prozenchimatice cu pereţi relativ subţiri – elemente de vase – aşezate cap la cap în direcţie longitudinală şi ai căror pereţi intermediari au dispărut total sau parţial, rezultând astfel tuburi de diferite lungimi. Acestea servesc, la speciile de foioase, la conducerea în arbore a sevei brute. Elementele de vase la maturitate sunt celule deschise, perforate. Ele sunt foarte variate ca formă, dimensiuni, îngroşări ale pereţilor, perforaţii şi incluziuni.

Canalele intercelulare sunt reprezentate prin canalele rezinifere la răşinoase şi canalele gumifere la foioase. Canalele rezinifere conţin doar răşini, în schimb cele gumifere conţin substanţe de diferite naturi: gume, răşini, uleiuri etc. Principalele specii de foioase, menţionate în ordinea importanţei lor, sunt: fagul, stejarul, nucul, frasinul, ulmul, carpenul, salcâmul, teiul, plopul, mesteacănul, aninul, paltinul.

Parenchimul din lemn, după poziţia pe care o are, este de două tipuri: parenchim lemnos şi parenchim de rază, întrucât se află în razele medulare. Parenchimul lemnos este format din celule parenchimatice dispuse paralel cu axa arborelui. Parenchimul de rază este format din celule parenchimatice dispuse radial, în formă de benzi, constituind în unele cazuri, împreună cu celulele de parenchim epitelial şi celulele prozenchimatice (traheidele),

23

razele medulare ale lemnului. Canalele intercelulare sunt reprezentate prin canalele gumifere la foioase. Canalele

gumifere conţin substanţe de diferite naturi: gume, răşini, uleiuri etc.

1 – element de vas (lemn timpuriu), 2 – element de vas (lemn târziu), 3 – fibră (lemn timpuriu), 4 – fibră (lemn târziu), 5 – celulă de parenchim lemnos longitudinal, 6 – celulă de parenchim radial

Conditiile de crestere au o influenta deosebita asupra marimii si proportiei elementelor anatomice. Deasemenea,cu virsta si inaltimea arborilor, proportia elementelor variaza la acelas arbore. Odata cu cresterea inelului anual, proportia de vase scade, creste proportia de fibre, in acelas timp creste densitatea aparenta a lemnului. In cuprinsul aceluias inel annual, pe partea nordica si estica a arborelui,se constata ca fibrele au o lungime mai mare decit pe partea sudica a trunchiului, unde actiunea calduri determina o maturizare mai rapida a celulelor.

18. Structura microscopică a lemnului. Schema construcţiei microscopice a lemnului de răşinoase (de conifere). Identificarea principalelor indici a structurii microscopice în cele 3

secţiuni principale la lemnul de răşinoase.

1 – traheidă axială (lemn timpuriu), 2 – traheidă axială (lemn târziu), 3 – traheidă radială, 4 – celulă de parenchim radial, 5 – celulă de parenchim epitelial, 6 – canal rezinifer vertical, 7 – canal rezinifer orizontal

Lemnul de răşinoase are o structură microscopică simplă, alcătuită din elemente anatomice, relativ puţine. Proporţia mare (circa 90%) o constituie traheidele, iar restul sînt celule epitcliale şi celule de paren-chim.Traheidele sînt celule alungite, închise (neperforate), avînd terminaţiile (capetele) ascuţite sau rotunjite, iar pereţii radiali cu punctuaţii areolate sau alte tipuri şi, mai rar, cu punctuaţii in pereţii tangenţiali, în unele cazuri se intilnesc traheide şi la foioase.

24

Traheidele pot fi de trei feluri : traheide obişnuite, traheide marginale şi traheide radiale sau de rază.

Traheidele obişnuite din lemnul timpuriu au pereţii subţiri şi lumenul mare, îndeplinind funcţia de conducere a sevei elaborate, iar cele din lemnul tîrziu au pereţii groşi şi lumenul mic, avînd mai mult rolul de susţinere. în secţiunea transversală, au forme aproape regulate şi sînt aşezate foarte regulat in şiruri radíale.Traheidele din lemnul timpuriu sunt, in general, mai scurte, iar cele din lemnul tîrziu mai lungi.

După poziţia pe care o ocupă, traheidele pot fi :- longitudinale, care alcătuiesc masa principală; - traheide transversale, situate la

extremitatea razelor medulare.Traheidele marginale apar in ţesuturile traumatice, la limita inelelor anuale sau pe

lingă canalele rezinifere. Traheidele marginale sînt mai scurte decît cele obişnuite, avind capetele drepte şi sint asociata in special cu celulele de parenchim.

Traheidele radiale sînt situale numai pe razele medulare in martine sau dispersate între celulele de parenchim. La unele specii aceste traheide se află in pereţii îngroşaţi sau cu contur ondulat, elemente care servesc pentru identificarea acestora.

Celulele epiteliale sînt celule pareuchimatice cu membrane foarte subţiri, generatoare de substanţe gumoase, răşinoase sau uleioase şi constituie învelişul interior al canalelor rezinifere sau gumifere.

Celulele de parenchim sînt formaţii de celule alcătuind zone distincte în masa lemnoasă, care intră în componenţa razelor medulare sau a canalelor rezinifere. Celulele de parenchim asigură schimbul de substanţe nutritive în tulpină, metabolismul vegetativ şi depozitarea unor substanţe nutritive de rezervă.

Razele medulare sînt ţesuturi formate din celule de parenchim, traheide şi celule epiteliale dispuse transversal. Razele medulare pot fi formate dintr-un rînd de celule uniseriate, din două rinduri de celule biseriate si din mai multe rinduri de celule poliscriate (pluriseriate). Bazele medulare pluriseriate conţin, in general, canale rezinifere transversale,în celulele razelor medulare se află punctuaţii care, după forma, mărimea şi gruparea lor, diferă de la o specie la alta, ele constituind elemente foarte importante pentru identificarea microscopică a răşinoaselor .

Canalele rezinifere sint alcătuite din formaţiuni de celule de paren-chim şi celule epiteliale, în care se depozitează răşină, gume si uleiuri. Acestea sînt dispuse longitudinal in cuprinsul inelului anual sau transversal în razele medulare. Numărul, mărimea şi modul de grupare şi aşezare a elementelor anatomice în inelul anual (în lemn tirziu, in lemn timpuriu) constituie elemente de identificare a unei specii. Elementele anatomice ale lemnului de răşinoase variază ca mărime şi proporţie de la o specie la alta, iar la aceeaşi specie acestea diferă ca dimensiuni şi proporţie, în funcţie de condiţiile de vegetaţie, de vîrsta arborelui şi chiar de poziţia acestor elemeure în arbore. Lungimea traheidelor creşte, în general, odată cu vîrsta arborelui, pînă la o anumită înălţime (15.. .20 m), după care se remarcă o încetinire a creşterii lungimii traheidelor sau chiar o micşorare. La lemnul cu inele anuale late se constată o proporţie ridicată a traheidelor cu lungimi mai mari.

19. Proprietăţile mecanice ale lemnului. Clasificarea proprietăţilor mecanice ale lemnului 25

(noţiuni generale), care determină domeniul de utilizare a pieselor din lemn. Influienţa structurii masei lemnoase şi umidităţii acesteea asupra proprietăţilor mecanice ale lemnului

Prin proprietatile mecanice ale lemnului se intelege capacitatea pieselor de lemn de a se opune fortelor exterioare care tind sa schimbe forma, sa le rupa sau sa patrunda in masa lor. La aceaste actiuni lemnul raspunde prin calitatile sale elastice, plastice, prin rezistenta sau duritate. Rezistenta lemnului la actiunea unor sarcini mecanice exterioare depinde foarte mult de specia lemnului, densitatea aparenta a acestuia si umeditatea sa. Capacitatea lemnului de a rezista actiunii fortelor exterioare este comparabila sau superioara multor materiale utilizate in constructia si industria lemnului. Indicii proprietatilor mecanice a lemnului sunt diferiti si in mare masura depinde de specie. Structura fibroasa a lemnului conduce la o anizotropie puternica si face ca lemnul aceleiasi specii sa se comporte diferit la solicitarile mecanice, iar valoarea indicilor mecanici sa prezinte diferente considerabile in raport cu asezarea, proportia , dimensiunile si compozitia chimica a elementelor anatomice. Particularitatile distinctive ale lemnului determina compotarea diversificata a acestuia sub actiunea fortelor exterioare, atit pe zone, cit si in functie de directia fortei in raport cu elementele anatomice constitutive. Modul de comportare a lemnului la actiune fortelor exterioare, depinde de o serie de factori, dintre care cei mai importantiv sunt : natura solicitarii (intindere, compresiune, forfecare, lovitura, etc.) ; gradul de umiditate si temperatura lemnului in momentul solicitarii ; directia si duritatea de exercitare a efortului in raport cu aceea a fibrelor ; defectele anatomice ale lemnului ( noduri, fibra rasucita, fisuri provocate de lovitura, etc.) ; specia lemnoasa, etc. O deosebita importanta din acest punct de vedere o are latimea inelului anual si proportia de lemn tirziu. Proprietatile mecanice fiind diferite (anizitropie),determionarea marimilor lor se face dupa trei directii principale: longitudinala (axiala), radiala si tangentiala, care formeaza triedru de referinta. Dintre cele mai importante proprietati mecanice ale lemnului pot fi evidentiate urmatoarele : elasticitatea, plasticitatea, rezistenta la tractiune, la compresiune, la incovoiere statica, la incivoiere prin soc, la forfecare, la despicare, duritate, etc. variatia lor producindu-se in acelasi sens. Elasticitatea lemnului- proprietatea pe care o au corpurile solide de a se deforma si de a-si reveni la forma initiala la actiunea si dupa indepartarea sarcinilor exterioare. Pentru ca materialele sa-si revina la forma initiala, eforturile nu trebuie sa depaseasca limita de elasticitate a acestora. Speciile de lemn care au o elasticitate mai mare se utilizeza in domeniile industriei de constructie de poduri, la elemente portante pe care sarcina nu se mentine pe un timp indelungat, constructii de avioane, corabii,etc . Plasticitatea – este insusirea materialului de asi mentine forma pe care o ia sub actiunea unei sarcini exterioare si dupa indepartarea acesteia. Tinind sema de aceasta insusire lemnul este folosit in productia de mobila curbata, mulata si alte de forma curba.

