Izbira najprimernejšega lesa za določen končni izdelek zahteva vrednotenje materiala z več vidikov. Med najpomembnejše sodijo: mesto vgraditve (predvsem zaradi ustrezne trajnosti ali trdnosti lesne vrste), namembnost izdelka, tehnološke lastnosti lesne vrste (odpornost proti obrabi, trdota, trdnost), fizikalne lastnosti (dimenzijska stabilnost, toplotna in zvočna izolativnost, elektrostatičnost) in estetske lastnosti (dekorativnost, barva, tekstura).
Ob dobrem poznavanju bistvenih lastnosti posamezne lesne vrste lahko tudi hitro ocenimo možnost njene uporabe. Med relevantne lastnosti prištevamo: gostoto, naravno trajnost in možnost impregniranja, potek vzdolžnih elementov, trdnost, dimenzijsko stabilnost, težavnost sušenja in možnost za pojavljanje napak, obdelovalnost, vijačenje, žebljanje, luščenje ali rezanje furnirja, površinska obdelava, lepljenje, dekorativne posebnosti in obarvanja.
Med bistvenimi lastnostmi lahko nekatere vidimo in jih tudi razmeroma hitro ocenimo. Iz oblikovanosti debla sklepamo na potek aksialnih elementov, prisotnost reakcijskega lesa, razpored, število in vrsto grč, mehanske poškodbe in obarvanja (diskoloracije). Kljub dobremu poznavanju lesa je za zahtevnejše in številčnejše izdelke treba preizkusiti manj ali več fizikalnih in mehanskih lastnosti.
Od vseh fizikalnih in mehanskih lastnosti lesa je bila najprej in najpogosteje proučevana njegova gostota, ki je hkrati v najtesnejši povezavi s preostalimi lastnostmi in pomembna tudi za napovedovanje uporabnosti lesa.
GOSTOTA LESA
Gostota in tudi nekatere druge fizikalne lastnosti so za določeno lesno vrsto specifične, vendar zaradi biološkega izvora zelo variabilne, na kar vplivajo rastiščne razmere, tla, socialni in cenotski status ter drugo. Torej se srečujemo z zelo veliko variabilnostjo tako med vrstami kot tudi v okviru iste vrste.
Gostota lesa se spreminja v zelo širokih razponih: spodnja meja absolutno suhega lesa je med 100 in 130 kg/m3 ter je pogojena z možnostjo ponujanja še zadostne mehanske opore rastočemu drevesu, zgornja pa med 1200 in 1400 kg/m3 – pri takšni gostoti je les še sposoben zagotavljati zadosten transport vode iz koreninskega sistema v krošnjo drevesa (slika 1). Najlažji les pripada vrstam Alstonia, Ochroma in Bombax, najtežji pa vrstam Guaiacum, Dalbergija in Piratinera. Velike razlike v gostoti različnega lesa obstajajo zaradi različnega deleža stenske snovi oziroma njegove poroznosti, manjši vpliv pa imajo tudi deleži parenhimskega tkiva, trakov, trahej in smolnih kanalov.
Slika 1: Razvrstitev nekaterih drevesnih vrst po gostoti
Gostota je v fiziki definirana kot masa na enoto volumna r = dm/dV (kg/m3). Za vse lesove je gostota stenske snovi oziroma celične stene r skoraj enaka (od 1470 do 1530 kg/m3), razlike nastanejo zaradi raznolike kemične zgradbe – na primer celuloza ima nekoliko večjo gostoto (r = 1580 kg/m3) od polioz (r = 1500 kg/m3) in lignina (r = 1380–1410 kg/m3) (slika 2). Gostota celične stene je v tesni korelaciji še z indeksom kristaliničnosti in deležem mikrorazpok, ki ne presegajo 5 odstotkov, ter z vlažnostjo, deležem mineralnih snovi in ekstraktivov.
Slika 2: Na gostoto lesa vpliva predvsem poroznost, medtem ko je gostota celične stene med vrstami enaka (približno 1500 kg/m3).
V praksi obravnavamo les kot porozni material, zato se zaradi nehomogenosti tkiva namesto gostote uporablja tudi izraz prostorninska masa (preglednica 1). Odvisnost tako mase kot volumna od lesne vlažnosti narekuje, da v lesni tehnologiji ločimo več načinov izražanja gostote. Gostota se spreminja tudi v nihajočih klimatskih razmerah, ko se zaradi higroskopnosti lesa spreminja tudi njegova vlažnost. Poleg vlažnosti na gostoto lesa vplivajo še zgradba lesa (denimo širina branike, delež kasnega lesa, delež različnih anatomskih tkiv), vrsta in količina ekstraktivov ter kemična zgradba. Znano je, da imajo iglavci z ožjimi branikami večjo gostoto, venčastoporozni listavci pa manjšo (slika 3).
