Utjecaj heterogene građe drva na njegovu dimenzijsku nestabilnost u promjenjivim klimatskim uvjetima

Svježe drvo moramo osušiti do onog stanja vlažnosti koje osigurava njegovu optimalnu preradu, obradu i prije svega ugradnju. Zbog higroskopskih osobina je vlažnost drva u uporabi ovisna o klimatskim odnosima na mjestu ugradnje, a zbog promjenjivih uvjeta ne možemo posve spriječiti ni njegov »rad«, to jest stezanje ili krčenje i širenje, mada ga možemo ublažiti odgovarajućim mjerama.
Slk15-26-s1-p-250.jpgika 1 – Varijabilnost gustoće među vrstama drva i unutar iste vrste

Rad drva u promjenjivim klimatskim uvjetima

Polazište
Svježe drvo sadrži velike količine vode, koje jako ograničavaju njegovu iskoristivost. Najrazličitiji postupci sušenja drva su zato prva i nužna faza prerade. Zadaća sušenja je da se drvo osuši do onog stanja koje osigurava njegovu optimalnu daljnju preradu, obradu ili završnu ugradnju.

Zbog svoje specifične građe drvo je higroskopno i zato uvijek više ili manje vlažno, a ponekad uspostavlja i ravnotežu vlastite vlage sa klimom u kojoj se nalazi. Pritom je najodgovorniji čimbenik relativna vlaga zraka, a utjecaj temperature je snažan samo posredno, kad u zimskim mjesecima grijanjem prostora prije svega snižavamo relativnu  vlažnost zraka.

Tako i unatoč pomnom i pravilnom sušenju ne možemo zajamčiti stabilno stanje vlažnosti drva. No, važnije od same promjene vlažnosti su njegove dimenzijske promjene, vezane uz prihvaćanje (širenje) i gubljenje (krčenje) higroskopske vode. Zbog promjenjivih klimatskih uvjeta, ni u uporabi ne možemo spriječiti veći ili manji rad drva, koji ublažavamo ovako:

  • sušenjem na prikladnu vlažnost (što mora odgovarati prosječnim klimatskim uvjetima na mjestu ugradnje – prije svega relativnoj vlažnosti zraka i temperaturi);
  • odabirom orijentiranih elemenata (drvo se u tangencijalnom smjeru krči i širi dva puta više nego u radijalnom);
  • pravilnim postupkom ugradnje (sprječavanje dodatnog navlaživanja od drugih ugrađenih materijala, prikladna hidroizolacija, uporaba pomoćnih materijala, na primjer – ljepila koja ne sadrže vodu);
  • zaštitnim premaznim sredstvima koja djeluju hidrofobno i usporavaju brzinu postizanja ravnoteže;
  • posebnim postupcima za dimenzijsku stabilizaciju drva.

Rad drva u podnim oblogama
Podne obloge pripadaju najopterećenijim unutarnjim elementima i sa stanovišta promjenjive vlažnosti, i zato je ograničavanje rada drva ovdje posebno važno.

Važeći (ili oni koji su tek u pripremi), kao i stariji standardi dopuštaju prilično širok raspon dopuštene konačne vlažnosti drva, i zato je odluka o prikladnoj konačnoj vlažnosti ovisna o uvjetima na mjestu ugradnje. Tako je za prostore sa centralnim grijanjem, u kojima je relativna vlažnost zraka niža, prikladnija nešto niža vlažnost drva (između 7 i 9 posto), a u individualno zagrijavanim ili klimatiziranim prostorima (i s uravnoteženjem relativne vlažnosti zraka) nešto viša (od 9 do 11 posto). Premda, već i spomenuti raspon vlažnosti drva osigurava dimenzijsku stabilnost u ograničenom opsegu kolebanja relativne vlažnosti zraka. Zato rad drva mjerimo pokazateljima, kojima u promjenjivim klimatskim uvjetima definiramo i promjene vlažnosti drva, a i njegovih dimenzija.