Conform triedrului de referinta lemnul opune rezistenta inclusiv si in urmatoarele actiuni : Rezistenta la compresiune(paralel si perpendicular pe fibre), adica efortul la care lemnul se va rupe.

Rezistenta la tractiune (paralel si perpendicular pe fibre), adica valoarea reala la care lemnul se va rupe la intindere.

Rezistenta la incovoierea statica este intilnita foarte mult la lucrarile de constructii, de industrie cind elementele din lemn sunt solicitate la incovoiere sub actiunea unei sarcini concentrate sau a unei incarcari uniform repartizate.

26

Rez. la incovoiere prin soc - este esemanatoare cu incovoierea statica, cu deosebirea ca sarcina se aplica prin lovire.Rez. la forfecare ;Rezisten. la despicare.In functie de marimea cotei de rezistenta, lemnul se clasifica :

Lemne reziliente care se folosesc in constructii unde sunt supuse la socuri mari (constructia de avioane, schiuri, piese de masini, cozi de unelte, etc)Lemne de rezilienta mijlocie- au utilizari obisnuite ( vagoane, caroserii, traverse, ambalaje, doage,tec.)Lemne nereziliente sau fragile-care au utilizari mai limitate.

Rezistentele mecanice ale lemnului variaza cu gradul sau de umiditate. Ele scad in general de la o valoare maxima, pentru lemn anhidru, pina la o valoare minima pentru lemnul ajuns la punctul de saturatie al fibrei dupa care ramin practic constante, daca solicitarile sun la datorita temperaturi pozitive normale. Aceasta lege generala sufera in numeroase exceptii : astfel, curba, ’umiditatea’- ‘ eforta unitar ‘, prezinta un maxim la umeditatea de 6-10% pentru solicitarile la incovoiere statica, forfecare longitudinala si despicare. Scaderile de rezistenta datorite cresterii umeditatii sunt foarte importante, putind varia, in dependenta de natura efortului, de la 15% in stare anhidra la 70% in stare umeda a lemnului. In acelasi timp, rezistentele dinamice sunt influentate de umeditatea in masura mai mica. Prezenta apei in proportia variabila in lemn influenteaza greutatea specifica aparenta si impreuna influenteaza rezistenta. Umeditatea, greutatea specifica si rezistenta sunt trei factori subordonati unul altuia. Pentru ca rezultatele sa poata fi comparabile, ele se calculeaza pentru o aceiasi umeditate si greutate specifica a lemnului, de obicei corespunzatoare lemnului uscat in aer liber, adica in conditiile curente de utilizare.

20. Proprietăţile mecanice ale lemnului. Rezistenţa lemnului la solicitări statice (rezistenţa la compresiune perpendicular şi paralel cu fibrele). Metode de încercări (utilaj, tehnici şi

proceduri). a) Rezistenţa la compresiune paralel cu fibrele. Este o însuşire importantă pentru

piesele cu lungime mică şi mijlocie (stîlpi). Prin acţiunea efortului de compresiune, fibrele lemnului au tendinţa de a se depărta unele de altele şi de a flamba individual. Ruperea piesei se face după un plan de minimă rezistenţă radial prin desprinderea bruscă sau prin alunecare şi forfecare, după un plan oblic faţă de axă, sau prin combinarea acestor două fenomene. Rezistenţa la compresiune variază liniar în funcţie de greutatea specifică aparentă a lemnului.

b) Rezistenţa la compresiune perpendiculară pe fibre. Sub acţiunea unei sarcini continue şi crescînde perpendicular pe fibre se produce strivirea succesivă a diferitelor elemente ale lemnului. Perioada deformaţiilor elastice este extrem de scurtă, după care, odată cu creşterea sarcinilor, piesa supusă solicitării se dezorganizează şi se aplatizează.

Compresiunea se poate produce total, pe întreaga suprafaţă a corpului presat, sau parţial, tangenţial, înclinat sau radial în raport cu direcţia inelelor anuale. Comportarea lemnului de răşinoase la acţiunea unui efort perpendicular pe fibre, indiferent dacă se exercită tangenţial sau radial, este diferită de aceea a lemnului de foioase. Umiditatea lemnului influenţează deosebit rezistenţa, în raport cu direcţia de exercitare a efortului, scăderea rezistenţei fiind însă continuă pe măsură ce umiditatea creşte. Experimentele de incercare a lemnului de rezistenta la compresiune perpendicular si

27

paralel cu fibrele se efectueaza in laboratoare dotate cu prese hidraulice care pot efectua presiuni pina la 900 daN\cm2. experimentele se efectueaza asupra unor epruvete cu dimensiunile de 20x20x60 mm, atit paralel cit si perpendicular cu fibrele. Epruvetele se debiteaza din sectoare ale lemnului masiv care prezinta un grad inalt de calitate, nu au noduri sau alte defecte si alteratii.

21. Proprietăţile mecanice ale lemnului. Rezistenţa lemnului la solicitări statice (rezistenţa la flambaj, la întindere perpendicular şi paralel cu fibrele, rezistenţa la încovoiere statică ).

Metode de încercări (utilaj, tehnici şi proceduri).

Rezistenţa la flambaj. Rezistenţa lemnului la flambaj este influenţată în mare măsură de lungimea piesei, de coeficientul de zvelteţe (subţirime), de gradul de excentricitate şi poziţia de aplicare a sarcinii pe secţiunea transversală şi de modul de fixare al piesei la capete (simplu rezemată, articulată sau încastrată). Umiditatea lemnului influenţează diferit rezistenţa critică la flambaj, în funcţie de coeficientul de zvelteţe al piesei. Rezistenţa scade puternic în raport cu umiditatea lemnului. Piesele de lemn cu secţiune transversală de formă pătrată au o rezistenţă la flambaj aproximativ cu 25 % mai mare, decât acelea cu secţiune circulară, în condiţii egale.

a) Rezistenţa la întindere paralel cu fibrele. Cele mai mari valor a rezistenţei lemnului sunt cele la întindere paralel cu fibrele, depăşind în general de doua ori rezistenţa la compresiune longitudinală.

b) Rezistenţa la întindere perpendicular pe fibre. Lemnul rezistă foarte puţin la întindere în direcţie transversală faţă de mersul fibrelor. Rezistenţa la întindere perpendicular pe fibre creşte o dată cu greutatea specifică şi scade constant cu creşterea umidităţii şi temperaturii lemnului. În direcţia radială rezistenţa lemnului la întindere este mai mare, decît în direcţie tangenţială. Astfel, pentru răşinoase este aproximativ cu 50-70 % mai mare, pentru foioasele cu porii împrăştiaţi - cu 70-80 % şi pentru foioasele cu porii în inel - cu 40-50 %.

c) Rezistenţa la încovoiere statică. La ruperea prin încovoiere, în partea întinsă a piesei se produce o rupere a fibrelor, însoţită, de cele mai multe ori, de despicare şi smulgere, iar în partea comprimată se formează cute transversale datorită sarcinilor concentrate şi eforturilor de compresiune transversal pe fibre. Rezistenţa este însă mult influenţată de structura lemnului şi anume: la greutate specifică egală, materialul lemnos dispune de rezistenţă foarte diferită. Răşinoasele, deşi au o greutate specifică mică, prezintă rezistenţe relativ mari la încovoiere. Rezistenţa la încovoiere creşte, în general, odată cu greutatea specifică aparentă a lemnului. Rezistenţa la încovoiere este maximă cînd eforturile sînt paralele cu fibrele (direcţia forţei paralelă pe fibre) şi minimă, cînd sînt perpendiculare pe fibre. Scăderea rapidă se produce, pentru valorile unghiului dintre direcţia sarcinii şi direcţia longitudinală a fibrelor cuprinse între 0 şi 45°. Experimentele de incercare a lemnului de rezistenta la flambaj rezistenta la incovoiere statica, laintindere perpendicular si paralel cu fibrele se efectueaza in laboratoare dotate cu prese hidraulice care pot efectua presiuni pina la 900daN\cm2. experimentele se efectueaza asupra unor epruvete cu dimensiunile de 20x20x60 mm, atit paralel cit si perpendicular cu fibrele. Epruvetele se debiteaza din sectoare ale lemnului masiv care prezinta un grad inalt de calitate, nu au noduri sau alte defecte si alteratii.

