loading...
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 Rating 0.00 (0 Votes)

Lemnul este un material natural, organic, de origine vegetală, alcătuit din celule diferite ca formă, dimensiuni, rol şi dispunere în structura macroscopică. Structura celulară a lemnului şi modul de dispunere al fibrelor sunt elemente ce permit identificarea diferitelor esenţe  deoarece diferă de la o specie la alta. Celulele se deosebesc intre ele atât ca formă, dimensiuni, cât şi prin rolul pe care il deţin. Lemnul are o structură fibroasă şi orientată, formată din celule cu membrane lignificate ce formează ţesuturi specializate, care conferă plantei rezistenţă, având şi rol de conducere a apei cu substanţe minerale din sol şi a sevei elaborate. Principalele proprietăţi fizice şi mecanice ale lemnului depind în principal de specia lemnoasă din care provine şi de planul de secţionare al arborelui. În general secţionarea se poate realiza pe trei planuri, diferenţiate în raport cu principalele coordonate ale trunchiului: transversal (perpendicular pe axa trunchiului), radial (trece prin axa trunchiului) sau tangenţial (perpendicular pe razele modulare şi tangenţial la inele de creştere). Într-o secţiune transversală, perpendiculară pe axa arborelui, principalele zone evidenţiate macroscopic de la interior spre exteriorul trunchiului sunt măduva, duramenul, alburnul, cambiul, coaja, inele de creştere anuale, razele medulare, porii.

 

Structura microscopică a lemnului

Lemnul este constituit din celule diferenţiate prin formă, mărime şi poziţie, în funcţie de rolul îndeplinit cadrul metabolismului plantei. Majoritatea structurilor celulare dispar din timpul vieţii arborelui, în lemn rămânând doar pereţii sau membranele celulare şi o parte din conţinutul celular reprezentată de unele substanţe de rezervă şi de secreţie.

Din punct de vedere al formei se diferenţiază două tipuri de celule lemnoase, respectiv celulele parenchimatice (alungite şi subţiri, cu rol de conducere a sevei, de nutriţie şi de înmagazinare a substanţelor nutritive) şi celulele prosenchimatice (cu funcţii de rezistenţă).

În lemnul de răşinoase, cu structură microscopică mai simplă şi mai uniformă sunt  evidenţiate celule parenchimatice în razele medulare şi canalele rezinifiere, iar în lemnul de foioase, cu structură mai complexă şi mai variată se observă celulele de parenchim în razele medulare, parenchimul lemnos, celulele epiteliale ale canalelor gumifere. Celulele prozenchimatice prezente în lemnul de răşinoase sunt  traheidele, iar în lemnul de foioase vasele (traheele), traheidele şi fibrele lemnoase.

Elementele anatomice principale ale lemnului sunt: traheidele, vasele (traheele), fibrele, parenchimul şi canalele intercelulare.

Traheidele sunt celule alungite, închise, ale căror capete sunt mai ascuţite în lemnul târziu şi mai rotunjite în lemnul timpuriu. La unele specii pereţii prezintă îngroşări spiralate. Traheidele ocupă volumul cel mai mare (aproximativ 90 %) al lemnului de răşinoase şi se găsesc în lemnul multor specii de foioase.

Vasele sau traheele sunt formate prin fuzionarea unui număr mare de celule prozenchimatice cu pereţi relativ subţiri aşezate cap la cap în direcţie longitudinală şi ai căror pereţi intermediari au dispărut total sau parţial, rezultând astfel tuburi de diferite lungimi, ce servesc la conducerea în arbore a sevei brute la speciile de foioase.

Fibrele lemnoase (fibrele liberiene) sunt celule foarte alungite şi subţiri, cu pereţi groşi ce constituie elementele de rezistenţă ale lemnului de foioase. În secţiune transversală au în general contur poligonal, iar la capete sunt uneori dentate sau bifurcate spre a se ancora mai bine unele de altele. Fibrele sunt distribuite foarte variat în lemn, de la împrăştiate uniform, până la grupări caracteristice (benzi, zone sub formă de flăcări, zone insulare cu contur neregulat etc.). Lungimea, grosimea şi proporţia fibrelor în lemn fibrelor variază semnificativ de la o specie lemnoasă la alta.

Parenchimul este de două tipuri: lemnos şi de rază. Parenchimul lemnos este format din celule parenchimatice dispuse paralel cu axa arborelui. Parenchimul de rază este format din celule parenchimatice dispuse radial, în formă de benzi, constituind în unele cazuri, împreună cu celulele de parenchim epitelial şi celulele prozenchimatice (traheidele), razele medulare ale lemnului.

Canalele intercelulare sunt reprezentate prin canalele rezinifere la răşinoase şi de canalele gumifere la foioase. Canalele rezinifere conţin doar răşini, pe când cele gumifere conţin diferite tipuri de substanţe: gume, răşini, uleiuri etc.