Slika 3: Odvisnost gostote iglavcev, venčastoporoznih in raztresenoporoznih listavcev od širine branik
Pomembno je poudariti tudi velike gostotne razlike v isti braniki (letnem prirastnem plašču), posebno pri iglavcih, pri katerih je razmerje gostot od 1 : 2,3 pri jelovini do 1 : 4 pri borovini, in pri venčastoporoznih listavcih, kjer je to razmerje približno 1 : 2,5. Pri raztreseno poroznih vrstah je razlika gostot precej manjša (na primer pri bukovini 1 : 1,5). Zaradi razlik v gostoti je tudi krčenje ranega in kasnega lesa različno, kar povzroča nastajanje strižnih napetosti in ob prekoračitvi trdnosti tudi razslojevanje, najpogosteje na meji med ranim in kasnim lesom.
Gostota lesa vpliva tudi na količino vode, ki jo vsebuje svež les, in na količino vode, ki jo moramo izločiti med sušilnim postopkom. Zato težavno sušenje gostejših lesov ni samo posledica slabše prevodnosti in difuzivnosti, ampak tudi večjih količin izločene vode kljub enaki spremembi lesne vlažnosti.
Primer: Pri 20-odstotni vlažnosti vsebuje kubični meter redke topolovine (z gostoto v absolutno suhem stanju 330 kg/m3) 66 kilogramov vode, enak volumen gabrovine z gostoto v absolutno suhem stanju 790 kg/m3 in enako vlažnostjo (u = 20 %) pa 158 kilogramov vode.
Standardizirano je ugotavljanje (SIST ISO 3131):
• gostote lesa (kot poroznega materiala) pri dejanski, izmerjeni vlažnosti (u), najpogosteje pri zračni suhosti (gostota zračno suhega lesa), ko je vlažnost med 12 in 15 odstotki.
Določena je z razmerjem med maso lesa pri vlažnosti (u) in njegovim volumnom pri isti vlažnosti:
• gostote v absolutno suhem stanju (0)
• osnovne gostote (R), ki je najpogosteje uporabljena nominalna gostota, izražena z maksimalnim volumnom, to je pri vlažnostih nad točko nasičenja celičnih sten
V praksi in posebno angleški literaturi pogosto najdemo izražanje gostote s specifično težo (specific gravity). Uradno izraz ni dovoljen in je ostal zaradi dolgoletne uporabe in enostavne primerljivosti z gostoto vode (specifična teže vode je 1 oziroma 1 g/cm3). V Sloveniji specifično težo nadomeščamo z gostotnim indeksom ali relativno gostoto, ki je po definiciji razmerje med nominalno gostoto lesa in gostoto vode pri 4 stopinjah Celzija.
Gostota lesa je tudi merilo za možnosti uporabe lesa, vendar je za natančnejšo oceno lastnosti in uporabnosti lesa treba poznati tudi druge njegove bistvene lastnosti (preglednici 2 in 3). Za lesene talne obloge se priporočajo gostejše vrste, zaradi večje trdote in večje obrabne odpornosti. V bolj »intimnih« prostorih z manjšo obremenitvijo so primerne tudi lesne vrste z nižjo gostoto. Krčenje in nabrekanje ter s tem povezana dimenzijska stabilnost je pri gostejših lesovih neugodna, zato moramo pri izbiri ustrezne vrste upoštevati tudi to.
Preglednica 2: Razvrstitev nekaj lesnih vrst po gostotnih razredih
izr. prof. dr. Željko Gorišek, univ. dipl. inž. les.
Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo
Ob dobrem poznavanju bistvenih lastnosti posamezne lesne vrste lahko tudi hitro ocenimo možnost njene uporabe. Med relevantne lastnosti prištevamo: gostoto, naravno trajnost in možnost impregniranja, potek vzdolžnih elementov, trdnost, dimenzijsko stabilnost, težavnost sušenja in možnost za pojavljanje napak, obdelovalnost, vijačenje, žebljanje, luščenje ali rezanje furnirja, površinska obdelava, lepljenje, dekorativne posebnosti in obarvanja.