22. Deformaţiile elastice şi plastice ale lemnului. Valoarea practică a proprietăţilor elastice şi 28

plastice a lemnului pentru Industria lemnuluii. Proprietatile elastice ale lemnului au o deosebita importanta la utilizarea corespunzatoare a lemnului in constructii, la prelucrarea lemnului ( presare, curbare). In industria de instrumente muzicale, etc. Lemnul ca orice corp sub actiunea unei sarcini, isi schimba forma si dimensiunile, se deformeaza. Dupa suprimarea fortelor, daca acestea nu depasesc anumite limite, materialul poate sa revina la forma si dimensiunile geometrice initiale, sau deformatiile pot ramine permanente. Proprietatea materialelor de a reveni la forma si dimensiunile initiale, dupa suprimarea sarcinii care a produs deformarea, se numeste elasticitate, iar proprietatea materialeleor de a lua, sub anumite sarcini, deformatii permanente(remanente) se numeste plasticitate. Pina la o anumita limita a efortului deformant, lemnul este elastic, iar apoi plastic. Lemnul nu este un material perfect elastic, aparitia deformatiilor remanente si elastice facindu-se sub actiunea celor mai mici forte, chiar in limita de elasticitate, care are o valoare conventionala. Datorita particularitatilor structurale neomogene, lemnului ii sunt caracteristice urmatoarele deformatii : - deformatia elastica instantanee (momentana)- provenita in urma deformatiei

scheletului de celuloza a materialului lemnos - deformatia viscoelstica extinsa in timp – determinata de rezistenta viscoasa (ductila) a

umpluturii amorfe continute in scheletul de celuloza manifestata fata de deplasarile a acestuia in urma actiunii sarcinii (umplutura amorfa este constituita in general din apa si lignina );

- deformatie plastica remanenta (ireversibila)- conditionata de distrugerea (ruperea si/sau strivirea) locala sau dispersata a scheletului de celuloza.

Proportia de lemn timpuriu, influenteața puternic elasticitatea lemnului. Lemnul cu 1 % mare de lemn tirziu (cu inelele late- - la lemnul de foiase cu porii in inel si inguste – la lemnul de rasinoase) are modulele de calsicitate cu valori mari. Proprietatile elastice ale lemnului au valoare practica importanta. Lemnul cu proprietati elastice evedentiate este folosit la fabricarea produselor care sunt supuse actiunii fortelor aplicate brusc sau lent, spre exemplu la fabricarea stilurillor, traverselor pentru calea ferata, minelere pentru scule, etc. Din speciile de lemn care dispun de proprietati elastice accentuate pot fi evidentiate  : frasinul, stejarul, fagul, carpenul. Eforturile mecanice la care este supus lemnul pus in serviciu – constructii, piese de masini diverse fabricate – pot fi statice, cind cresterea sarcinii este lenta, si dinamice, daca aplicarea sau variatia sarciniii este brusca. Prin rezistenta mecanica a lemnului la diferite moduri de solicitare se intelege rezistenta la rupere (rezistenta maximă). Pina la o anumita limita, sub actiunea eforturilor exteriore, lemnul este elastic, peste aceasta limita lemnul devine plastic. Pina la limita de proportionalitate se da educatia care reprezinta expresia matematica a legii lui Hooke :

E=αxσyunde: E - reprezinta alungirea sau scurtarea specifica ;

Σ- marimea cu care se deformeaza o epruveta cu lungimea de 1 cm si suprafata de 1 cm2 , sub actiunea unei sarcini de 1 daN ( 1 daN=0,1kgf).

Marimea α avind o valoare foarte redusa, se foloseste valoarea sa inversa 1/ α care se 29

noteaza cu E si reprezinjta modulul de elasticitate :

E=σ/ξ (daN/cm2)

Dupa natura solicitarii, in cazul lemnului se deosebeste plasticitatea la compresiune, la intindere si incovoiere. Plasticitatea este insusirea materialului de ași menține forma pe care o ia sub actiunea unei sarcini exterioare si dupa indepartarea acestea.

23. Proprietăţile mecanice ale lemnului. Rezistenţa lemnului la solicitări dinamice, (rezistenţa la încovoiere prin lovire (şoc), rezistenţa la forfecare, rezistenţa la răsucire (torsiune),

rezistenţa la despicare). Metode de încercări a lemnului la solicitări dinamice (utilaj, tehnici şi proceduri).

Densitatea aparenta a lemnului.—Densitatea aparenta a lemnului este definita de raportul dintre masa si volumul aparent al acestuia. Se noteaza

;

in care: m - masa lemnului in g. V - volumul aparent in

Intrucit densitatea aparenta este influentata de umeditatea pe care o are lemnul in momentul determinarii masei si volumului, se tine seama si de umeditatea U. Densitatea lemnului se determina pe epruvete in forma de cub cu latura l = 20 mm, executate din lemn sanatos, fara defecte. Se determina masa epruvetei prin cintarirea la o balanta cu o precizie de cintarire de 0.01 g, se calculeaza volumul prin inmultirea celor 3 dimensiuni masurate cu sublerul si se aplica formula de calcul..

Proprietatile termice ale lemnului—Reprezinta modul in care se comporta acesta fata de caldura. Principale proprietati termice ale lemnului sunt:Caldura specifica, Conductivitatea termica, Difuziunea termica, Puterea calorifica.

Proprietatile electrice si magnetice—Intrebuintarea lemnului in electrotehnica se bazeaza pe insusirile sale electrice pe care le are si pe proprietatea de a nu se magnetiza. Proprietatile electrice ale lemnului se refera la rezistenta acestuia la trecerea curentului electric –rezistenta ohmica-, respectiv la rezistenta la tensiunea electrica – regiditatea dielectrica.

Deformatiile lemnului—Sub actiunea fortelor exterioare se produc modificari ale dimensiunilor denumite deformatii. Deformatiile care nu dispar dupa inlaturarea fortelor care le-au produs se numesc deformatii plastice, iar cele care dispar se numesc deformatii elastic.Scopul acestora este de a determina sarcinile maxime la care poate rezista lemnul in vederea stabilirii domeniului de utilizuare.

Rezistenta lemnului la Compresiune — Reprezinta efortul unitar la care lemnul solicitat la compresiune se rupe. Valoarea rezistentei la compresiune este influentata de densitatea aparenta, structura, umeditatea, temperature si defectele lemnului fiind diferiata de la o specie la alta. Rezistenta lemnului creste proportional cu densitatea aparenta si cu procentul de lemn tirziu, scade insa simtitor pe masura maririi umeditatii.

Rezistenta la tractiune — Consta in supunerea unor piese la actiunea unor forte care actioneaza in directii contrare, care tind s-o alungeasca. Rezistenta lemnului la intindere este

30

influentata de densitatea aparenta, temperature, umeditatea defectele acestuia, crescind odata cu cresterea densitatii si scazind cu cresterea umeditatii si a temperaturii.

Rezistenta la incovoiere statica—Este influentata de specie, densitatea aparenta, umeditatea, temperature si defectele lemnului. Ea creste cu cresterea densitatii si scade cu cresterea umeditatii pina la umeditatea de saturatie a fibrelor, dupa care ramine constanta. Cresterea temperaturii lemnului produce o scadere a rezistentei la incovoierea statica.

Rezistenta la forfecare—Consta in actiunea asupra lemnului a doua forte de sensuri contrare situate in acelasi plan vertical. In functie de directia fortei si a planului de forfecare fata de directia fibrelor se deosebesc 3 tipuri de forfecare. Transversala la care planul de forfecare si directia fortei sunt perpendiculare pe fibre. Longitudinala paralela la care planul de forfecare si directia fortei sunt paralele cu fibrele. Longitudinala perpendiculara la care planul de forfecare este parallel cu fibrele, iar directia fortei este perpendicular pe fibre. La fiecare dintre aceste cazuri forfecarea poate fi radiala sau tangentiala.

Rezistenta la despicare—Consta in desprinderea tesuturilor in sensul longitudinal, in urma patrunderii in masa sa a unei unelte cu efect de pana. Rezistenta la despicare depinde de densitatea aparenta, sructura lemnului si mai ales de unele defecte ca: fibra rasucita, fibra incilcita, unele tipuri de noduri care determina o insemnata crestere a acesteia.

Duritatea lemnului—Reprezinta proprietatea de a rezista la patrunderea in interiorul sau a unui alt material mai dur decit el. Duritatea lemnului este influentata de specia, sectiunea, densitatea aparenta si umeditatea lui. Ea creste odata cu cresterea densitatii aparente si scade odata cu cresterea umeditatii pina la umeditatea de saturatie a fibrei dupa care ramine constatnta. Valoarea duritatii lemnului este mai mare pe sectiunea transversala, pe celelalte 2 sectiuni, valorile fiind apropiate.