U iznimno promjenjivim klimatskim uvjetima koji traju duže vrijeme, vlažnost drva se mijenja i za više od 10 posto, a naravno da uz to idu i odgovarajuće dimenzijske promjene. Kod toga se kod lijepljenih parketnih elemenata na podlogu prenosi i pritisak na širenje (kod navlaživanja) odnosno na vlak (kod sušenja). Specifični pritisak (kod promjene vlažnosti drva za 1 posto) za bukovinu iznosi 0,45 MPa/%.

Heterogena i varijabilna građa drva

Na specifično odazivanje drva u promjenjivim klimatskim okolnostima utječu njegove varijabilne i nehomogene osobine kao što su gustoća odnosno brzina prirastanja sa širinom godova te odnosi između udjela ranog i kasnog drva, anizotropno krčenje, smjer i usmjerenost vlakana sa zavijenim (spiralnim) ili promijenjenim zavijanjem rasta, nazočnost i pojava reakcijskog drva koje omogućuje izravnavanje nagnutih debala i ukošeni rast grana, trenutak nastanka drva u kambiju odnosno starost kambija – na početku rasta drva nastaje mlado ili juvenilno drvo (približno do 20 godina), koje se anatomski i po osobinama razlikuje od zrelog ili adultnog drva; ovo potonje je iskoristivije, jer ima stabilniju i normalnu građu; no, nećemo zaboraviti još i napetosti koje nastaju pri rastu drva, kao i čvorove, te biološka i mehanička oštećenja drva.

Usmjerenost i tijek rasta vlakana – spiralnost

Osnovne osi vlakana kao i drugi elementi teku u drukčijem smjeru od osi debla, korijena ili grana. Taj je smjer određen smjerom i veličinom kuta otklona vlakana u tangencijalnoj ravnini s obzirom na srž ili okomitu os debla. Elementi najčešće slijede oblike spirale, a nisu neobični niti zavijen i izmjenični rast ili isprepletenost vlakana, jer se novi osni elementi mogu između rasta i sazrijevanja različito tangencijalno otklanjati u odnosu na prirasni sloj. Nema drva u kojemu je tijek rasta idealno raspoređen i usporedan s njegovom osi, tako da su mogući otkloni od 0 do 30 stupnjeva u jedan ili drugi smjer, a iznimno – čak i oni do 90 stupnjeva.

k15-26-s2-p-250.jpgSlika 2. Isprepletenost vlakana je problematičnija kod tanjih elemenata (A), mada nije zanemariva ni kod onih debljih (B).

Većina igličarki ima spiralni rast kojemu se sa starošću drva i položajima uzduž debla mijenjaju smjer i kut rasta. Spiralni rast je normalna shema rasta mnogih vrsta drva, koje mijenjaju tijek rasta barem jednom u svome životu. Kod smreke i jele se pokazalo da u mladosti rastu spiralno ulijevo, a kasnije se nagibaju prema desnoj strani.

Kod bjelogoričnog drva je varijabilnost kao osobina drva i veća nego kod igličarki, no veća je i šarolikost koja proizlazi iz njegovih aksijalnih elemenata. U nekoliko prirasnih slojeva, ili čak i u kraćim razdobljima, smjer rasta se može promijeniti.

Spiralni rast većinom slabi mehaničke osobine i prije svega povećava savijanje drva kada dođe do promjena njegove vlažnosti, a izaziva i poteškoće kod uporabe proizvoda od sastavljenog drva.

