MIKROSKOPICKÁ STAVBA LISTNATÝCH DŘEVIN Kruhovitě pórovité dřevo dubu letního

Dřevo listnatých dřevin má složitější stavbu. Tvoří ho: Cévy (tracheje) Cévice (tracheidy) Libriformní vlákna Parenchymatické buňky Parenchymatické buňky Céva (trachea) Libriformní vlákno Podélný tangenciální řez dřevem lípy srdčité

1. Cévy (tracheje) Slouží k rozvádění vody Jsou to drobné trubičkovité buňky Tvoří 10 – 30 % objemu dřeva Jsou viditelné jako póry (Db, Js, Jl) V podélném řezu se jeví jako rýhy Boční blány mají tečky nebo dvojtečky – ztenčeniny. Slouží k výměně plynů a vody mezi sousedními buňkami Při vytváření jádra se cévy ucpávají tylami (výrůstky) a ztrácení vodivou funkci. Tyly ztěžují impregnaci dřeva (Bk)

Tyly trnovníku akátu

2. Cévice (tracheidy) Jsou: cévní – rozvádějí vodu vláknité – dlouhá vlákna s mechanickou funkcí – Hr, JB Ve dřevě listnáčů je jich málo

3. Libriformní vlákna 4. Dřevní parenchym Hlavní složka listnatých dřevin – 76 % Vlákna jsou tenká, protáhlá s tlustými stěnami Na tloušťce buněčné stěny závisí hmotnost a pevnost dřevin 4. Dřevní parenchym Tvoří dřevní paprsky 2 – 15 % Jsou roztroušené nebo okolo cév letokruhů Slouží jako zásobní buňky pro tvorbu listí na jaře

Schéma řezů mikroskopické stavby dubového dřeva L- letokruh, 1- jarní céva, 2- letní céva, 3- dřevní parenchym , 4- libriform, 5- široký dřeňový paprsek, 6- úzký dřeňový paprsek, 7- perforace letní cévy

SUBMIKROSKOPICKÁ STAVBA DŘEVA

Stavba buněčné blány U mladých buněk je buněčná blána tenká 0,001 mm Později buněčná blána ztloustne a odumírá Během vývoje se blána buňky mění co do rozměru, stavby i složení a postupně dřevnatí a korkovatí Dřevnatění buněčné blány je ukládání ligninu v bláně Buněčná blána má jemnou primární a sekundární blánu složenou ze 3 vrstev: vnější, střední a vnitřní Základním stavebním prvkem buněčné stěny je mikrofibrila (miocela), která tvoří svazky molekul celulózy Mikrofibrily se sdružují do větších útvarů, tzv. fibril Ve ztenčeninách buněčných blan se nachází tečky (list.) a dvojtečky (jehl.), které vodivě spojují sousední buňky

Stavba buněčné blány Příčný řez buňkou, b) Řez společnou blánou sousedních buněk 1- mezibuněčná hmota, 2- primární stěna, 3- sekundární stěna, 4, 5, 6- vnější, střední a vnitřní vrstva sekundární stěny

Opakování Vyjmenujte, co se nachází uvnitř rostlinné buňky Jak rozdělujeme pletiva podle jejich funkce? Vysvětlete, jakou funkci má ve dřevě kambium Ze kterých dřevních buněk se skládá jehličnaté dřevo a jakou má funkci? Ze kterých dřevních buněk se skládá listnaté dřevo a jakou má funkci? Popište stavbu buněčné blány

CHEMICKÉ SLOŽENÍ DŘEVA

Dřevo je složeno z organických látek: Uhlík 50 % Kyslík 44 % Vodík 6,3 % Dusík 0,04 – 0,26 % Kromě toho obsahuje dřevo minerální sloučeniny (popel). Obsah popela je ve dřevě různý. Kmen Db 0,35 % popela Kůra 7,2 % Větve 7 % Listí 3,5 %