Rezistenta lemnului la incovoiere prin soc—Pentru incercarile la incovoiere dinamica se folosesc aceleasi tip de epruvete ca si la incovoierea statica, cu deosebire ca forta se aplica brusc, print-o singura lovire cu ajutorul unui ciocan pendul, care produce ruperea acestora. Prin determinarile care se efectueaza se determina: rezilienta si rezistenta materialului.

24. Proprietăţile mecanice ale lemnului. Duritatea lemnului. Clasificarea speciilor de lemn funcţie de valoarea durităţii.

Duritatea este definita ca rezistenta pe care o pune lemnul la patrunderea in suprafata sa a unui corp apasat cu o anumita forta. Lemnul fiind un material anizotrop, duritatea sa variaza in functie pe directia de aplicare a fortei fata de fibrele lemnoase. Astfel duritatea obtinuta prin aplicarea fortei paralele cu fibrele este mai ridicata decit cea rezultata in urma aplicarii fortei perpendicular pe fibre. Un procedeu uzual de determinare a duritatii lemnului este procedeul Janka, care consta in masurarea fortei ce trebuie aplicata asupra unei bile de otel cu diametrul de 11,284 mm spre a patrunde jumatate in lemn. Luînd in considerare duritatea Jaqnka determinata in directia paralela cu fibrele, speciile de lemn pot fi grupate in urmatoarele clase : - FOARTE MOI cu duritate mai mica de 250 daN/cm2 (pinul strob, balsa)- MOI cu duritatea cuprinsa intre 251 – 500daN/cm2 (brad, molid, tei allb, salcie , plop

tremurator, pin, cedru , cedru de liban, etc.)- SEMIDURE cu duritatea cuprinsă între 501-650 daN/cm2 (platan, ulm, castan, stejar

rosu american, artar american)- DURE cu duritaate cuprinsa intre 651-1000 daN/cm2 (fag, frasin, cer, jugastru, nuc,

31

stejar, tisa, salcim, pernambuc, mahon african, macore , palisandru.)- FOARTE DURE cu duritatea mai mare de 1000 daN/cm2 (stejar pufos, corn, sok,

frasin american, maslin, guaiac, abanos, etc.)Rezistentele mecanice ale lemnului de pin in mare masura de specia arborelui precum

si de directia de executare a efortului fata de directia fibrelor. Astfel rezistentele mecanice ale lemnului de stejar, fag, frasin, salcim sau nuc care se numesc esente tari, sunt sensibil mai mari decit ale lemnului de brad, molid, tei, plop sau salcie, care se numesc esente moi. Pentru ca indicii proprietatilor fizicomecanice sa fie comparabili, toate incercarile mecanice sunt standartizate iar incercarile se fac la aceeasi umiditate, umiditatea normala de 15%. Principalii factori care influenteaza proprietatile mecanice ale lemnului sunt : densitatea aparenta, umeditatea si temperatura. Odata cu crestere densitatii aparente cresc si rezistentele mecanice, in special, la compresiune si intindere. Rezistentele mecanice ale lemnului scad odata cu cresterea umeditatii lemnului, pina la punctul de saturatie a fibrei, cu exceptia rezistentei la incovoiere statica, la forfecare si despicare, la care valoarea maxima se inregistreaza la U de 6-10%. Rezistenta lemnului variaza in functie de temperatura, in general, rezistenta creste scaderea temperaturii. Influienta temperaturii este mai mare la lemnul umed decit cel uscat.

25. Umiditatea lemnului. Localizarea şi starea apei în lemn. Influenţa umidităţii conţinute în lemn asupra proprietăţilor fizico-mecanice ale lemnului.

Umiditatea influenţează puternic proprietăţile lemnului, o acţiune însemnată având apa legată. Umiditatea de 12 %, adoptată ca punct de referinţă în calculul indicilor diferitelor proprietăţi şi denumită aşa cum s-a remarcat anterior, umiditate normalizată, este considerată drept umiditate critică, la care se înregistrează modificări importante în variaţia proprietăţilor fizice, mecanice şi tehnologice. La această umiditate, unele rezistenţe mecanice ating valori maxime. Spre exemplu, în cazul lemnului de pin silvestru, la valori ale umidităţii cuprinse între 8 şi 15 % rezistenţa la forfecare longitudinal paralelă este cu 25-30 % mai mare comparativ cu rezistenţa corespunzătoare lemnului în stare absolut. Acelaşi lucru este demonstrat de rezultatele obţinute la încercări efectuate la compresiune, tracţiune ş.a.

Tot o umiditate critică poate fi apreciată şi umiditatea de saturaţie a fibrei, având în vedere că, la valori superioare acesteia, după variaţiile mai mari sau mai mici anterioare, indicii unor proprietăţi rămân constanţi sau se modifică mai lent. Odată cu creşterea umidităţii în domeniul apei legate, are loc o scădere importantă a rezistenţei specifice de aşchiere, motiv pentru care este indicat ca unele operaţii de prelucrare să fie efectuate cât mai curând după doborârea arborilor, adică atunci când acesta este încă în stare verde. Sporirea temperaturii lemnului umed face ca diminuarea rezistenţelor mecanice să fie şi mai accentuată, efectul fiind cu atât mai notabil cu cât umiditatea este mai mare. Se menţionează în acest sens că, drept urmare a acţiunii combinate a căldurii şi umidităţii ridicate, tratarea termică prealabilă a lemnului conduce la micşorarea rezistenţelor la aşchiere şi la prelucrarea lemnului prin derulare şi tăiere plană. Mărunţirea şi defibrarea lemnului sunt, de asemenea, mult uşurate în cazul unei umidităţi mari. Există însă şi moduri de prelucrare, ca de exemplu şlefuirea, pentru care este indicat ca lemnul să fie cât mai uscat. În domeniul apei legate, concomitent cu variaţia umidităţii, lemnul suferă variaţii mari dimensionale şi volumice, fiind supus contragerii şi umflării. Peste punctul de saturaţie a fibrei, umiditatea arte

32

influenţă mare doar asupra densităţii. Dimensiunile şi volumul lemnului rămân neschimbate, iar influenţa asupra altor proprietăţi este relativ redusă sau nesemnificativă. O influenţă puternică are distribuţia neuniformă a umidităţii în secţiunea transversală a lemnului, ea conducând la apariţia tensiunilor interne, care la rândul lor pot provoca deformări şi crăpături ale buştenilor şi pieselor ecarisate. O direcţie importantă de preocupări, în care interesează în mod deosebit umiditatea, este protecţia lemnului, cunoscându-se că valorile optime pentru dezvoltarea ciupercilor xilofage, ca şi pentru producerea atacurilor insectelor, sunt cuprinse între 22 şi 55 %.

Umiditatea lemnului se determină prin raportul dintre cantitatea de apă şi greutatea lemnului în stare anhidră (absolut uscată):

In care: u - este umiditatea lemnului; -greutatea lemn. In starea umeda -greutatea lemnului in stare uscata

Umiditatea lemnului se datoreşte proprietăţii de higroscopicitate sau de sorbţiune, pe care materia lemnoasă o manifestă faţă de vaporii de apă. Această proprietate acţionează în domeniul de umiditate cuprins între 0 şi 28%, denumit domeniul de higroscopicitate sau de sorbţiune şi constă din absorbţia din atmosferă a unei cantităţi de apă, care să creeze un echilibru între presiunea şi temperatura vaporilor din apă, din atmosferă şi umiditatea lemnului, denumită in tehnologie umiditate de echilibru. Sorbţiunea este determinată la rîn-dul ei de modul în care reacţionează la apă fiecare din cei trei componenţi principali ai lemnului, respectiv: celuloza, poliozele (hemicelulozele) şi lignina.

Hemicelulozele, pe baza hidrofiliei lor ridicate şi a proporţiei lor relativ ridicate in componenţa lemnului constituie, alături de celuloză principalul element higroscopic.

-Celuloza este un sorbant însemnat, însă nu în măsura în care sint hemicelulozele. Tendinţa de cristalizare şi prin aceasta de saturare, cit şi proporţia mare de grupe libere OH, reduc proprietăţile hidrofile ale acesteia.

-Lignina, care în general este depozitată în lamela mijlocie are proprietăţi absorb-tive reduse şi blochează acolo unde înconjoară polizaharidele, capacitatea absorbtivă a acestora.

