Drewno jako materiał higroskopijny pęcznieje przy nawilżaniu i kurczy się przy suszeniu. Skurcz i pęcznienie może przebiegać różnie w zależności od wielu czynników. Jednym z nich jest rodzaj czynnika spęczniającego. Inaczej w czasie będzie przebiegać spęcznienie w środowisku gazowym a inaczej w cieczy. Jeszcze inaczej przebiega proces schnięcia. Przy oddawaniu wilgoci drewno ulega zeschnięciu, jednakże zmiany wymiarów nie są odwracalne. Dlaczego? Odpowiedź nie jest prosta ale postaram się wyjaśnić zasadę przebiegu procesu w możliwie najprostszych, żołnierskich słowach.
Drewno zbudowane jest z różnego rodzaju komórek. Komórki zaś zbudowane są głównie z celulozy.
Celuloza to polimer o budowie łańcuchowej i stopniu polimeryzacji średnio 10 000 . Są to bardzo długie łańcuchy , które łączą się w wiązki. Łańcuch celulozy składa się z cząsteczek celulozy połączonych ze sobą wiązaniem C-O-C , którego energia wiązania wynosi około 336 kJ/mol. Czyli jest to wiązanie wzdłuż łańcucha. Łańcuchy celulozy łączą się także wzdłuż - czyli połączenie łańcucha z innym łańcuchem.
Łączenia boczne to łączenia przy pomocy mostków wodorowych , a energia takiego połączenia wynosi około 26 kJ/mol. Jak z tego widać , "moc" wiązania wzdłużnego jest wielokrotnie większa od "mocy" wiązania poprzecznego. Z tego wynikają właściwości drewna. Silne wiązania wzdłużne powodują bardzo mały stopień pęcznienia włókna wzdłuż, natomiast pęcznienie włókna celulozy w poprzek może być nawet 200 razy większe od spęcznienia wzdłuż.
Podczas schnięcia ze stanu całkowicie mokrego ( po ścięciu ) do stanu suchego ( np. 9% ) drewno ulega wypaczeniu.
Tarcica wypaczona podlega dalszej obróbce na stolarni i uzyskujemy element o wymiarach i kształtach , które były założone. Po powtórnym nawilżeniu , drewno ulega deformacji wtórnej.
Dlaczego tak się dzieje? Powodów jest kilka . Po pierwsze inny układ fizyczny . Element obrobiony jest cieńszy od tarcicy wyjściowej , co zmienia układ sił działających na poszczególne micele. Po drugie, szybkość procesu jest większa od podobnego procesu w przypadku tarcicy - z racji grubości materiału.
Podczas pęcznienia, łańcuchy celulozy rozsuwane są od siebie wciskającym się pomiędzy nie cząsteczkom wody. Element traci pierwotny kształt z racji anizotropii pęcznienia w kierunku stycznym i promieniowym.
Ulegają zerwaniu wiązania poprzeczne i włókna ulegają przesunięciu .
Podczas schnięcia następuje usunięcie cząsteczek wody z pomiędzy łańcuchów celulozy. Łańcuchy ulegają przesunięciu i łączą się wiązaniami bocznymi. Nie są to jednak te same wiązania , które były przed spęcznieniem. I stąd wynika brak plastycznych odkształceń przy skurczu i pęcznieniu drewna.
Karol Kopeć
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz