pęcznienie i kurczenie się drewna
Pęcznienie i kurczenie się drewna — Pęcznienie i kurczenie się drewna – zmiana wymiarów liniowych i objętości drewna w wyniku procesów sorpcji i desorpcji pary wodnej lub wody, na którą wpływ ma głównie budowa błony komórkowej oraz mikroskopowa struktura drewna. Zjawiska pęcznienia i kurczenia się drewna zależne są od gatunku i gęstości drewna, a także od kierunku anatomicznego (anizotropia kurczenia się i pęcznienia).
Cechy i właściwości mechaniczne drewna
Drewno jest materiałem niejednorodnym (anizotropowym) o porowatej strukturze oraz systemie przestrzeni kapilarnych. Cechuje się złożoną budową fizyczną i chemiczną. Składa się głównie z celulozy, hemicelulozy i ligniny oraz substancji, takich jak żywice, woski, tłuszcze, barwniki, garbniki, alkaloidy i substancje mineralne.
Właściwości drewna zależą w dużym stopniu od gatunku drzewa, z którego pozyskiwany jest surowiec drzewny, jego gęstości, wilgotności oraz kierunku anatomicznego (stycznego, promieniowego i równoległego do przebiegu włókien). Do właściwości niepożądanych zalicza się m.in. dużą higroskopijność drewna, pęcznienie i kurczenie się drewna (podczas adsorpcji i desorpcji pary wodnej lub wody), pękanie (pęknięcia skurczowe podczas wysychania).

Wilgotność drewna
Wilgotność drewna określana jest jako stosunek masy wody zawartej w drewnie do masy tego drewna i wyrażana w gramach lub procentach. Wilgotność drewna zależy w dużym stopniu od warunków, w jakich znajduje się drewno i ma znaczący wpływ na inne właściwości drewna (np. gęstość). Wysoka wilgotność sprzyja rozwojowi grzybów, które przyczyniają się do gnicia drewna, a także może prowadzić do paczenia się (zniekształcania wyrobów drewnianych). Niska wilgotność zmniejsza trwałość drewna; staje się ono bardziej podatne na powstawanie spękań.
Wyróżnia się dwa podstawowe rodzaje wilgotności:
- wilgotność względną – stosunek masy wody w drewnie do całkowitej masy drewna;
- wilgotność bezwzględną – stosunek masy wody w drewnie co masy absolutnie suchego drewna.
Bezpośrednio po ścięciu drzewa wilgotność drewna wynosi średnio 35% i z upływem czasu wartość zmniejsza się aż do osiągnięcia stanu powietrzno-suchego o wilgotności 15-20% (drewno suszone na wolnym powietrzu) bądź wilgotności wynoszącej 8-13% (drewno przechowywane w suchym pomieszczeniu).
Drewno w stanie świeżym zawiera dużą ilość wody wolnej wypełniającej cewki i naczynia (ok. 65%) oraz wodę związaną (higroskopijną) wypełniającą wolne przestrzenie międzymicelarne celulozy w błonie komórkowej (30%). Błona komórkowa może chłonąć wodę do określonej granicy zwanej punktem nasycenia włókien definiowanego jako maksymalną wilgotność drewna zawierającego tylko wodę związaną (ok. 30%). Wszelkie zmiany wilgotności powyżej punktu nasycenia włókien nie wpływają na zjawiska kurczenia się i pęcznienia drewna.
Drewno jest higroskopijne, czyli zdolne do wymiany pary wodnej z otaczającym go powietrzem atmosferycznym. Drewno niezabezpieczone zawsze dąży do osiągnięcia stanu równowagi pomiędzy wilgotnością własną a wilgotnością otoczenia (stan równowagi higroskopijnej). Drewno może oddawać nadmiar wilgoci (desorpcja pary wodnej), co prowadzi do jego kurczenia się, lub pochłaniać wilgoć z otoczenia (adsorpcja pary wodnej) czego wynikiem jest pęcznienie drewna. Zjawiska te dotyczą wyłącznie zmian wilgotności błon komórkowych (wody związanej) i odbywają się przy wilgotności drewna rzędu 0-30%. Kurczenie się i pęcznienie drewna są zjawiskami odwracalnymi i są w przybliżeniu równoważne przy jednakowej zmianie poziomu wilgotności.

Kurczenie się drewna
Kurczenie się drewna polega na zmniejszaniu się wymiarów drewna podczas suszenia wskutek spadku wilgotności od punktu nasycenia włókien (ok. 30%) do stanu bezwodnego (0%). Zjawisko to polega na oddawaniu wody związanej obecnej w przestrzeniach międzymicelarnych błony komórkowej (desorpcja pary wodnej).
Tempo i stopień kurczenia się drewna w dużym stopniu zależy od gatunku drzewa i jego warunków siedliskowych oraz gęstości drewna. Większą kurczliwość wykazuje drewno o dużej gęstości i grubszych błonach komórkowych, np. drewno późne (letnie) i drewno twarde.
Niejednorodna struktura drewna wpływa na nierównomierną wielkość skurczu dla poszczególnych kierunków przekroju anatomicznego (anizotropia kurczenia się drewna):
- dla kierunku stycznego (cięcie styczne do słojów przyrostu rocznego) wynosi 6-13%;
- dla kierunku promieniowego (cięcie prostopadłe do słojów przyrostu rocznego) wynosi 3-5%;
- dla kierunku wzdłuż włókien wynosi 0,1-0,8%.
Różnice w kurczliwości dla danych kierunków przekroju anatomicznego wpływają na zmiany wymiarów liniowych i objętości drewna, a także na odkształcenia i wady powstające podczas suszenia (pęknięcia desorpcyjne, spaczenia).

Pęcznienie drewna
Pęcznienie drewna polega na zwiększaniu się wymiarów liniowych i objętości drewna wskutek adsorpcji pary wodnej lub wody z otoczenia, która następnie w postaci wody związanej wnika w przestrzenie międzymicelarne celulozy w błonie komórkowej, pokrywa je otoczką wodną i powoduje ich rozsunięcie. Przyczyną tego zjawiska jest micelarna struktura celulozy stanowiącej podstawowy składnik drewna, powinowactwo pomiędzy celulozą i wodą oraz właściwości zwilżające wody. Drewno pęcznieje od stanu bezwodnego (0% wilgotności) do punktu nasycenia włókien (ok. 30% wilgotności).
Pęcznienie drewna, analogicznie do procesu kurczenia się drewna, w związku z niejednorodną strukturą drewna przebiega nierównomiernie dla poszczególnych kierunków przekroju anatomicznego (anizotropia pęcznienia drewna). Najniższą wartość pęcznienia wykazują zmiany liniowe biegnące równolegle wzdłuż włókien, wartości pośrednie – zmiany w kierunku promieniowym, wartości największe – zmiany w kierunku stycznym.