Influenţa diferită a acestor componenţi principali, asupra capacităţii absorbtive a lemnului, se explică şi prin umiditatea de echilibru diferită pe care o au aceştia, respectiv:hemiceluloze: 47...63%; holocelulozele 24...30%; lignina: 8...23%, cifre determinate în

apropierea punctului de saturaţie a fibrei. Sub aspect morfologic, pereţii primari, ca şi lamelele terţiare (stratul exterior al pereţilor

secundari) manifestă o hidrofilie slabă. Aceasta se dato-reşte atît lignificării puternice, cît şi modului de orientare a celulozei. Efortul de sorbţiune este localizat în principal la lamela mijlocie a peretelui secundar, care de fapt este principalul element absorbtiv. Aşa dar sorbţiunea ţesuturilor celulare lignificate prezintă un aspect complex: fiecare component exercită asupra vaporilor de apă o influenţă diferenţiată potrivit poziţiei sale locale şi forţei proprii de reţinere a apei. Un lemn cu peste 30 % apă este un lemn verde şi, lăsat în aer, pierde treptat toată apa liberă. În acel moment, el conţine numai apa de higroscopicitate şi apa legată chimic, ajungând la punctul de saturaţie al fibrelor lemnoase. Acesta corespunde unei umidităţi relative în lemn de 25-40 %, în funcţie de specie. Până în acest punct proprietăţile fizico-mecanice ale lemnului nu variază semnificativ. Dacă lemnul este lăsat timp îndelungat în aer cu umiditatea relativă şi temperatură constante, evaporarea continuă,

33

lemnul pierde în continuare şi o parte din apa de higroscopicitate, până când se stabileşte un echilibru de umiditate a lemnului, cu umiditatea din atmosferă. Această umiditate de echilibru, numită şi umiditate normală, este practic egală pentru toate speciile de lemn, fiind de 15 % pentru condiţiile climatice din ţara noastră. Variaţia conţinutului în apă de higroscopicitate a lemnului antrenează o variaţie a proprietăţilor fizico-mecanice ale lemnului. Astfel, dacă umiditatea lemnului se reduce sub punctul de saturaţie, rezistenţele mecanice cresc, atingând valori maxime când apa de higroscopicitate dispare complet.

26. Umiditatea de saturaţie a fibrei lemnoase, factori de influenţă. Umiditatea de echilibru. Histerezisul sorbţiei şi desorbţiei.

Umiditatea lemnului influenteaza aproape toate proprietatile mecanice si fizice ale lemnului : durabilitatea uscarea, impregnarea si prelucrarea mecanica si chimica. Pentru a putea compara diversi indici ai proprietatilor fizicomecanici ale lemnului este necesar ca acestia sa fie calculati la aceiasi umeditate. Standartele noastre stabilesc ca umeditatea normala de 12%. Materia lemnoasa fiind higroscopica absoarbe apa din aerul atmosferic pina ajunge la un echilibru higroscopic intre umeditatea lemnului si umeditatea relativa a aerului inconjurator. Apa din atmosfera patrunde in materia lemnoasa sub forma moleculara, in spatiile intercelulare si este legata de materia lemnoasa prin afinitatea pentru apa a celulozei si a celorlalte polioze.

Practic in lemn apa se gaseste in 3 forme :- apa de constitutie datorita reactiilor chimice dintre vaporii de apa si substantele chimice

din peretii celulari. Umeditatea este cuprinsa intre 0 si 6%.- apa legata este apa care patrunde in peretii celulari prin sorbtiune . Maximum de apa

legata se realizeaza in aer saturat cu vapori de apa (φ=100%) cind umeditatea lemnului ajunge in medie la 30 %, denumita umeditatea de saturatie intervalul in care se produce umflarea lemnului.

- apa libera este apa care patrunde in vas sub forma lichida completind toate golurile celulare.

Ca să se ajunga la umeditatea de echilibru, lemnul va ceda sau va primi o cantitate din mediul înconjurător valoarea căreia va depinde de o umeditate inițială a lemnului și de parametrii aerului,pină cînd va ajunge la un echilibru adică nu va mai primi și nici nu va mai ceda umeditate. Dacă luam 2 epruvete (monstre din lemn) identice ca specie, structură, compozitie chimică, forma și dimensiuni dintre care prima cu Usf = 0 %, iar a 2 cu Usf ~ 30 % și se pastrează în condiți atmosferice identice adica temperatura, UR a aerului si Pat – identica.

Se vor constata urmatoarele:1. prima eprubetă va apsorbi apă din atmosferă adică se va realiza fenomenul de sorție,a

2 epruveta va ceda apa in atmosferă, astfel va avea loc fenmenul desorției.2. cele 2 fenomene se vor apropia unul de celălalt către o limită, adica către umeditatea

de echilibru pentru condițile stabilite în care au fost ținute epruvetele.3. a 2 epruvetă va avea umeditatea mai mare decit 1 epruvetă, această diferență poartă

denumirea de histerezisul sorței și desorțeiHisterezisul este fenomenul cu caracter ireversibil, care constă în faptul că

succesiunea starilor a masei lemnoase determinată de variația unui parametru ( în cazul dat umeditatea diferă de succesiunea starilor determinate de variatia in sens contrar a aceluias parametru).

34

Acest fenomen e o caracteristica a higrospicitatii lemnului care se explica prin puterea mai mare de retinere a apei de catre membrana celulara fata de capacitatea de absorbtie a apei de aceasta membrana.

Histerizesul sortei si desortei apare si dispare la aceeasi epruveta daca se porneste la starea absoluta a acetuia si se introduce intro stare saturata de vapori umezi pina se va ajunge la un echilibru higroscopic ( adica pina la 1 unitate de saturatie a fibrei) dupa care se va produce intro atmosfera uscata pentru a se produce fernomenul de desortiei.

Umeditatea din aier poate fi absorbita nu numai de catre membrana celulara, aparitia apei libere in cazul dat este imposibila si atunci cind aerul va fi suprasaturat de vapori de apa.

Deci procesul sortei si desortiei sunt reversibile in aceleiasi conditi atmosferice, umeditatea de echilibru a sortei este mai mic decit umeditatea de echilibrul a desortei.

Diferenta dintre aceste valori se numeste Histerezusul sortei si desortei, marimele lui depind in general de dimensiunele epruvetelor. Pentru produsele lemnoase cu sectiuni mari este in mediu 2,5 %, iar pentru particule lemnoase mai mici ( rumegus ) este de 0,2 ÷ 0,3 %, si se neglijeaza (astfel umeditatea de echilibru a sortiei este egala cu umeditatea de echilibru a desortiei – pentru rumegus).

Umeditatea de echilibru a lemnului pentru conditiile stabilite ale atmosferei reprezinta umeditatea stabila sau de echilibru a rumegusului la care : UEsortei = UEdesortei (pentru conditiile date) si se determina prin diagama umeditatii de echilibru a lemnului.

Umeditatea de echilibru a lemnului depinde de umeditatea relativa a aerului , de temperatura mediului si presiunii aerului:

a) caz: atunci cind umeditatea aerului va fi constanta, presiunea atmosferica constanta la cresterea temperaturii aerului - UE va scadea;

b) caz: temperatura aerului – constanta, presiunea atmosferica – constanta , daca umeditatea aerului va creste, UE va creste.

Umeditatea de echilibru depinde de specia lemnoasa, compozitie chimica, de structura micro- macroscopica. Umeditatea de echilibru se modifica daca lemnului este aplicata diferite tratamente (ex: termodificarea lemnului). Deeoarece prin pierderea apei sau absorbtia acestia in lemn se produc schimbari dimensionale cu consecinte nefavorabile, e obligatoriu ca umeditatea lemnului introdus in fabricatie sa fie apropiata cu cea de echilibru higroscopic pentru mediului de utilizare adica:- pentru mobila si obiecte de interior, de la : 8 ÷ 12 %;- pentru usic si ferestre: 11 ÷ 13 % ;- pentru articolele sportive: 10 ÷ 12 %;- pentru instrumente muzicale: 5 ÷ 7 %;- pentru minere si cozi de unelte, de la: 10 ÷ 12 %;- pentru butoaie, lazi: 15 ÷ 20 %;- pentru obiecte din pivnita: 19 ÷ 20 %.

Pentru utilizarile practice este necesar ca apa din lemn sa fie eliminata pina la realizarea unui echilibru higroscopic corespunzator mediului de utilizare. In acest sens apa libera si o

35

parte din apa legata sint eliminate prin uscare in aer liber sau in insatlatii speciale. In procesul de prelucrare, lemnul vine insa in contact si cu alte substante lichide, in afara de apa absorbtia modifica starea de echilibru higroscopic. Deaceea este necesar sa se cunoasca influienta practica a acestora si sa se ia masurile necesare pentru prevenirea unor urmari negative.

27. Umiditatea lemnului. Determinarea umidităţii lemnului prin metode directe. Umiditatea relativă şi absolută a lemnului, relaţii de calcul.

Prin umiditatea lemnului se înţelege cantitatea de apă conţinută de către acesta , exprimată

în raport cu masa sa. Lemnul este în permanentă relaţie cu apa. În arborii vii pentru a se produce o tonă din acest materia, este necesară o cantitate de apă de 600-700 t. După doborârea arborilor şi încorporarea sa în diverse produse, lemnul păstrează o cantitate reziduală de apă, aflată continu sub influenţa mediului înconjurător. Având în vedere că apa constituie un factor fizic ce influenţează aproape toate proprietăţile lemnului, este necesar ca la comparaţiile privind diversele însuşiri ale acestuia, datele puse faţă în faţă să fie stabilite în condiţii de umiditate egală. Categorii de lemn în funcţie de umiditatea conţinută.

