Principalele proprietați ale lemnului

Principalele proprietați ale lemnului

A - Proprietațile fizice

- DENSITATEA APARENTA – este raportul, exprimat in g/cm³, dintre masa aparenta și volumul lemnului. Ea variaza de la o specie la alta. Poate varia și la aceeași specie funcție de condițiile de creștere, de lațimea inelelor anuale, proporția de lemn tarziu sau timpuriu, existența unor substanțe de incrustare și umiditate.

In funcție de specie, densitatea variaza de la cca 0,04 g/cm³ (balsa) pana la 1,40 g/cm³ (guaiac).

- specii foarte ușoare – pana la 0,40 g/cm³;

- specii ușoare – de la 0,40 – 0,50 g/cm³;

- specii semiușoare – de la 0,50 – 0,60 g/cm³;

- specii semigrele – de la 0,60 – 0,70 g/cm³;

- specii grele – de la 0,70 – 0,80 g/cm³;

- specii foarte grele – peste 0,80 g/cm³.

Funcție de densitatea aparenta putem clasifica lemnul astfel:

ușor: anin, brad, castan, duglas, ienupar, molid, nuc american, pin, plop, salcie, tei etc.;

potrivit de greu: alun, arțar, cireș, dud, larice, mesteacan, paltin, platan;

greu: anin de munte, carpen, corn, fag, frasin, jugastru, paltin, prun, salcam, stejar, ulm, tisa etc.

Densitatea aparenta a speciilor de la noi din țara este cuprinsa intre 0,35 și 0,98 g/m³.

Un rol important il joaca și in prelucrarea lemnului in semifabricate, a caror densitate este mai mare decat a lemnului masiv (placaj de plop – 0,40-0,50 g/cm³, placaj de fag – 0,75 g/cm³, PAL din plop – 0,43-0,70 g/cm³, PAL din fag – 0,66-0,82 g/cm³, PFL placi moi – 0,22-0,40 g/cm³-poros, PFL densitate medie – 0,60-0,73 g/cm³, PFL placi dure – 1,00-1,10 g/cm³-MDF).

- UMIDITATEA este conținutul de apa, exprimat in procente, din greutatea lemnului. Ea influențeaza mai toate proprietațile mecanice și fizice ale lemnului: durabilitatea, uscarea, impregnarea și prelucrarea mecanica și chimica. Datorita structurii și compoziției chimice complexe, lemnul se comporta ca un material coloidal capilar, avand capacitatea de a absorbi și reține apa din atmosfera (higroscopicitate). Datorita higroscopicitații, lemnul tinde permanent sa realizeze o umiditate corespunzatoare condițiilor de pastrare sau de folosința. Funcție de umiditate, lemnul iși modifica dimensiunile, ceea ce produce deformarea sau craparea lemnului. O umiditate de echilibru pentru realizarea mobilei și a obiectelor de interior este 10 ± 2%.

- UMFLAREA ȘI CONTRAGEREA reprezinta marirea dimensiunilor respectiv, micșorarea volumului lemnului datorita creșterii sau scaderii umiditații. Acest fenomen se produce in limita absorbției sau pierderii apei legate (umiditate 0-30%). Patrunderea sau pierderea apei lichide in sau din golurile celulare nu influențeaza variațiile dimensionale ale lemnului. Acestea sunt influențate și de alte lichide sau substanțe chimice.

Marimea umflarii și contragerii lemnului se exprima prin coeficienți, funcție de variația dimensiunilor pe direcțiile de masurare, in raport cu poziția inelelor anuale și a fibrelor – radiala, tangențiala, longitudinala.

Umflarea și contragerea lemnului difera de la o specie la alta și chiar la aceeași specie pot fi valori diferite. Marimea coeficienților depinde de proporția de lemn timpuriu și tarziu și de substanțele lichide cu care lemnul vine in contact. In general, raportul intre coeficienții de umflare sau contragere este urmatorul: (longitudinal) αl=1; (radial) αr=10; (tangențial) αt=20.