 

                                   

                                         Lemn de răşinoase

1 – traheidă axială (lemn timpuriu), 2 – traheidă axială (lemn târziu), 3 – traheidă radială,   4 – celulă de parenchim radial, 5 – celulă de parenchim epitelial, 6 – canal rezinifer vertical, 7 – canal rezinifer orizontal

 

 

Lemn de foioase

1 – element de vas (lemn timpuriu), 2 – element de vas (lemn târziu), 3 – fibră (lemn timpuriu), 4 – fibră (lemn târziu), 5 – celulă de parenchim lemnos longitudinal, 6 – celulă de parenchim radial

 

Fig. 3.1. Structura microscopică a lemnului (prelucrat după Redeş şi colab, 1999)

Structura macroscopică a lemnului

Structura, aspectul şi proprietăţile lemnului diferă în funcţie de cele trei secţiuni principale care se pot executa prin trunchi (fig. 3.2): secţiunea transversală (perpendicular pe axa longitudinală a trunchiului); secţiunea radială, longitudinală (trece prin axa trunchiului); respectiv secţiunea tangenţială (perpendicular pe rază şi tangentă la inelul anual de creştere).

Figura. 3. 2. Secţiuni principale prin trunchi (preluat după Răducanu, 2004)

 

          În secţiune transversală, trunchiul prezintă, de la exterior către interior, o succesiune de  zone concentrice: scoarţa, cambiul şi lemnul /partea lemnoasă. (figura. 6.3):.

          Scoarţa /coaja reprezintă ţesutul exterior al trunchiului, cu rol de protecţie a lemnului şi de conducere a substanţelor nutritive. Procentul de coajă, de 7 % până la 30 % din volumul arborelui, reprezintă o pierdere la prelucrare, fiind în general îndepărtată datorită compoziţiei şi proprietăţilor diferite de restul trunchiului.

 

Fig. 3.3. Structura macroscopică a lemnului (preluat după Stanciu, ş.a., 1998)

 
   

 

 

 

Cambiul constituie un ţesut format dintr-un singur strat de celule, situat între scoarţă şi lemn, care determină creşterea în grosime  arborelui.

Lemnul este o grupare de ţesuturi de structură complexă, reprezentând cea mai mare parte din volumul trunchiului, al ramurilor şi al rădăcinilor şi, în acelaşi timp, cea mai importantă parte din punct de vedere economic. În secţiune transversală lemnul prezintă de la exterior către interior trei zone concentrice principale: alburnul, duramenul şi măduva.

Alburnul reprezintă zona de sub cambiu, cu ţesut rar şi umiditate ridicată, de culoare deschisă, prin care se face circulaţia ascendentă a sevei brute. Reprezintă un procent variabil  din volumul trunchiului în funcţie de specie, vârsta arborelui şi de condiţiile climatice.

Duramenul sau lemnul matur este o zonă interioară situată după alburn, formată prin procesul de duramenificare a alburnului. Din punct de vedere fiziologic duramenul este inactiv, servind numai pentru rezistenţa arborelui. Formarea duramenului începe la vârste diferite în funcţie de specie (3-5 ani la salcâm şi 30-55 de ani la stejar). Duramenul prezintă un ţesut dens, rezistent, puţin permeabil la lichide, cu proprietăţi fizico-mecanice superioare alburnului. Grosimea şi culoarea duramenului variază în funcţie de specie, vârstă, locul secţiunii etc. La anumite specii duramenul are o culoare distinctă de cea a alburnului, iar la altele cele două zone nu pot fi diferenţiate cu ochiul liber, apelându-se în acest caz la analize chimice.

Măduva este partea din mijloc a tulpinii, situată central sau excentric, formată din ţesut parenchimatic în jurul căreia se grupează primele formaţiuni de lemn primar, formând canalul medular. În secţiune transversală măduva se prezintă în formă circulară, ovală, triunghiulară, pentagonală, etc., de diferite nuanţe (albă, alb-verzuie, alb-roşcată, alb-cenuşie, alb-brun deschis, gălbuie, galben-roşcată, roşiatică, roşie-brună, brună, brun-verzuie, cenuşiu deschis, negru etc). Măduva este lipsită de valoare şi se înlătură în procesul de debitare.

În secţiunea transversală prin trunchi mai pot fi observate inelele anuale şi razele medulare.