În raport de umiditatea conţinută se deosebesc mai multe categorii de lemn: - lemn verde este lemnul arborilor în picioare sau proaspăt doborâţi, cu umiditate de

peste 30 %; - lemn ud este lemnul cu umiditate mai mare decât cea avută la doborâre, surplusul

datorându-se păstrării în bazine cu apă, plutirii sau altor cauze; - lemn uscat în aer liber (lemn uscat natural sau uscat la aer) este lemnul ţinut timp

îndelungat în aer liber şi ajuns la umiditate de echilibru cu mediul înconjurător. Umiditatea lemnului uscat în aer liber depinde de umiditatea relativă a aerului atmosferic şi variază între 12 şi 15 %;

- lemn uscat artificial este lemnul care a fost supus uscării într-o instalaţie specială, pentru a atinge o umiditate de 7-12 %, mai mică decât cea realizată prin uscarea în aer liber;

- lemn absolut uscat (lemn anhidru, lemn sec) este lemnul uscat la temperatura de 103±2 C0, până la evaporarea completă a apei (W=0%). Se menţionează că această stare a lemnului se poate realiza doar în condiţii de laborator şi uscând piese de dimensiuni mici.

Umiditatea lemnului este dată de raportul dintre masa apei conţinută în lemn şi masa lemnului în stare absolut uscată:

(1)

(2)

în relaţia (1) şi (2), mw fiind masa lemnului umed şi m0 masa lemnului absolut uscat. Umiditatea lemnului dată de relaţiile (1) şi (2) este cunoscută sub denumirea de

umiditate absolută. Uneori, de exemplu la determinarea conţinutului de apă din lemnul pentru mangalizare

şi combustibil, se foloseşte şi noţiunea de umiditate relativă. Umiditatea relativă se determină prin raportul dintre masa apei conţinută în lemn şi

masa lemnului în stare umedă, simbolurile din relaţiile (3) şi (4), având aceeaşi semnificaţie ca şi în relaţiile (1) şi (2).

36

(3)

(4)

Făcând înlocuirile necesare , rezultă că între umiditatea absolută şi umiditatea relativă există următoarele relaţii:

(5) si (6)

respectiv:

(7) si (8)

În figura se reprezintă grafic legătura dintre umiditate (umiditatea absolută) şi umiditatea relativă.

Umiditatea absolută poate lua valori mai mari de 100 %, întrucât masa apei poate depăşi masa lemnului absolut uscat în care aceasta este conţinută.

DETERMINAREA UMIDITĂŢII LEMNULUI PRIN METODE DIRECTEMetodele directe de determinare a umidităţii se caracterizează prin aceea că permit

aflarea nemijlocită a masei sau volumului apei din probele analizate. Metoda prin uscarea probelor.

Metoda prin uscarea probelor se aplică lemnului din specii fără sau cu conţinut redus de substanţe volatile. În principiu, determinarea constă în stabilirea, prin cântărire, a descreşterii masei probei prin uscare până la masa constantă şi calcularea raportului procentual al descreşterii în speţă, faşă de masa probei în stare anhidră. Uscarea se face la temperatura de 103±2 C0, până când masa rămâne constantă, respectiv până când pierderea de masă între două cântăriri succesive, efectuate la un interval de 6 ore, este cel mult egală cu 0,5 % din masa probei. În cazul în care uscarea şi cântărirea s-au făcut în fiole de cântărire, umiditatea fiecărei probe se calculează cu relaţia:

unde: m0 este masa fiolei de cântărire, în f; m1 masa fiolei cu proba, înainte de uscare, în g;

37

m2 –masa fiolei de cântărire cu proba, după uscare, în g. În cazul pieselor de lemn masiv, determinarea umidităţii lemnului cu ajutorul acestei metode prezintă dezavantajul unei durate foarte lungi de timp pentru uscarea probelor: 20-60 ore, în funcţie de umiditate, la proba de 100 g şi 5-20 ore la probe de 20 g. La depăşirea temperaturii de 1100 C, în lemn apar fenomene de descompunere.

Metoda prin extracţia apei.Metoda prin extracţia apei se aplică lemnului din specii cu conţinut ridicat de

substanţe volatile. Se precizează că, în acest caz, rezultatele obţinute cu ajutorul metodei prin uscarea probelor ar fi însoţite de erori, întrucât în timpul uscării, odată cu apa s-ar evapora şi substanţele volatile, masa în stare anhidră a lemnului devenind astfel mai mică decât în realitate. În principiu, în cadrul acestei metode, umiditatea se determină recurgând la extracţia sa cu vaporii unui solvent nemiscibil cu apa şi la calcularea raportului procentual al cantităţii de apă extrase, faţă de masa lemnului în stare anhidră.

Se folosesc aparate care realizează extracţia cu solvenţi mai grei decât apa (fig. A) sau cu solvenţi mai uşori decât apa (fig. B). Solvenţii pot fi: tricloretilenă (1,456 g/ml), xilen (0,869 g/ml). Aparatele pentru extracţie sun alcătuite din câte un balon de fierbere şi un sistem extractor, constând dintr-un refrigerent de condensare b şi un tub gradat c.

Diferenţa dintre aparatele respective constă în construcţia tubului gradat şi respectiv, în poziţia conductei de reciclare a solventului folosit la extracţie.

O cantitate de material de analizat, fragmentat în particule, se cântăreşte şi se introduce în balonul, uscat în prealabil, al aparatului, după care se adaugă circa 100 ml din solventul ales pentru extracţie. Pentru a se asigura o fierbere liniştită, în balon se introduc şi câteva bile de sticlă sau bucăţele de porţelan poros, perfect uscate. Se ataşează balonul la aparat, se stabileşte circuitul apei de răcire prin refrigerent şi se începe extracţia. În timpul fierberii, solventul se evaporă, antrenând vaporii de apă şi substanţele volatile. În refrigerent,

amestecul de vapori se condensează.Fig: Extractoare pentru determinarea

umidităţii lemnului cu conţinut ridicat de substanţe volatile: A – extractor pentru solvenţi mai grei decât apa; B – extractor pentru solvenţi mai uşori decât apa; a - balon de fierbere cu material lemnos şi solvent; b – refrigerent; c – tub gradat.

Picăturile formate sunt colectate în tubul gradat, unde, datorită diferenţei de densitate, apa, pe de o parte şi solventul cu substanţele volatile, pe de altă parte, se vor separa în două straturi distincte. Încălzirea se face astfel încât să se realizeze o viteză de distilare de 2-4 picături de distilat pe secundă. Extracţia se consideră încheiată

în momentul în care se constată că nivelul apei din tubul gradat rămâne constant cel puţin 10 minute.

Citirea volumului apei din tubul gradat se face numai după ce lichidul se află la temperatura de 200 C.

Umiditatea probelor este dată de relaţia:

38

unde: ma este masa apei extrase, în g, al cărei volum se citeşte în tubul gradat; mW este masa probei în stare umedă, în g.

Metoda titrării. Pentru determinarea umidităţii lemnului sub formă de particule, a umidităţii carotelor de sondaj, precum şi atunci când probele sunt bogate în substanţe volatile, se poate recurge la metoda Fischer K. Materialul de analizat se introduce în metanol anhidru, compus care are însuşirea de a absorbi apa existentă în lemn. Cantitatea de apă extrasă se dozează prin titrare iodometrică, folosind în acest scop un amestec de metanol, iod, piridină, şi dioxid de sulf (reactivul Fischer). Carotele de sondaj pot rămâne nemărunţite, în compensaţie însă ţinându-se iniţial un timp ceva mai lung în metanol.

28. Umiditatea lemnului - ca factori care influenţează umflarea şi contragerea lemnului. Consecinţele umflării şi contragerii lemnului. Relaţiile de calcul a umflării şi contragerii

lemnului.Din momentul în care, datorită higroscopicităţii, în lemn îşi fac simţită prezenţa primele

