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).

Ako 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.

Gustoća 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 r_r 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.

Važno 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 (r_u), 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

U 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.