Inelele anuale sunt inele concentrice, vizibile în toată partea lemnoasă a trunchiului, formate succesiv în fiecare an. Conturul inelelor anuale poate fi regulat (la molid), ondulat grosolan (ex: carpen, ienupăr) sau ondulat fin (la anin, fag), cu retrageri vizibile în dreptul trecerii razelor medulare (la fag, anin, stejar). Lăţimea inelelor anuale depinde de specie, de condiţiile de vegetaţie, de vârstă şi de poziţia lor în arbore. La unele specii, inelele anuale sunt distincte datorită prezenţei a două zone deosebite: zona de lemn timpuriu (lemn de primăvară), mai puţin densă şi de culoare mai deschisă, formată în prima parte a perioadei de vegetaţie şi zona de lemn târziu (lemn de vară), mai densă şi mai închisă la culoare, formată în a doua parte a perioadei de vegetaţie. Trecerea de la lemnul timpuriu la cel târziu este treptată la unele specii (molid, brad, cireş) şi bruscă la altele (larice, pin, ulm).

Razele medulare sunt linii radiale foarte subţiri, de culoare şi luciu diferite de restul masei lemnoase, ce pornesc din măduvă sau  dintr-un inel anual şi se continuă până la scoarţă.  Au rolul de a conduce şi înmagazina substanţele nutritive primite de la frunze şi de a conduce apa din lemn către scoarţă.

Compoziţia chimică a lemnului

Lemnul este constituit preponderent din substanţe organice şi apă. Procentul de apă variază între 30 % şi 60 %, în funcţie de anotimp, specie, condiţii climatice, vârstă, etc. Elementele chimice care predomină în compoziţia lemnului sunt carbonul (49,5 %), oxigenul (43,2 %), hidrogenul (6,3 %), azotul (0,1 %), alături de care se întâlnesc cantităţi reduse de componente anorganice sub formă de oxizi de potasiu, sodiu, calciu, fosfor, etc.

Din punct de vedere al ponderii substanţele organice se împart în macrocomponente, cu o pondere de peste 96 % în compoziţia chimică a lemnului (celuloză, hemiceluloză şi lignină) şi microcomponente de tip răşini, uleiuri eterice, substanţe tanante, gume, coloranţi, acizi organici, acizi graşi, alcaloizi etc., aflate în cantităţi mai mici. .(procentele sunt raportate la substanţa uscată).

 

Proprietăţile fizice ale lemnului

Proprietăţile fizice ale lemnului depind de o serie de factori: specia lemnoasă, mod de debitare, condiţii de păstrare, umiditate, prezenţa defectelor. Condiţiile de păstrare şi modul de prelucrare tehnologică pot influenţa decisiv proprietăţile lemnului materie primă. Evaluarea proprietăţilor lemnului se face prin raportarea la un material sănătos, fără defecte, cu un conţinut de apă de 15 %, păstrat corespunzător.

Culoarea lemnului variază de la o specie la alta, de la alb la negru, fiind dată de culoarea substanţelor chimice de natură organică impregnate în pereţii celulelor lemnoase. După culoarea în secţiune transversală, lemnul este împărţit în două grupe: unicolor (fără diferenşe de culoare între alburn şi duramen) şi bicolor. Speciile lemnoase se grupează în general după următoarele culori de bază: albă (brad, molid, etc.), galbenă (tisă, prun), roşie (santhal), cenuşie (amazac), verde, violetă (amarant) şi neagră (abanos). În mod obişnuit, speciile din zona temperată au culori moderate, pe când cele din regiunile tropicale au culori mai închise. Culoarea naturală a lemnului poate fi modificată negativ sub influenţa razelor soarelui sau poate fi ameliorată prin tratamente hidrotermice, chimice, sub efectul radiaţiilor ultraviolete, etc.la speciile mai puţin valoroase. Pentru o corectă identificare a speciei lemnoase se va lua în considerare culoarea lemnului netratat.

 Luciul lemnului reprezintă proprietatea acestuia de a reflecta lumina, fiind datorat unor elemente anatomice sau ţesuturi, în special razelor medulare şi fibrelor lemnoase. Modul de debitare şi finisarea pot influenţa luciul natural al lemnului. În industria mobilei sunt apreciate în special speciile lemnoase cu luciu natural, utilizate la fabricarea furnirelor estetice. În practică luciul se exprimă prin termeni împrumutaţi din alte domenii (luciu mătăsos - paltin, platan; luciu argintiu - mesteacăn; luciu auriu - salcâm; luciu mat - plop, carpen, etc.)

Desenul lemnului reprezintă un criteriu important în alegerea destinaţiei lemnului, respectiv pentru obţinerea semifabricatelor, pieselor de mobilier mai puţin vizibile sau pentru furnire utilizate la acoperirea suprafeţelor exterioare din structura mobilierului. Desenul lemnului este datorat efectului combinat al elementelor macroscopice (inelele de creştere anuală, razele medulare, fibrele, nodurile, culoarea), puse în evidenţă prin modul de debitare. Desenul este diferit pe cele trei secţiune plane principale. În general, desene foarte frumoase se obţin la speciile lemnoase cu anomalii de structură (fibră creaţă, noduri foarte mici, noduri mai mari, etc.). Desenul lemnului este denumit în general prin termeni ce sugerează formele obţinute prin jocuri de linii şi suprafeţe (măzărat, ondulat, înflorat, dungat, piele de şarpe, marmorat, etc.).

