Structura, compozitia chimica si proprietatile lemnului

Structura, compozitia chimica si proprietatile lemnului

Lemnul este un material de natura organica cu o compozitie chimica complexa, eterogen si anizotrop, obtinut din arbori forestieri de esenta rasinoasa sau foioasa.

Structura lemnului

Lemnul are o structura fibroasa si orientata, formata din celule cu membrane lignificate. Acestea formeaza tesuturi specializate care confera rezistenta si totodata servesc la conducerea apei cu substante minerale din sol si a sevei elaborate.

a. Structura microscopica a lemnului

Lemnul este constituit din celule variate ca forma, marime si pozitie, dupa functiile pe care le indeplinesc in arbore (fig. 6.1 a,b). Cea mai mare parte a celulelor din arbore mor inca din timpul cand arborele este in viata. Din aceste celule, in lemn raman numai peretii sau membranele celulare si uneori o parte din continutul celular, in special unele substante de rezerva si de secretie.

Dupa forma lor, celulele din lemn sunt de doua tipuri: parenchimatice si prozenchimatice.

Celulele parenchimatice sunt izodiametrice sau putin alungite, iar cele prozenchimatice sunt alungite si inguste.

In lemnul de rasinoase sunt urmatoarele celule parenchimatice: celulele de parenchim din razele medulare si celulele epiteliale ale canalelor rezinifiere, iar in lemnul de foioase: celulele de parenchim din razele medulare, parenchimul lemnos, celulele epiteliale ale canalelor gumifere.

a. rasinoase

1 – traheida axiala (lemn timpuriu), 2 – traheida axiala (lemn tarziu), 3 – traheida radiala,   4 – celula de parenchim radial, 5 – celula de parenchim epitelial, 6 – canal rezinifer vertical, 7 – canal rezinifer orizontal

b. de foioase

1 – element de vas (lemn timpuriu), 2 – element de vas (lemn tarziu), 3 – fibra (lemn timpuriu), 4 – fibra (lemn tarziu), 5 – celula de parenchim lemnos longitudinal, 6 – celula de parenchim radial

Fig. 6.1. Structura microscopica a lemnului

Celulele prozenchimatice prezente in lemnul de rasinoase sunt traheidele, iar in lemnul de foioase vasele (traheele), traheidele si fibrele.

Elementele anatomice principale ale lemnului sunt: traheidele, vasele (traheele), fibrele, parenchimul si canalele intercelulare.

Traheidele sunt celule alungite, inchise, ale caror capete sunt mai ascutite in lemnul tarziu si mai rotunjite in lemnul timpuriu. La unele specii, peretii prezinta ingrosari spiralate.

Traheidele ocupa volumul cel mai mare (aproximativ 90 %) al lemnului de rasinoase si se gasesc in lemnul multor specii de foioase.

Vasele sau traheele sunt formate prin fuzionarea unui numar mare de celule prozenchimatice cu pereti relativ subtiri – elemente de vase – asezate cap la cap in directie longitudinala si ai caror pereti intermediari au disparut total sau partial, rezultand astfel tuburi de diferite lungimi. Acestea servesc, la speciile de foioase, la conducerea in arbore a sevei brute. Elementele de vase la maturitate sunt celule deschise, perforate. Ele sunt foarte variate ca forma, dimensiuni, ingrosari ale peretilor, perforatii si incluziuni.

Fibrele (fibrele liberiene) constituie elementele de rezistenta ale lemnului de foioase. Ele sunt celule foarte alungite si subtiri, cu pereti grosi. Au contur de obicei poligonal in sectiune transversala, iar la capete sunt uneori dentate sau bifurcate spre a se ancora mai bine unele de altele. Fibrele sunt distribuite foarte variat in lemn, de la imprastiate uniform, pana la grupari caracteristice (benzi, zone sub forma de flacari, zone insulare cu contur neregulat etc.). Lungimea si grosimea fibrelor variaza de la o specie lemnoasa la alta. De asemenea, proportia fibrelor in lemn variaza foarte mult de la o specie la alta, ajungand pana la 70 % sau chiar mai mult.