cantităţi de apă prelevate din mediul înconjurător începe să aibă loc şi variaţia dimensiunilor acestuia. Creşterea dimensiunilor şi volumului, ca urmare a creşterii conţinutului de apă legată, poartă numele de umflarea lemnului. Contragerea lemnului este o însuşire opusă umflării, constând în micşorarea dimensiunilor şi volumului, datorită micşorării conţinutului de apă legată. Dimensiunile minime se înregistrează când lemnul se află în stare absolut uscată, iar dimensiunile maxime se realizează atunci când acesta conţine o cantitate maximă de apă legată, respectiv când se află la punctul de saturaţie a fibrei. Membranele celulare sint constructii a caror structura este alcatuita din micele, microfibrile celulozice si alte formatii chimice legate intre ele prin valente oxigenice. Una din proprietatile materialelor cu o astfel de structura este hidroscopicitatea, respective capacitatea de a absorbi umeditatea din aer. Apa din atmosfera absorbita de catre lemnul anhidru se depoziteaza in peretii celulari, intre micelle, indepartindule din ce in ce mai mult incit dimensiunile exterioare ale lemnului se maresc, adica lemnul se umfla. Maximum de apa legata realizinduse la punctul de saturatie a fibrei (cca.30%) umflarea se produce numai pina la aceasta limita de umiditate cind are loc umflarea totala a lemnului. Variatiile dimensionale pot fi liniare, orientate dupa una din cele trei directii structurale principale determinate de pozitia inelelor anuale si a fibrelor anuale (longitudinala, tangentiala si radiala) sau volumice. Deasemenea ele se pot considera pentru intreg domeniu al apei legate (absorbite in cazul umflarii, in cazul contragerii) sau numai pentru un anumit interval al acestui domeniu. Lemnul fiind un material anizotrop, umfalarea si contragerea lui nu sint acelasi pe toate directiile structurale principale. Cele mai mari schimbari dimensionale provocate de apa si alte lichide si solutii apoase apar dupa directia tangentiala fata de inelele anuale, iar cele mai mici (practic neglijabile), dupa directia longitudinala (paralela cu fibrele).Pentru determinarea umflarii sau contragerii liniare, si volumice se folosesc epruvete prismatice cu sectiunea un patrat avind latura de 20 ÷ 0,1mm si lungimea de 100 ÷ 1mm la detrminarea numai a umflarii sau contragerii radiale si tangentiale se pot folosi epruvete cu lung. 100 ÷ 1 mm. Epruvetele se vor confectiona numai din lemn lipsit de defecte. Fetele lor trebuie sa fie plane, netede si cele alaturate, perpendiculare intre ele, iar inelele anuale sa fie pe cit posibil paralele cu una din laturile sectiunii transversale. Deasamenea fibrele vor fi paralele cu axa longitudinala a epruvetelor.

39

Coeficientii de umflare sau contragere totala se calculeaza pe baza dimensiunilor si a volumului epruvetelor stabvilite la umeditati cuprinse intre limitele extreme ale domeniului apei legate. Pentru determinarea coeficientilor de umflare totala a pieselor din lemn, epruvetele se usuca in etuva la 103 20C pina la masa constanta, dupa care se masoara dimensiunile. In continuare epruvetele se introduce complet in apa, unde se tin pina cind masa lor atinge umeditatea de saturatie a fibrei apoi se scot, se sterg pe fete cu hirtie sugativa si se masoara din nou dimensiunile.

Relatile de calcul a umflarii si contragerii lemnuluiÎn raport cu cele trei direcţii principale de orientare structurală a lemnului, umflarea şi

contragerea pot fi longitudinale, radiale şi tangenţiale. În lucrările de specialitate, umflarea lemnului se notează cu simbolul α, iar contragerea lemnului cu simbolul β.

Reglementările în vigoare prevăd determinarea următoarelor categorii de umflare şi contragere:

- umflarea şi contragerea totala, în procente, considerate pentru întregul domeniu al apei higroscopice (αmax, βmax);

- umflarea şi contragerea până la umiditatea normalizată a lemnului (12%) sau până la umiditatea de echilibru în mediul normal (aerul înconjurător cu umiditatea relativă de 65 ± 5% şi temperatura de 20 ± 2 °C), în procente, considerate numai în domeniul apei higroscopice (α, β);

- coeficienţii de umflare şi de contragere pentru 1% umiditate (Kα, Kβ). În toate aceste trei cazuri, valorile determinate se pot referi atât la umflarea şi contragerea liniare, cât şi la umflarea şi contragerea volumice. Contragerea liniară se determină, conform normelor actuale, pe toate cele trei direcţii structurale principale ale lemnului, pe când umflarea liniară se evaluează numai pe direcţia radială şi tangenţială. Pentru exemplificarea notaţiilor utilizate, se redau simbolurile privind contragerea totală (βl, βr, βt, βv), contragerea până la umiditatea normalizată (βl, βr, βt, βv) şi coeficienţii de contragere (Kβl, Kβr, Kβt, Kβv).

Având în vedere denumirile de umflare şi contragere totale date acestora în cazul variaţiei dimensiunilor şi volumului pentru întregul domeniu al apei legate, pentru variaţia până la umiditatea normalizată a lemnului umflarea şi contragerea se consideră parţiale.

Umflarea totală este dată de relaţia: ; (1)

unde :  αmax reprezintă dimensiunile, în mm, sau volumul, în mm3, ale epruvetelor la o umiditate mai mare sau egală cu cea de saturaţie a fibrelor; αmin dimensiunile în mm, respectiv volumul, în mm3, ale epruvetelor în stare absolut uscată.

Umflarea până la umiditatea de echilibru în mediul normal rezultă din relaţia:

(2)

unde: α simbolizează dimensiunile sau volumul epruvetelor cu umiditatea corespunzătoare mediului cu umiditatea relativă a aerului 65±5% şi temperatura 20±20C;

αmin are aceeaşi semnificaţie cu cea din relaţia (1).Umflarea parţială se determină cu relaţia:

40

(3)

unde: w1 şi w2 (w1 > w2) sunt valorile umidităţii între care se produc variaţiile dimensionale şi volumice;

si sunt dimensiunile şi respectiv volumul la aceste umidităţi. Coeficientul de umflare pentru 1% umiditate se determină cu ajutorul relaţiei:

(4)

în relaţia (4) αmax fiind umflarea totală, şi ws – umiditatea de saturaţie a fibrelor, egală cu 30%.

Contragerea totală se obţine din relaţia:

(5)

unde: αmax şi αmin au semnificaţiile cunoscute din relaţia (1). Contragerea până la umiditatea de echilibru în mediul normal se calculează cu

relaţia:

(6)

unde: αmax şi α au semnificaţiile corespunzătoare relaţiilor (1) şi (2). Contragerea parţială rezultă din expresia:

(7)

unde simbolurile w1 şi w2 (w1 > w2) si , au aceeaşi semnificaţie ca în relaţie (3).

Coeficientul de contragere pentru 1% umiditate este:

(8)

în expresia (8), βmax fiind contragerea totală şi Ws – umiditatea de saturaţie a fibrelor, egală cu 30 %.

Rezultatele privind umflarea şi contragerea se rotunjesc până la 0,1%, iar cele privind coeficienţii de umflare şi contragere se rotunjesc până la 0,01% pentru 1% umiditate.

Consecintele umflarii si contragerii lemnuluiVRIATIEA UMEDITATIDin cauza variaţiei umidităţii şi, implicit, datorită proceselor de umflare şi

contragere, se produc variaţii dimensionale ale lemnului, a căror amploare trebuie bine cunoscută în practică. O deosebită importanţă prezintă de exemplu cunoaşterea variaţiilor dimensionale în cazul debitării cherestelei, cunoscând că buştenii rezultaţi din arborii proaspăt doborâţi au o umiditate foarte ridicată şi piesele ecarisate obţinute ulterior se

41

contrag, micşorându-şi în mod semnificativ dimensiunile. Având în vedere acest fapt, debitarea se efectuează la dimensiuni mai mari ale pieselor, ţinând cont de aşa zisele supradimensiuni, care se calculează în funcţie de mărimea contragerii. În principiu, de exemplu, pentru o scândură rezultată din zona periferică a unui buştean în stare verde, mărimea supralăţimii va fi dată de produsul dintre următorii trei factori: lăţimea scândurii după contragere, diferenţa dintre punctul de saturaţie a fibrei şi umiditatea dorită, şi coeficientul de contragere tangenţială corespunzător speciei.

Variaţiile dimensionale succesive produse sub influenţa variaţiei umidităţii în intervalul cuprins între starea anhidră şi punctul de saturaţie a fibrei sunt cunoscute sub denumirea de jocul lemnului. Jocul lemnului constituie un dezavantaj al acestuia, atât în cazul folosirii lui în construcţii, cât şi în cazul altor utilizări. Pentru a se evita producerea variaţiilor dimensionale ca urmare a umflării şi contragerii, concomitent cu aducerea lemnului încorporat în diverse produse la umiditatea corespunzătoare mediului de folosinţă, în practică se adoptă de asemenea măsuri de stabilizare dimensională a acestuia.

DEFORMAŢIIDeformaţiile reprezintă modificări ale formei pieselor ecarisate din lemn produse

datorită umflării şi contragerii. Aşa după cum se remarcă în figura 1 deformaţiile pot afecta secţiunea transversală a lemnului (deformaţii transversale) sau se pot produce în lungul

acesteia (deformaţii longitudinale). Deformaţiile transversale (fig. 1,a) depind ca mărime de diferenţa dintre contragerile tangenţiale şi radiale, ca şi de dispunerea inelelor anuale. Fig. 1 Deformaţii ale pieselor de lemn produse din cauza anizotropiei contragerii: A – deformaţii transversale; B – deformaţii longitudinale; a – în formă de jgheab; b – trapezoidale; c – romboidală; d – ovoidă; e – pe cant; f – pe lăţime (arcuire); g – răsucire.