Najsnažniji utjecaj spiralnog rasta pokazuje se kod postupka sušenja, kada se kod rezanog drva sa kosim pružanjem vlakana tangencijalna komponenta krčenja prenosi na uzdužni smjer elemenata. Otkloni rasta kod grana, čvorova, čvornatih nabreknuća i drugih posebnosti rasta još povećavaju opasnost od svijanja. Značajno odstupajući smjer pružanja vlakana pokazuje se i u tim čvorovima, koji pomažu općoj dezorijentaciji osnovnog tkiva.

k15-26-s3-p-230.jpg Slika 3. Grananje drva sa spiralnim pružanjem vlakana

Starosne kategorije drva

Juvenilno drvo nastaje u mladim stablima ili u krošnjama starijih stabala. Adultno drvo ima »normalnu« građu, to jest srazmjerno stabilne dimenzije elemenata i osobine. Nasuprot tome, osobine drva na juvenilnom području nisu ujednačene. God u sebi sadrži veliku varijabilnost te dosta brzu promjenu anatomskih, fizikalnih i kemijskih osobina, što se onda iskazuje i na iskoristivosti juvenilnog drva.

Razlike između juvenilnog i adultnog drva možemo sažeti u sljedećim točkama:

  • kada nema izrazito kasnog drva stanične stijenke su tanje, promjeri veći, a juvenilno drvo ima nižu gustoću;
  • na juvenilnom području se zbog potrebe za intenzivnim promjenama usmjerenosti osi u pravilu pojavljuje mnogo reakcijskog drva (kompresijskog kod igličarki i tenzijskog kod listarki) sa slabijim tehnološkim osobinama;
  • nastaje veliko aksijalno stezanje, koje je inače uzrok za grananje drva. Veće krčenje u uzdužnom smjeru je posljedica većeg mikrofibrilnog kuta, koji je značajan za juvenilno drvo. Dakle, ako je daska odrezana tako da sadrži i juvenilno drvo, taj će se dio stezati više od drugih dijelova, što će izazvati iskrivljavanje i pucanje, čak i onda kada će se drvo nalaziti u uporabi;
  • vlakna (traheide) su kod mladog drva kraća od vlakana zreloga, a zato je i dosta manja prije svega udarna žilavost, kao i druge osobine čvrstoće.
  • Juvenilno drvo se obično i kemijski razlikuje od adultnog, jer ima više lignina i ksilana te manje celuloze i galaktoglukomanana. Kemijske razlike imaju manji utjecaj na kakvoću od anatomskih;
  • radi središnjeg položaja je vlažnost juvenilnog drva u pravilu niža nego u perifernom adultnom drvu. Razlog je prije svega fiziološki, jer je periferni dio aktivan kod prijenosa vode. No, ako je na primjer nazočno i mokro srce, vlažnost mu snažno raste;
  • spiralni kut pružanja vlakana je u juvenilnom drvu veći, što slabi njegove  mehaničke osobine i povećava svijanje.

k15-26-s5.jpgSlika 4. Promjena anatomskih i fizikalnih osobina na prijelazu iz juvenilnog u adultno razdoblje

Reakcijsko drvo

Reakcijsko drvo se oblikuje kao odgovor na nevertikalnu usmjerenost debla, do koje dolazi pod utjecajem asimetričnog oblika krošnje, snažnog vjetra, snijega ili nagibanja mjesta rasta. Deblo je tu ovalno (ekscentrično) s većim radijusom na »reakcijskoj« strani.

  • Kod igličarki nastaje reakcijsko – kompresijsko – drvo na donjoj strani zakrivljenih debala i grana pod pritiskom.
  • Kod listarki nastaje tenzijsko drvo na gornjoj strani zakrivljenih debala i grana, izloženih istezanju na vlak. Područja tenzijskog drva su kod listarki obično ograničena na rano drvo.

Veliko aksijalno krčenje kako tenzijskog drva kod listarki, tako i kompresijskog kod igličarki znatno pripomaže granama u procesu sušenja. Taj učinak se još bolje vidi u juvenilnom drvu, gdje je učestalost pojavljivanja reakcijskog drva najveća. U adultnom drvu se reakcijsko drvo pojavljuje samo povremeno i nepredvidljivo.