Parenchimul din lemn, dupa pozitia pe care o are, este de doua tipuri: parenchim lemnos si parenchim de raza, intrucat se afla in razele medulare. Parenchimul lemnos este format din celule parenchimatice dispuse paralel cu axa arborelui. Parenchimul de raza este format din celule parenchimatice dispuse radial, in forma de benzi, constituind in unele cazuri, impreuna cu celulele de parenchim epitelial si celulele prozenchimatice (traheidele), razele medulare ale lemnului.

Canalele intercelulare sunt reprezentate prin canalele rezinifere la rasinoase si canalele gumifere la foioase. Canalele rezinifere contin doar rasini, in schimb cele gumifere contin substante de diferite naturi: gume, rasini, uleiuri etc.

b. Structura macroscopica a lemnului

Datorita neomogenitatii, structura, aspectul si proprietatile lemnului difera in functie de cele trei sectiuni principale care se pot executa prin trunchi (fig. 6.2):

sectiunea transversala, facuta perpendicular pe axa longitudinala a trunchiului;

sectiunea radiala, longitudinala, care trece prin axa trunchiului;

sectiunea tangentiala, facuta perpendicular pe raza si tangenta la inelul anual.

Fig. 2. Sectiuni principale prin trunchi

In sectiune transversala, trunchiul prezinta de la exterior catre interior urmatoarele zone concentrice principale (fig. 6.3): scoarta, cambiul si lemnul (partea lemnoasa).

Scoarta (coaja) este tesutul exterior al trunchiului, care inveleste lemnul protejandu-l. Ocupa un volum de 7-30 % din volumul arborelui si este alcatuita din ritidom si liber.

Ritidomul este partea moarta exterioara a scoartei care are rolul de a apara trunchiul de actiunea agentilor fizici sau biologici din mediul exterior. In functie de specie, ritidomul poate fi neted sau poate prezenta crapaturi, brazdari sau poate fi desprins in diferite moduri (in solzi, in fasii sau in placi).

Fig. 3. Structura macroscopica a lemnului

Liberul este partea vie a scoartei care se gaseste spre interiorul trunchiului. Se dezvolta anual din cambiu si este alcatuit din vase, fibre liberiene si tesuturi de parenchim.

Scoarta se indeparteaza la prelucrarea lemnului, doar cea a anumitor specii beneficiind de o valorificare superioara. Astfel, din coaja stejarului se extrag substante tanante, iar din cea a arborelui de chinina se obtin diferite substante medicinale.

Cambiul este un tesut generator, format dintr-un singur strat de celule situat intre scoarta si lemn, care determina cresterea in grosime.

Celulele care alcatuiesc acest tesut au proprietatea de a se multiplica in mod continuu in timpul perioadei de vegetatie a arborelui, dand nastere in fiecare an, spre interior, la tesuturi care formeaza liberul.

Lemnul este o grupare de tesuturi de structura complexa, care constituie cea mai mare parte din volumul trunchiului, al ramurilor si al radacinilor, fiind totodata si cea mai valoroasa parte. In sectiune transversala, lemnul prezinta, de la exterior catre interior, urmatoarele trei zone concentrice principale: alburnul, duramenul si maduva.

Alburnul este zona de la exterior a trunchiului cu tesut rar, cu umiditate ridicata, obisnuit de culoare deschisa (galbui-albicioasa), prin care se face circulatia ascendenta a sevei brute. Ocupa un volum mai mic sau mai mare in raport cu volumul intregului trunchi in functie de specie, varsta arborelui si conditiile climatice.