- PROPRIETAȚILE TERMICE cele mai importante sunt:

dilatarea termica – reprezinta schimbarea dimensiunii unei piese de lemn sub acțiunea caldurii. Coeficientul de dilatare termica depinde de specia lemnoasa, densitatea și umiditatea lemnului.

difuzibilitatea termica – indica viteza de conducere a caldurii. Este un indice important in practica uscarii, impregnarii, incleierii și presarii lemnului.

conductivitatea termica – este proprietatea de a conduce caldura. Avand o conductivitate termica redusa, lemnul este utilizat ca material de izolare termica.

- PROPRIETAȚILE ELECTRICE ȘI MAGNETICE – depind de umiditatea lemnului și de direcția fibrelor. In general lemnul este un bun izolator electric, in special cand este uscat. Crescand umiditatea, scade rezistența electrica. La aceeași umiditate dar temperatura mai mare, scade și mai mult rezistența electrica.

- PROPRIETAȚILE ACUSTICE ale lemnului sunt:

viteza de propagare a sunetelor, care depinde de lațimea inelului anual, marimea și distribuția porilor, fibrelor, densitatea aparenta, temperatura, umiditatea și frecvența sunetelor.

rezistența acustica este cea pe care o opune lemnul raspandirii sunetelor și este proporționala cu modulul de elasticitate si densitatea aparenta.

Amortizarea sunetelor prin radiația energiei sonore este capacitatea lemnului de a amortiza sunetele prin frecari interne. Este determinanta in alegerea materialelor pentru instrumente muzicale. Depinde de viteza de propagare a sunetelor in lemn și de densitatea aparenta.

Izolația sonora a lemnului este un indice redus. Absorbția sonora este mai mare la lemnul cu densitate aparenta mare, umiditate ridicata și cu suprafețe neregulate.

Rezonanța lemnului este proprietatea lui de a propaga sunetele. Aceasta capacitate l-a recomandat ca material valoros pentru fabricarea instrumentelor muzicale, in special lemnul cu inele anuale regulate. Cel cu inele anuale inguste (1-2mm) este apreciat pentru realizarea viorilor iar cel cu inele anuale late este recomandat instrumentelor ce produc sunete joase (violoncel, contravas etc.).

B - Proprietațile mecanice

- ELASTICITATEA este proprietatea lemnului de a se deforma sub acțiunea sarcinilor exterioare și de a-și reveni la forma inițiala dupa indepartarea lor. Pentru aceasta exista insa o limita de elasticitate ce nu trebuie depașita altfel, deformarile devin remanente.

- PLASTICITATEA este proprietatea lemnului de a se deforma sub acțiunea sarcinilor exterioare și de a-și menține noua forma dupa indepartarea lor. Dupa natura solicitarii, deosebim plasticitate la compresiune, intindere și incovoiere. In cazul mobilei curbate, mai importanta este plasticitatea la incovoiere, cea mai buna esența pentru realizarea mobilei curbate fiind fagul.

- REZISTENȚA LA COMPRESIUNE reprezinta efortul unitar la care materialul solicitat la compresiune se rupe, pentru lemn intereseaza in special rezistența la compresiune perpendiculara pe fibre. Ea este influențata de densitatea aparenta, umiditatea și temperatura lemnului. Rezistența la compresiune paralela cu fibrele este influențata de densitatea aparenta, umiditatea, temperatura și defectele lemnului.

- REZISTENȚA LA TRACȚIUNE este influențata de densitatea aparenta, umiditatea, temperatura și defectele lemnului. El poate fi solicitat la tracțiune in sens paralel sau perpendicular pe fibre. Rezistența la tracțiune paralel cu fibrele crește cu greutatea specifica și scade cu creșterea umiditații și temperaturii. Rezistența la tracțiune perpendicular cu fibrele crește odata cu creșterea densitații aparente și scade cu creșterea umiditații și temperaturii.