Popel obsahuje soli draselné, sodné a hořečnaté Popel obsahuje soli draselné, sodné a hořečnaté. Chemické prvky vytvářejí složité organické látky, které jsou hlavní složkou dřeva, a to: jehličnany listnáče Celulóza 48 – 56 % 46 – 48 % Hemicelulóza 23 – 25 % 26 – 35 % Lignin 26 – 30 % 19 – 28 % Celulóza, hemicelulóza a lignin jsou hlavní složky buněčné blány Vedlejší složky dřeva jsou v dutinách buněk Třísloviny Barviva Pryskyřice Éterické oleje

Základní organické látky dřeva Celulóza Základní stavební látka buněčné stěny dřeva – C, O, H (C6H10O5)n Je to látka nerozpustná ve vodě, jihu, éteru, acetonu Chemicky lze získat: líh, krmný cukr, celuloid, nitrocelulózové látky, umělé hedvábí, papír. 2) Lignin Směs látek, využíval se na výrobu cementu, lehčených pórovitých cihel, při výrobě kaučuku, DVD

3) Hemicelulózy Jsou podobné celulóze Pentozany – mají mechanickou funkci - na líh - fuzol – plasty Hexozany – slouží jako zásobní látky 4) Třísloviny Mají trpkou chuť. Rozpustné ve vodě a lihu. Kožařský průmysl – činění kůží

5) Barviva Jsou obsažena ve dřevě, kůře, listí a kořenech. Ve dřevě jsou červené, žluté, modré a hnědé barviva Použití na barviva 6) Pryskyřice Dělí se do tří skupin: Silice (balzámy) Vlastní pryskyřice Gumy

Tekutá pryskyřice se získává z Bo (smolaření – Lizina) Tekutá pryskyřice se získává z Bo (smolaření – Lizina). Je to hustá lepkavá průzračná tekutina aromatické vůně. Na vzduchu křehne. Je rozpustná v éteru a benzolu. Je složena z terpentýnu a benzolu Terpentýn Používá se na výrobu laků a k výrobě krémů na obuv Kalafuna Výroba mýdla, léků a papírenský průmysl na lepení papíru 7) Éterické oleje Získávají se z jehličí a šišek jedle Použití: farmaceutický průmysl, výroba léků

Opakování Z jakých chemických prvků se skládá dřevo? Které hlavní organické složky jsou obsaženy v buněčné bláně? Které vedlejší složky dřeva jsou v dutinách buněk? Co je to celulóza a jaké má praktické využití? Jaké je praktické využití hemicelulózy a tříslovin? Na co se používá pryskyřice?

FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI DŘEVA

Jsou to takové vlastnosti, které pozorujeme bez narušení chemického složení a celistvosti materiálu. Jsou to vlastnosti určující: Vnější vzhled dřeva Vztah dřeva k vodě Hmotnost dřeva Vztah dřeva k teplu Vztah dřeva ke zvuku Vztah dřeva k elektřině

1) Vnější vzhled dřeva Pro vnější vzhled (lze jej určit lidskými smysly) je charakteristická barva, lesk, textura, vůně Barva Od bílé po černou (nažloutlé SM, OS, šedohnědá Db, zelenožlutá Ak, červená – eben) Dřevo zbarvují látky uložené v buněčných dutinách nebo blánách, barviva, třísloviny, pryskyřice Barva závisí na druhu dřeviny a na podnebí Na vzduchu a na světle tmavne Změna barvy může být i po napadení dřeva houbami Barevnost je důležitá při výrobě nábytku, hudebních nástrojů, obkladů stěn

Lesk Textura Nejvýraznější na radiálním řezu Vytvářejí jej dřeňové paprsky Lesklé dřeviny – Jv, Bk, DB, Jl, Ak Bez lesku – Hb, ovocné dřeviny Textura Závisí na anatomické stavbě dřeva U jehličnanů má jednoduchou stavbu – má jednotvárnou texturu Listnaté dřevo má texturu rozmanitou Kresba dřeva závisí na směru řezu, na šířce letokruhů, na rozdílu ve zbarvení jarního a letního dřeva, na dřeňových paprscích a na směru vláken Nejvýraznější textura se získává tangenciálním řezem, tzv. fládrový řez Bývá ovlivněn i nepravidelností růstu dřeva – očkovitost – JV, kořenice – Tp, OR

