Gustoća drva

Odabir najprikladnijeg drva za određeni konačni proizvod zahtijeva vrednovanje materijala sa više stanovišta. U najvažnije pritom ubrajamo: mjesto ugradnje (prije svega radi odgovarajuće trajnosti ili čvrsoće vrste drva), namjenu proizvoda, tehnološke osobine vrste drva (otpornost na habanje, tvrdoća, čvrstoća), fizikalna svojstva (stabilnost dimenzija, toplinska i zvučna izolativnost, elektrostatičnost) i estetska svojstva (dekorativnost, boja, tekstura).

k021-str43-00-200.gifAko dobro poznajemo relevantne (bitne) osobine pojedine vrste drva, možemo i brzo ocijeniti mogućnost njegove uporabe. Među relevantna svojstva ubrajamo: gustoću, prirodnu trajnost i mogućnost impregniranja, protezanje uzdužnih elemenata, čvrstoću, stabilnost dimenzija, teškoće pri sušenju i mogućnost pojavljivanja nedostataka, obradivost, uvrtanje vijaka, zakucavanje čavala, ljuštenje ili rezanje furnira, površinsku obradu, lijepljenje, dekorativne posebnosti i dobivanje obojenja.

Od nabrojenih relevantnih svojstava, neka možemo i vidjeti te ih razmjerno brzo ocijeniti. Iz oblikovanosti debla zaključujemo kakvo je protezanje aksijalnih elemenata, nazočnost reakcijskog drva, raspored, broj i vrsta kvrga, mehanička oštećenja i obojenost (diskoloracija). Unatoč dobrom poznavanju drva, za zahtjevnije i brojčanije proizvode ipak treba ispitati manje ili više fizikalnih i mehaničkih svojstava.

Od svih fizikalnih i mehaničkih svojstava drva najprije se i najčešće proučava njegova gustoća, koja je često u najtješnjoj povezanosti sa preostalim svojstvima, a značajna je i za određivanje uporabljivosti drva.

GUSTOĆA

Gustoća je, kao i neka druga fizikalna svojstva, za određenu vrstu drva specifična, ali zbog biološkog izvora i vrlo varijabilna, na što utječu uvjeti rasta, vrsta tla, socijalni i cjenovni status te drugo. Ovdje se možemo susresti sa vrlo velikom varijabilnošću, kako među samim vrstama, tako i u okviru iste vrste drva.

korak_108.inddGustoća drva varira u vrlo širokim rasponima: donja granica apsolutno suhog drva kreće se između 100 i 130 kg/m3 te je uvjetovana mogućnošću davanja još uvijek dostatnog mehaničkog otpora rastućem drvu, dok se gornja kreće između 1200 i 1400 kg/m3 – kod takve gustoće je drvo još sposobno osiguravati dostatni prijenos vode iz sustava korijena u krošnju drva. Najlakše drvo pripada vrstama Alstonia, Ochroma i Bombax, a najteže vrstama Guaiacum, Dalbergija i Piratinera. Velike razlike u gustoći različitog drva postoje radi različitog udjela tvari u stijenkama odnosno njegove poroznosti, dok manji utjecaj imaju i udjeli parenhimskog tkiva, traka, traheja i smolastih kanala.

Gustoća je u fizici definirana kao masa na jedinicu volumena r = dm/dV (kg/m3). Za sve vrste drva je gustoća tvari u stijenkama odnosno stanične stijenke rr skoro jednaka (od 1470 do 1530 kg/m3), dok razlike nastaju radi raznolike kemijske građe – na primjer, celuloza ima dosta veću gustoću (r = 1580 kg/m3) od polioza (r = 1500 kg/m3) i lignina (r = 1380–1410 kg/m3) (slika 2). Gustoća stanične stijenke je u tijesnoj korelaciji i s indeksom kristaliničnosti, kao i udjelom mikro-raspuklina koje ne premašuju 5 posto, te vlažnošću, udjelom mineralnih tvari i ekstraktiva.