Scândurile, cu excepţia celor obţinute prin tăiere pur radială, prin uscare capătă forma de

jgheab, deoarece faţa dinspre exterior a acestora se contrage mai mult decât cea dinspre axa buştenilor. Mărimea săgeţii deformaţiei depinde de poziţia scândurilor în secţiunea transversală a buştenilor, la cele provenite dinspre centrul buştenilor săgeata este mai mare decât la cele debitate dinspre periferie. Se observă totodată că piesele ecarisate cu secţiunea transversală pătrată pot devenii romboidale, iar cele cu secţiunea transversală circulară pot deveni ovoidale. La scândurile debitate radial, contragerile, deşi diferite în direcţiile tangenţială şi radială, fiind mici, nu se produce o deformare neuniformă a diferitelor straturi pe grosime. La unele specii, ca de exemplu la tei, contragerea tangenţială are valori apropiate de cea radială, motiv pentru care lemnul acestora se deformează puţin prin uscare, fiind indicat pentru utilizări în care această însuşire este foarte importantă (planşete de desen, ş.a.). Deformaţiile longitudinale apar ca urmare a diferenţelor de contragere pe lungimea fibrelor, cauzate de prezenţa în cuprinsul pieselor ecarisate a unor porţiuni cu fibra înclinată, cu lemn de reacţie, cu lemn de tensiune sau de compresiune, sau cu lemn juvenil. În toate aceste cazuri, contragerea este mai mare decât contragerea lemnului fără astfel de defecte. Se precizează că deformaţiile pot fi de asemenea cauzate de existenţa tensiunilor de creştere, de stivuirea necorespunzătoare ş.a..

TENSIUNI INTERNE DE USCARE

42

Tensiunile interne de uscare sunt eforturi de dezvoltare în interiorul pieselor de lemn, ca urmare a contragerii neuniforme, determinată de variaţia rapidă şi neuniformă a umidităţii în cuprinsul acestora. În timpul uscării, în straturile de la suprafaţa lemnului are loc evaporarea apei. Câtă vreme umiditatea în această zonă este mai mare decât umiditatea de saturaţie a fibrei, contragerea nu are loc, ea începând să se producă atunci când umiditatea scade sub pragul respectiv. Cu toate că în continuarea procesului de uscare, apa din zonele centrale ale pieselor se deplasează spre suprafaţă, pentru a înlocuii apa pierdută, conţinutul de umiditate rămâne neuniform pe secţiune, fiind mai mare la mijloc şi mic spre periferie, întrucât, în paralel, evaporarea la exterior se produce mai departe. Or, repartizarea neuniformă a umidităţii face, la rândul ei, ca şi contragerea pe secţiune să fie neuniformă. În condiţiile în care, în timpul uscării, contragerea materialului lemnos nu este egală pe întreaga secţiune, deformaţiile produse de aceasta vor fi diferite. Ca urmare, apar tensiuni interne, care tind să echilibreze forţele responsabile de deformaţiile înregistrate. Se precizează că, în cazul dat, având umiditatea redusă, straturile de la suprafaţa pieselor tind să se contragă. Datorită rezistenţei opuse de către straturile interioare, care, având o umiditate mult superioară, nu se contrag sau se contrag mai puţin, ele vor fi totodată supuse unor eforturi de tracţiune. Concomitent însă, în straturile din interior încep să se manifeste eforturi de compresiune, ştiut fiind faptul că, într-un corp care îşi menţine integritatea, tensiunile determinate de cauze interne trebuie să se echilibreze reciproc. Tensiunile interne de uscare mari, în cazul că depăşesc rezistenţele minime ale lemnului, pot să nu mai fie preluate de către acesta, prin producerea deformărilor, cauzând astfel apariţia crăpăturilor. Un asemenea caz îl prezintă piesele cu secţiunea circulară sau rectangulară conţinând inima lemnului, la care, datorită contragerii în perimetru mai mare decât contragerea pe direcţia razei, după uscare apar eforturi de tracţiune la suprafaţă şi de compresiune în interior. Ca urmare chiar şi atunci când uscarea este lentă şi bine condusă, la aceste piese se formează crăpături radiale în straturile de suprafaţă (fig. 2).

Fig. 2 Tensiuni interne de uscare şi crăpături produse datorită anizotropiei contragerii, la grinzi având central inima lemnului

Crăpăturile constituind un defect cu consecinţe puternic negative asupra calităţilor tehnologice ale lemnului şi totodată limitând drastic posibilităţile de utilizare a acestuia, rezultă că stabilirea regimului de uscare, ca şi conducerea nemijlocită a procesului respectiv trebuie să fie astfel efectuate, încât prezenţa lor, ca şi prezenţa cauzelor care le produc, să fie pe cât posibil mai mult evitate. Însuşirea lemnului de a se umfla prezintă uneori avantaje, asigurând, de exemplu,

etanşarea vaselor de lemn, a butoaielor, a conductelor de lemn etc.CĂLDURA DE UMFLARE

Căldura de umflare, este căldura eliberată de apa în stare de vapori disociată dipolic, la legarea sa de grupele –OH libere de la suprafaţa micelelor, cu ocazia realizării sorbţiei moleculare de către lemnul anhidru. Cantitatea de căldură de umflare poate depăşii 19 kcal/kg lemn, depinzând de specia lemnoasă, ca şi de umiditatea lemnului. VITEZA DE UMFLARE Viteza de umflare, respectiv mărimea umflării raportată la unitatea de timp, este cu atât mai

43

mare cu cât diferenţa dintre umiditatea iniţială a lemnului este mai ridicată. Ea este de asemenea cu atât mai mare cu cât temperatura lemnului este mai mare şi cu cât umiditatea iniţială şi masa volumică a acestuia sunt mai mici.PRESIUNE A DE UMFLARE

Ca urmare a sorbţiei, în lemn apar presiuni de umflare, care, datorită valorilor apreciabile atinse, pe vremuri erau folosite la despicarea pietrei. Pentru cunoaşterea evoluţiei valorilor presiunii de umflare, s-au făcut cercetări de laborator asupra lemnului de duramen de pin silvestru, folosind epruvete, în stare anhidră, cu baza 12x12 mm şi înălţimea în lungul fibrei de 8 mm. Umezirea s-a făcut prin cufundarea în apă distilată. S-a constatat (fig. 3) că, în timpul umflării, în lemn ia naştere o presiune, care, iniţial, creşte timp de circa 40 min, ajungând la o valoare maximă după care se stabilizează (după unii, presiunea de umflare maximă s-ar realiza în jurul umidităţii de 100%). De asemenea, a reieşit că presiunea de umflare pe direcţie tangenţială este mai mare decât cea înregistrată pe direcţie radială.

Fig. 3 Variaţia presiunii de umflare a lemnului de duramen de pin silvestru cufundat în apă: 1 – în direcţie radială; 2 – în direcţie tangenţială.

A mai rezultat că, la speciile răşinoase, ca şi la unele specii foioase (nu şi la speciile cu porii împrăştiaţi), între care stejarul, presiunea de umflare pe direcţie tangenţială este de 1,5-2 ori mai mare decât cea pe direcţie radială. La temperaturi mai ridicate, concomitent cu creşterea elasticităţii lemnului, presiunea de umflare se micşorează. Astfel, la o temperatură

de 83-860C, presiunea de umflare scade la aproximativ jumătate faţă de cea stabilită la temperatura obişnuită. Totodată s-a văzut că lemnul ţinut în aer saturat cu vapori de apă realizează, în condiţii de temperatură egală, o presiune de umflare mai mare decât cel ţinut în apă, diferenţa dintre valorile acesteia ridicându-se uneori la câteva zeci de procente.

În construcţii, presiunea de umflare poate conduce la producerea de fisuri în zidărie, în cazul în care grinzile introduse în operă au, la început, o umiditate prea mică. Tot odată, parchetul folosit prea uscat, cu timpul suferă denivelări.

COLAPSUL Colapsul este un defect de uscare a lemnului, drept urmare acesta din urmă având

celulele strivite, aproape complet lipsite de lumen şi cu pereţii degradaţi, iar la exterior prezentând un aspect vălurat. Colapsul este cauzat de contragerea excesivă şi neregulată a pieselor de lemn şi respectiv de presiunile înalte care apar în pereţii celulari, în condiţiile în care, în timpul uscării artificiale al temperatură ridicată, apa este forţată de căldură să se evapore fără ca difuziunea ei spre exterior să poată avea loc. Aburirea lemnului poate preveni producerea colapsului. De asemenea, în cazul când lemnul este uscat la temperaturi mai joase acest defect nu se întâlneşte.

Factorii care influientiaza umflarea si contragerea lemnului1. speciea lemnoasa – in general foioasele se contrag si se umfla mai mult decit

rasinoasele;2. orientariea structurala – pe directiile logitudinala, tangentiala, transversala;3. densitatea aparenta – daca ρ – creste, α si β sunt in crestere;4. proportiea de lemn tirziu – daca creste prortiea de lemn tirziu, α si β sunt in

crestere; 5. pozitia lemnului in arbore – valoarea α si β scad pentru lemnul din portiunea

44

inferioara a trunchiului. Valoarea α si β scad la virf: - pesectiune transversala pentru rasinoase, α si β scad in zona centrala, pentru foioase α si β scad in zona periferica;

6. constanta dielectrica substantei lichide – creste umflarea la cresterea constantei dielectrice;

7. defectele de structura – deoarece creste procentul de lemn tirziu, creste valoarea α si β;

8. temperatura lemnului – creste temperatura (C0), cres si α si β.

45