Očkovitost – javor klen fládr Kořenice - oliva

Vůně Závisí na přítomnosti éterických olejů, pryskyřic a tříslovin Nejpronikavější má čerstvě pokácené dřevo Vysycháním vůně slábne Jehličnany voní po pryskyřici Listnáče po tříslovinách – kyselý zápach – Db Význam v obalové technice – Bř – obaly na ryby, Db - sudy

2. Vztah dřeva k vodě Vlhkost Množství vody obsažené ve dřevě Vyjadřuje se v % Voda, která vyplňuje buněčné dutiny může být volná - uložená v buněčných dutinách – kapalná, nebo vázaná – uložená v buněčných stěnách v podobě vodní páry Dřeviny obsahují průměrně 30 % vázané vody Množství volné vody závisí na druhu dřeviny Pokud dřevo obsahuje jen vodu vázanou, jde o tzv. bod nasycení vláken

Dle množství vody rozeznáváme stupně vlhkosti: Mokré (> než 100 %) Čerstvě pokácené (50 – 100 %) Vysušené na vzduchu (15 – 20 %) Vysušené při pokojové teplotě (8 – 10 %) Absolutně suché (0 %) Technická vlhkost – vlhkost dřeva v době, kdy se zpracovává Dřevo pokáceného stromu postupně ztrácí vodu dřeva při stanovené vlhkosti Nejprve se odpařuje volná voda, potom vázaná Dřevo přestane vysychat, když se vlhkost rovnoměrně rozloží a bude odpovídat teplotě a vlhkosti okolního vzduchu – stav vlhkostní rovnováhy

Při poklesu vlhkosti dřeva pod 30 % dřevo sesychá Sesychání V podélném směru 0,1 – 0,6 % V radiálním směru 5 % V tangenciálním směru 10 % Objemové sesychání 15 % Bobtnání dřeva Opačný proces než sesychání Borcení Tvarové změny způsobené nestejným sesycháním v různých směrech. Rozlišujeme borcení – příčné - podélné

Navlhlost dřeva Schopnost dřeva pohlcovat vodní páru z okolního prostředí Nasákavost dřeva Schopnost dřeva přijímat vodu ve skupenství kapalném Množství pohlcené vody závisí na době, po kterou je dřevo uloženo ve vodě – důležitá pro impregnaci dřeva

3. Hmotnost dřeva Objemová je hmotnost 1 m3 přidané vlhkosti dřeva Vyjadřuje se v kg.m-3 SM – 500 kg/m3 Hb – 1000 kg/m3 Měrná (hustota) Hmotnost buněčných blan bez vody, vyluhovatelných látek a vzduchu Průměrná hodnota je 1,54 g/cm3 Hustota nezávisí na druhu dřeviny

4. Vztah dřeva k teplu Dřevo není dobrý vodič Vodivost závisí na hustotě dřeva, na obsahu vody a na teplotě Čím větší vlhkost, tím větší vodivost Vyjadřuje se koeficientem tepelné vodivosti – množství tepla, které projde 1 m2 dřeva za hodinu k opačnému povrchu ve vzdálenosti 1 m při teplotním rozdílu 1°C Ve směru vláken je tepelná vodivost > než napříč vláken Dřevo je vhodné jako izolant Př. Dřevěná zeď tl. 15 cm izoluje stejně jako cihelná zeď tl. 60 cm

5. Vztah dřeva ke zvuku Zvuková vodivost je rychlost šíření zvuku ve dřevě Závisí na druhu dřeviny a na směru vláken Dřevo je vodivější než vzduch Rezonanční schopnost dřeva – schopnost zesilovat zvuk bez zkreslení tónů – hudební nástroje

6. Vztah dřeva k elektřině El. vodivost dřeva je dána specifickým odporem dřeva, který se udává v (ómech) Závisí na druhu dřeviny, vlhkosti, na teplotě, na směru v jakém dřevem prochází Vodivost dřeva se zvětšuje s obsahem vody Použ. Izolační materiál na pouzdra, skříňky, přístrojů, rukojeti aj.