Budući da se negativni učinak reakcijskog drva može spriječiti sušenjem pod opterećenjem, rezano drvo ili elementi koji ga sadrže slažu se u donje dijelove slogova drva, ili se ti slogovi dodatno opterećuju.

k15-26-s4-p-150.jpgSlika 5. Snažnije krčenje tenzijskog drva u uzdužnom smjeru uzrokuje valovitost normalnog drva.

Unutarnje napetosti pri rastu

Unutarnje napetosti kod rasta nastaju u drvu već tijekom njegovog rasta. Obod debla je u osnom smjeru opterećen na vlak, a sredina debla na tlak. U tangencijalnom smjeru se na obodu pojavljuju tlačne, a u sredini vlačne napetosti. Slabljenje tih unutarnjih napetosti se kod uzdužnog i poprečnog rezanja pokazuje u značajnim čvorovima i raspuklinama srca. Posljedica napetosti pri rastu su i sposobnost svijanja u obruč te krhko srce.

Velike napetosti pri rastu otežavaju uporabu drva. Zbog smanjivanja napetosti kod sječe i tijekom rezanja, deformacije se pojavljuju gotovo odmah; tangencijalne daske se svijaju u obliku luka, a radijalne se povijaju. U sredini debla se zbog tangencijalnih vlačnih napetosti pojavljuju raspuknuća srca, a sposobnost svijanja u obruč je posljedica radijalnih napetosti na vlak.

Obrada parom može malo smanjiti nastale napetosti i tako umanjiti njihov negativni utjecaj tijekom sušenja.

k15-26-s5-p-150.jpgSlika 6. Raspored napetosti koje nastaju u deblu prilikom rasta

Čvorovi

Čvorovi (kvrge) na deblima su posljedica prirodnog razvitka odnosno rasta drva, premda ih ubrajamo u njegove nedostatke radi njihovog utjecaja na osobine drva, jer ga čine neprikladnim za uporabu. Kako drvo raste, oni se na donjem dijelu suše i otpadaju prije ili kasnije, ali zato nastaju gore, u krošnji, gdje još rastu žive grane. Dobivanjem na debljini, na drvu zarastaju ostaci grana. Suhe grane se kod igličarki lome napola i padaju s debla, pa ostaju samo njihovi štrljci, dok se kod listarki odlamaju pri samom deblu. Tu izrastaju čvorovi. Izrasli čvorovi živih grana kod igličarki i zdravi čvorovi živih grana kod listarki predstavljaju manje nedostatke drva, ali zato neizrasli čvorovi suhih grana kod igličarki i slijepi čvorovi kod listarki više umanjuju vrijednost drvnog asortimana. Neizrasli čvorovi suhih grana kod igličarki i slijepi čvorovi kod listarki najčešće se pojavljuju u donjem dijelu debala, a izrasli i zdravi čvorovi na gornjem dijelu debla. Slijepi čvorovi mogu biti više ili manje biološki okuženi ili razgrađeni i pojavljuju se na samoj površini, mogu obrasti u gubu ili su posve zarasli tako da ih na površini debla prepoznajemo tek u tragovima. Čvorovi od povijuša i vodenih izdanaka ne sežu duboko u drvo, pa ih ne ubrajamo u (veće) nedostatke.
Utjecaj čvorova na kakvoću drva ocjenjujemo po njihovoj veličini i brojnosti.

Zaključak

Na završnu kakvoću proizvoda utječe čitav niz čimbenika koje moramo poštovati već kod obrade i prerade drva, a i tijekom same ugradnje. U ovom sam članku želio upozoriti i na heterogenost i varijabilnost, kao svojstva koja drvo kao materijal biološkog izvora iskazuje. Njegove posebnosti rasta u raznolikim teksturnim oblicima možemo iskoristiti za izradu vrlo cijenjenih i skupih unikatnih proizvoda, u serijskoj i umnoženoj proizvodnji, dok njegova odstupajuća struktura ostavlja neugodnije posljedice, a može se – zahvaljujući dobrom poznavanju drva – i izbjeći.

izv. prof. dr. Željko Gorišek, dipl. ing.

PODIJELI