Textura lemnului este apreciată tactil şi vizual, fiind datorată structurii macroscopice a lemnului (natura, mărimea, proporţia şi modul de dispunere al elementelor anatomice). În general textura poartă calificative de fină, uniformă, semifină, grosieră, fiind specifică diferitelor esenţe lemnoase. Fineţea prezintă importanţă deosebită la fabricarea mobilei, în special la alegerea procedeului de finisare.

Umiditatea lemnului reprezintă cantitatea totală de apă conţinută, raportată la masa lemnului.Umiditatea variază în funcţie de specie şi de momentul tăierii, putând ajunge până la 60-100 % (raportată la masa lemnului uscat). Constituie un factor de instabilitate pentru lemn, favorizând apariţia unor boli şi defecte, motiv pentru care se recomandă uscarea lemnului până la o umiditate de echilibru impusă de condiţiile de utilizare (10 ± 2 % pentru mobilă).

Densitatea lemnului diferă de la o specie la alta, de la un anotimp la altul şi chiar la arborii din aceeaşi specie. Densitatea este dependentă de umiditatea lemnului, motiv pentru care în practică se determină mai ales densitatea aparentă, corespunzătoare unei umidităţi  a lemnului de 15 %.

Contragerea şi umflarea reprezintă variaţia de volum a lemnului datorită modificării conţinutului de apă. Fenomenele sunt nedorite, conducând la deformarea şi crăparea lemnului.

Dilatarea termică a lemnului este redusă.

Conductibilitatea termică este în general mică, lemnul uscat fiind considerat un material termoizolant. (coeficientul de conductibilitate termică medie de 0,09-0,30 kcal/m×h×grd,) Conductibilitatea electrică a lemnului depinde în mod decisiv de umiditate, lemnul verde sau umed fiind un bun conducător de electricitate, în timp ce lemnul uscat, vopsit, lăcuit sau impregnat cu răşini este un bun izolator.

Conductibilitatea acustică a lemnului depinde de specie, de umiditate, de direcţia de propagare a undelor acustice şi de grosimea obiectelor din lemn. Datorită conductibilităţii  acustice şi altor fenomene ce au loc la transmiterea undelor sonore prin masa lemnului      (reflexia, absorbţia şi rezonanţa), lemnul reprezintă un material valoros pentru confecţionarea instrumentelor muzicale.

Proprietăţi mecanice

Duritatea reprezintă rezistenţa pe care o opune lemnul la suprafaţă la pătrunderea unui corp apăsat cu o anumită forţă. Diferă de la o specie la alta, dar depinde şi direcţia de aplicare a forţei faţă de fibrele lemnoase ( datorită anizotropiei lemnului).

Rezistenţele mecanice ale lemnului depind de specia arborelui şi de direcţia de executare a efortului faţă de direcţia fibrelor. Se diferenţiază astfel esenţe tari, cu rezistenţe mecanice  mari (stejar, fag, frasin, salcâm sau nuc), şi esenţe moi (brad, molid, tei, plop sau salcie).

Rezistenţa la uzură exprimă capacitatea lemnului de a se opune unor forţe mecanice de frecare. Rezistenţa la uzură depinde de specie, fiind mai mare la speciile cu densitate aparentă mai mare şi umiditate mai mică. Rezistenţa la uzură este o caracteristică importantă mai ales pentru parchet şi pardoseli.

Durabilitatea reprezintă rezistenţa lemnului la acţiunea distructivă complexă a mediului înconjurător. Durabilitatea depinde de specia lemnului, de zona atacată, de umiditate, de temperatură.Durabilitatea lemnului poate fi mărită prin impregnarea sa cu diverse substanţe chimice (răşini sintetice sau substanţe antiseptice).

 

Defectele lemnului infuenţează negativ structura, aspectul şi compoziţia lemnului, reducând posibilităţile de utilizare corespunzătoarea ale acestuia. Defectele întâlnite la lemn pot fi  clasificate în mai multe categorii, în funcţie de modul în care se manifestă şi de cauza apariţiei:

  • defecte de creştere (anomalii) manifestate în formă şi structură (noduri, defecte de fibră, anomalii ale triunchiului, etc.);
  • defecte datorate unor factori externi (temperatură, umiditate, lumină, vânt, etc.) de tipul crăpături, curburi, etc., ce apar în special la depozitare;
  • defecte datorate acţiunii unor agenţi de biodegradare de natură vegetală sau animală (ciuperci, insecte, paraziţi).

 

Loading...