Mechanické vlastnosti dřeva Pod mechanickými vlastnostmi dřeva (MVD) rozumíme jeho odolnost proti působení vnějších sil. MVD se dělí na: Základní - pružnost dřeva - pevnost dřeva - tvrdost dřeva Odvozené(technologické) - štípatelnost - odpor proti vytahování zaražených předmětů - odolnost dřeva proti opotřebení Dřevo je anizotropní materiál tj. má různé pevnostní vlastnosti ve třech základních směrech – podélném, radiálním a tangenciálním. Kromě toho jsou mechanické vlastnosti ovlivněny: - druhem dřeviny - jejich objemovou hmotností, vlhkostí, teplotou - vadami dřeva

Pružnost dřeva Je to schopnost materiálů nabývat počáteční tvar a rozměry po přerušení působení vnějších sil. Zvětšuje ji: - šířka letokruhu - větší hustota dřeva - suché dřevo má dvojnásobnou pružnost ve srovnání s vlhkým dřevem Největší pružnost mají dřeviny: Db,Js,Bk,Md

Pevnost dřeva Je schopnost materiálu odolávat působení vnějších sil.(zatížení) Podle časového průběhu působení sil rozlišujeme: Statické zatížení – síla působící na těleso se postupně zvyšuje Dynamické zatížení – síla působí ihned plnou hodnotou. Mez pevnosti se měří silou potřebnou k porušení celistvosti dřeva a vypočítá se Ze vztahu: Pevnost = síla odpovídající mezi pevnosti plošný obsah příčného řezu tělesa Pevnost dřeva je napětí v okamžiku, který předchází porušení dřeva. Rozlišujeme pevnost: - v tahu - v tlaku - v ohybu - smykovou pevnost - pevnost v krutu

Tahová pevnost – podél vláken Tato pevnost je vysoká asi 120 MPa. V praxi se vyskytuje např. u tažných prutů příhradových nosníků. Na pevnost v tahu má vliv: - vlhkost dřeva - hmotnost dřeva - druh dřeviny – listnáče větší jehličnany menší - rovnovláknitost dřeva Tahová pevnost – kolmo na vlákna Tato pevnost je velmi malá asi 7 MPa. Dřevo v tomto směru je namáháno jen málo.

Pevnost dřeva v tlaku V praxi je nejvíce používána pevnost v tlaku ve směru vláken - sloupy, vzpěry, pilíře a kůly. Namáhání dřeva v tlaku kolmo na vlákna se projevuje pozvolně např. v místech dlabů a spojů dřeva pomocí kovových spojovacích součástí (šrouby, svorníky aj.) Pevnost v tlaku závisí na: - vlhkosti dřeva - hmotnosti dřeva - místě ve dřevě – jádro, běl - podílu letního dřeva - nepravidelném růstu dřeva

Pevnost dřeva v ohybu Je to schopnost materiálu vzdorovat zatížení za těch podmínek, kdy namáhaný materiál je podepřen (nebo upevněn) pouze na koncích. V praxi se dřevo ohýbá pouze podél vláken a zatěžující síla působí kolmo na směr vláken. Ohýbání příčného průřezu se nevyužívá – nemá žádnou pevnost. Praktické využití je u stavebních konstrukcí – nosníky, lešení, střešní konstrukce. Hodnota průhybu uprostřed nosníku nesmí překročit dovolenou mez.Pevnost dřeva v ohybu závisí na : druhu dřeviny a vadách dřeva.