U praksi se prema drvu odnosimo kao prema poroznom materijalu pa se stoga radi nehomogenosti tkiva umjesto gustoće koristi i izraz ‘masa zapremnine’ (tabela 1). Ovisnost kako mase, tako i volumena o vlažnosti drva govori, da u drvnoj tehnologiji razlikujemo više načina izražavanja gustoće. Gustoća se mijenja i u kolebljivim klimatskim uvjetima, kada se radi higroskopnosti drva mijenja i njegova vlažnost. Pored vlažnosti, na gustoću drva utječu još i građa drva (recimo – širina zaštite, udio kasnog drva, udio različitih anatomskih tkiva), vrsta i količina ekstraktiva te kemijska građa. Poznato je da igličarke s užom zaštitom imaju veću gustoću, a vjenčasto – porozne lističarke manju.

korak_108.inddVažno je naglasiti i velike razlike u gustoći iste zaštite (to jest, godišnjeg prirasnog plašta), posebno kod igličarki, kod kojih se odnos gustoće kreće od 1 : 2,3 kod jelovine do 1 : 4 kod borovine, te kod vjenčasto – poroznih lističarki, gdje taj odnos iznosi približno 1 : 2,5. Kod rastreseno poroznih vrsta je razlika gustoća znatno manja (na primjer, kod bukovine 1 : 1,5). Radi razlike u gustoći je i stezanje ranog i kasnog drva različito, što uzrokuje nastajanje napetosti na vlak, a kod prekoračenja tvrdoće i raslojavanje, najčešće na granici između ranog i kasnog drva.

Gustoća drva utječe i na količinu vode koju sadrži svježe drvo, kao i na količinu vode koju moramo izlučiti tijekom postupka sušenja. Zato otežano sušenje gušćih vrsta drva nije samo posljedica njihove slabije provodnosti i difuzivnosti, već i većih količina izlučene vode unatoč jednakoj promjeni vlažnosti drva.

Primjer:    Kod 20-postotne vlažnosti kubični metar rijetke topolovine (gustoće u apsolutno suhom stanju 330 kg/m3) sadrži 66 kilograma vode, dok jednaki volumen graba, koji ima gustoću u apsolutno suhom stanju 790 kg/m3 i jednaku vlažnost (u = 20 %) – 158 kilograma vode.

Standardizirano je utvrđivanje (SIST ISO 3131) (HRN ISO 3131):

  • gustoće drva (kao poroznog materijala) kod stvarne, izmjerene vlažnosti (ru), najčešće kod suhoće zraka (gustoća zračno suhog drva), kojemu vlažnost iznosi od 12 do 15 posto.

Određena je odnosom između mase drva vlažnosti (u) te njegovog volumena uz istu vlažnost:

  • gustoće u apsolutno suhom stanju (r0)
  • osnovne gustoće (R), koja je najčešće korištena nominalna gustoća izražena maksimalnim volumenom, to jest pri vlažnostima iznad točke zasićenja staničnih stijenki

korak_108.inddU praksi, a naročito u engleskoj literaturi, često nailazimo na izražavanje gustoće specifičnom težinom (specific gravity). Ovaj naziv nije službeno dopušten, ali se ipak zadržao zbog dugogodišnje uporabe i jednostavne usporedivosti sa gustoćom vode (specifična težina vode je 1 odnosno 1 g/cm3). U Sloveniji specifičnu težinu nadomještamo indeksom gustoće ili relativnom gustoćom, koja je po definiciji odnos između nominalne gustoće drva i gustoće vode kod 4 stupnja Celziusa.

Gustoća drva je i mjerilo za mogućnosti uporabe drva, ali za podrobniju ocjenu svojstava i iskoristivosti drva treba poznavati i njegove druge bitne osobine (tabele 2 i 3). Za drvene podne obloge se mogu preporučiti gušće vrste, radi svoje veće tvrdoće i veće otpornosti na habanje. U  »intimnijim« prostorima sa manjim opterećenjem prikladne su i vrste drva niže gustoće. Stezanje i nadimanje te sa time povezana stabilnost dimenzija je neugodna osobina kod gušćih vrsta drva pa zato kod odabira odgovarajuće vrste moramo uzeti u obzir i to.

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