- REZISTENȚA LA INCOVOIERE STATICA apare la lemnul solicitat in special in lucrari de construcții și industrie. Ea depinde de densitatea aparenta, umiditatea, temperatura și defectele lemnului.

- REZISTENȚA LA INCOVOIERE PRIN ȘOC este o insușire care permite clasificarea lemnului pentru utilizari la care intervin solicitari dinamice și identificarea unor alterații, imbatraniri sau influența unor tratamente fizice sau chimice forțate.

Specii cu rezistența buna: frasin, hicori, molid, brad (construcții de avioane, schiuri, piese de mașini etc.).

Specii cu rezistența mijlocie la șoc: stejar, fag (vagoane, traverse etc.).

Specii cu rezistența mica la șoc: rașinoase, castan, plop, oțetar etc. (utilizari limitate).

- REZISTENȚA LA FORFECARE intervine in construcții la asamblare prin scobituri sau buloane, grinzi supuse efortului de incovoiere etc. Ea crește cu densitatea aparenta și scade pe masura ce crește umiditatea lemnului.

- REZISTENȚA LA DESPICARE apare datorita proprietații lemnului de a se diviza sub acțiunea unor unelte taietoare in forma de pana. Rezistența depinde de densitatea aparenta, structura lemnului și defectele lui (fibra rasucita, inclinata, noduri).

- DURITATEA este proprietatea lemnului de a rezista patrunderii unor corpuri mai tari. Ea clasifica lemnul in 'tare' sau 'moale', indicand și posibilitațile de prelucrare a lemnului cu sculele taietoare.

C - Proprietați tehnologice

- UZURA este fenomenul de distrugere a lemnului in timp prin contactul sau frecarea lui cu alte corpuri sau prin modificari ale formelor, dimensiunilor, densitații aparente etc. Cel mai mult se uzeaza lemnul folosit la pardoseli.

- CURBAREA este o proprietate a lemnului de care depinde utilizarea lemnului in construcții, aviație, mobila, ambarcațiuni etc. Cel mai bine se comporta speciile precum fagul, stejarul, frasinul, ulmul. Raza minima de curbura depinde de specia lemnoasa, de densitatea aparenta, lațimea inelelor anuale, umiditatea, temperatura și unghiul de inclinare al fibrelor fața de direcția longitudinala. Mai bine se realizeaza cu piese cu secțiuni reduse, densitatea aparenta mica, umiditatea și temperatura mai ridicate.

Raza minima pentru un element din lemn de 25mm grosime: - fag = 40-100mm

- stejar = 50mm

- frasin = 65mm

- REZISTENȚA LA SMULGEREA CUIELOR ȘI ȘURUBURILOR apare la utilizarea lemnului in construcții, mobila, vagoane, ambarcațiuni etc. Asamblarea elementelor din lemn prin cuie sau șuruburi se bazeaza pe forța de frecare dintre lemn și suprafața laterala a cuiului sau șurubului. Rezistența la smulgere depinde de densitatea aparenta, direcția de batere a cuielor fața de inelele anuale, forma secțiunii cuiului și asperitatea suprafeței acestuia, scazand pe masura ce crește umiditatea.

- DURABILITATEA este aptitudinea lemnului de a-și pastra nealterate caracteristicile sale naturale și insușirile de lemn sanatos in mediile in care este intrebuințat. Ea depinde de specie, de natura mediului in care este folosit, rezistența la acțiunea bacteriilor și ciupercilor xilofage.

Lemnul poate fi folosit in aer liber, incaperi inchise, pamant, apa etc. Cel mai bine se pastreaza cel scufundat in apa, evitandu-se și atacul ciupercilor xilofage. Cel utilizat in aer liber, in contact cu solul sau ingropat, are o durabilitate mai redusa.

Durabilitatea medie a speciilor: - in aer liber: stejar (80 ani), larice (60 ani), pin, nuc (50 ani) etc.

- sub șopron: stejar (150 ani), larice (120 ani), pin, salcam (100 ani) etc.

- scufundat: stejar, larice (500 ani), pin (400 ani), salcam (300 ani) etc.