Smyková pevnost Pevnost ve smyku vykazuje těleso tehdy, jestliže dvě proti sobě působící síly se snaží sesmeknout jednu vrstvu tělesa po druhé. Rozlišujeme: a) Smykovou pevnost podél vláken tato je asi 6x menší než pevnost v tlaku podél vláken. Lépe smyku odolává listnaté dřevo než jehličnaté. Odchylky vláken zvyšují smykovou pevnost.V tesařské praxi je to např. při spojích dřeva se zářezy.

b) Smyková pevnost kolmo na vlákna – střihová pevnost Je větší než podél vláken. Vyskytuje se např. u kolíkových spojů, stříhání dýh aj. Je ovlivněna druhem dřeva – jeho objemovou hmotností (proto se kolíky vyrábí z tvrdého dřeva), a vlhkostí – vlhkost snižuje pevnost.

Pevnost dřeva v kroucení Na dřevo působí dvojice sil v rovině kolmé na směr vláken, která se snaží vlákna překroutit. Je ovlivněna druhem dřeva – objemovou hmotností a jeho vlhkostí. Kroucením je namáháno dřevo hřídelů, listy vrtulí aj.

Tvrdost dřeva Je to schopnost materiálu odporovat vnikání pevného předmětu do povrchu materiálu. Z praktického hlediska je tvrdost důležitá: pro spoje dřeva opracování dřeva řeznými nástroji (řezání, frézování, vrtání aj.) u opotřebitelnosti výrobků – odolnost proti oděru (podlahy) Zkouší se vtlačováním ocelového razidla s půlkulovitým hrotem do dřeva. Podle tvrdosti rozlišujeme dřeviny: měkké – Sm, Bo, Jd,Ol,Tp,Lp,Vr,Os tvrdé – Md, Br, Bk, Jl, Db,Jv, Or, Jb velmi tvrdé – Tis, Ak, Hb Tvrdost zvyšuje objemová hmotnost a hustota dřeva, zmenšuje ji vlhkost dřeva

Štípatelnost dřeva Je schopnost dřeva rozdělit se působením klínovitého nástroje na části. Dřevo lze štípat jen v podélném směru a nejlépe ve směru dřeňových paprsků. Lépe se štípou jehličnany než listnáče. Dobrou štípatelnost mají např.: Sm, Bo, Md, Db, Bk, Ol Špatnou štípatelnost mají např.: Br, Jl, Hb, ovocné dřeviny. Dobře štípatelné dřevo se používá : při výrobě dřevěných šindelů, dužin na sudy, ramen kol, příček žebříků.

Odpor proti vytahování zaražených předmětů Je to schopnost materiálu udržet mechanické spojovací prostředky ve dřevě např. hřebíky, vruty, skoby aj. Závisí na : - vlhkosti dřeva - objemové hmotnost - směru vláken - kvalitě povrchu spoj. Prostředků (hřebíků, kroucené hřebíky, vruty) :

Odolnost dřeva proti opotřebení Je charakterizována jako postupné porušení povrchu vlivem různých činitelů, především třením: - opotřebení dřeva na podlahách - schodech - dřevěných dlažbách Opotřebení závisí : - na směru dřevních vláken - objemové hmotnosti - tvrdosti dřeva

Opakování Vyjmenujte fyzikální vlastnosti dřeva. Které fyzikální vlastnosti lze zjistit lidskými smysly a za jakým účelem se zjišťují. Čím je zapříčiněn rozdíl objemových hmotností různých dřevin? Co je to rezonanční schopnost dřeva a kde se využívá? Vysvětlete vztah dřeva k vodě. Jak se zjišťuje přesná vlhkost dřeva? Co znamená bod nasycení dřevních vláken a jaký má význam? Jaký je rozdíl mezi vysycháním a sesycháním dřeva? Popište mechanické vlastnosti dřeva. Popište pevnost dřeva a jak ji rozlišujeme. Uveďte praktické příklady namáhání dílců v tahu, tlaku, ohybu a smyku. Co je tvrdost dřeva a kde se prakticky uplatňuje.