Duramenul sau lemnul matur este o zona interioara situata dupa alburn, formata prin procesul de duramnificare a alburnului. Din punct de vedere fiziologic duramenul este inactiv, el servind numai pentru rezistenta arborelui. Formarea sa incepe la diferite varste cuprinse intre 3-5 ani la salcam si 30-55 de ani la stejar. Duramenul prezinta un tesut dens, rezistent, putin permeabil la lichide si cu proprietati fizico-mecanice superioare alburnului. Grosimea si culoarea duramenului variaza dupa specie, varsta, locul sectiunii etc. De exemplu, la speciile de foioase duramenul este mai dezvoltat decat la cele de rasinoase. De asemenea, la anumite specii precum: stejarul, nucul, ulmul, laricele etc. duramenul are o culoare distincta de cea a alburnului, iar la altele (fag, tei, molid etc.) cele doua zone nu pot fi diferentiate cu ochiul liber, apelandu-se in acest caz la analize chimice.

Maduva este partea din mijloc a tulpinii, situata central sau excentric, formata din tesut de parenchim, afanat, moale, deosebita in general de lemnul inconjurator si prin culoare.

In sectiune transversala maduva se prezinta in variate forme (circulara, ovala, triunghiulara, pentagonala etc.). In mod obisnuit maduva poate fi de culoare albicioasa, alb-verzuie, alb-roscata, alb-cenusie, alb-brun deschis, galbuie, galben-roscata, rosiatica, rosie-bruna, bruna, brun-verzuie, cenusiu deschis, negricioasa etc. Diametrul maduvei variaza de la o specie la alta, de la cateva fractiuni de milimetru pana la 10-12 mm si chiar mai mult. Dintre speciile cu maduva foarte dezvoltata pot fi mentionate socul, otetarul, iar dintre cele cu maduva foarte mica, ienuparul, mesteacanul, tisa, ienuparul etc.

In jurul maduvei se grupeaza primele formatiuni de lemn primar. Maduva impreuna cu lemnul primar se numeste canal medular si reprezinta 0,001-0,003 % din trunchi. Maduva este lipsita de valoare si se inlatura in procesul de debitare.

In afara elementelor mentionate, in sectiunea transversala prin trunchi mai pot fi observate: inelele anuale si razele medulare.

Inelele anuale sunt inelele concentrice formate succesiv in fiecare an si sunt vizibile in toata partea lemnoasa a trunchiului.

Conturul inelelor anuale poate fi regulat (la molid), ondulat grosolan (ex: carpen, ienupar) sau ondulat fin (la anin, fag), uneori prezentand retrageri vizibile in dreptul trecerii razelor medulare (la fag, anin, stejar).

Latimea inelelor anuale depinde de specie, de conditiile de vegetatie, de varsta si de pozitia lor in arbore. Unele specii prezinta inele anuale foarte late (ex. plopul negru, cenusarul etc.), iar altele, inele anuale foarte inguste (tisa, jneapanul etc.). La unele specii, inelele anuale sunt distincte datorita prezentei a doua zone deosebite in cuprinsul lor si anume: zona de lemn timpuriu (lemn de primavara), mai putin densa si de culoare mai deschisa, formata in prima parte a perioadei de vegetatie si zona de lemn tarziu (lemn de vara), mai densa si mai inchisa la culoare, formata in a doua parte a perioadei de vegetatie. Trecerea de la lemnul timpuriu la cel tarziu este treptata la unele specii (molid, brad, cires) si brusca la altele (larice, pin, ulm).

Razele medulare sunt linii radiale foarte subtiri de culoare si luciu diferite de masa lemnoasa inconjuratoare. Ele pornesc din maduva sau dintr-un inel anual si se continua pana la scoarta, deoarece au rolul de a conduce si inmagazina substantele nutritive primite de la frunze si, totodata, de a conduce apa din lemn catre scoarta.

In numar mic, razele medulare late si cele inguste confera un aspect deosebit suprafetei, crescand valoarea estetica a produsului; in schimb, prezenta in numar mare a razelor medulare late inrautateste proprietatile mecanice ale lemnului.