Med bistvenimi lastnostmi lahko nekatere vidimo in jih tudi razmeroma hitro ocenimo. Iz oblikovanosti debla sklepamo na potek aksialnih elementov, prisotnost reakcijskega lesa, razpored, število in vrsto grč, mehanske poškodbe in obarvanja (diskoloracije). Kljub dobremu poznavanju lesa je za zahtevnejše in številčnejše izdelke treba preizkusiti manj ali več fizikalnih in mehanskih lastnosti.
Od vseh fizikalnih in mehanskih lastnosti lesa je bila najprej in najpogosteje proučevana njegova gostota, ki je hkrati v najtesnejši povezavi s preostalimi lastnostmi in pomembna tudi za napovedovanje uporabnosti lesa.
GOSTOTA LESA
Gostota in tudi nekatere druge fizikalne lastnosti so za določeno lesno vrsto specifične, vendar zaradi biološkega izvora zelo variabilne, na kar vplivajo rastiščne razmere, tla, socialni in cenotski status ter drugo. Torej se srečujemo z zelo veliko variabilnostjo tako med vrstami kot tudi v okviru iste vrste.Gostota lesa se spreminja v zelo širokih razponih: spodnja meja absolutno suhega lesa je med 100 in 130 kg/m3 ter je pogojena z možnostjo ponujanja še zadostne mehanske opore rastočemu drevesu, zgornja pa med 1200 in 1400 kg/m3 – pri takšni gostoti je les še sposoben zagotavljati zadosten transport vode iz koreninskega sistema v krošnjo drevesa (slika 1). Najlažji les pripada vrstam Alstonia, Ochroma in Bombax, najtežji pa vrstam Guaiacum, Dalbergija in Piratinera. Velike razlike v gostoti različnega lesa obstajajo zaradi različnega deleža stenske snovi oziroma njegove poroznosti, manjši vpliv pa imajo tudi deleži parenhimskega tkiva, trakov, trahej in smolnih kanalov.
Slika 1: Razvrstitev nekaterih drevesnih vrst po gostoti
Gostota je v fiziki definirana kot masa na enoto volumna r = dm/dV (kg/m3). Za vse lesove je gostota stenske snovi oziroma celične stene r skoraj enaka (od 1470 do 1530 kg/m3), razlike nastanejo zaradi raznolike kemične zgradbe – na primer celuloza ima nekoliko večjo gostoto (r = 1580 kg/m3) od polioz (r = 1500 kg/m3) in lignina (r = 1380–1410 kg/m3) (slika 2). Gostota celične stene je v tesni korelaciji še z indeksom kristaliničnosti in deležem mikrorazpok, ki ne presegajo 5 odstotkov, ter z vlažnostjo, deležem mineralnih snovi in ekstraktivov.
Slika 2: Na gostoto lesa vpliva predvsem poroznost, medtem ko je gostota celične stene med vrstami enaka (približno 1500 kg/m3).
V praksi obravnavamo les kot porozni material, zato se zaradi nehomogenosti tkiva namesto gostote uporablja tudi izraz prostorninska masa (preglednica 1). Odvisnost tako mase kot volumna od lesne vlažnosti narekuje, da v lesni tehnologiji ločimo več načinov izražanja gostote. Gostota se spreminja tudi v nihajočih klimatskih razmerah, ko se zaradi higroskopnosti lesa spreminja tudi njegova vlažnost. Poleg vlažnosti na gostoto lesa vplivajo še zgradba lesa (denimo širina branike, delež kasnega lesa, delež različnih anatomskih tkiv), vrsta in količina ekstraktivov ter kemična zgradba. Znano je, da imajo iglavci z ožjimi branikami večjo gostoto, venčastoporozni listavci pa manjšo (slika 3).
Slika 3: Odvisnost gostote iglavcev, venčastoporoznih in raztresenoporoznih listavcev od širine branik
Pomembno je poudariti tudi velike gostotne razlike v isti braniki (letnem prirastnem plašču), posebno pri iglavcih, pri katerih je razmerje gostot od 1 : 2,3 pri jelovini do 1 : 4 pri borovini, in pri venčastoporoznih listavcih, kjer je to razmerje približno 1 : 2,5. Pri raztreseno poroznih vrstah je razlika gostot precej manjša (na primer pri bukovini 1 : 1,5). Zaradi razlik v gostoti je tudi krčenje ranega in kasnega lesa različno, kar povzroča nastajanje strižnih napetosti in ob prekoračitvi trdnosti tudi razslojevanje, najpogosteje na meji med ranim in kasnim lesom.
Gostota lesa vpliva tudi na količino vode, ki jo vsebuje svež les, in na količino vode, ki jo moramo izločiti med sušilnim postopkom. Zato težavno sušenje gostejših lesov ni samo posledica slabše prevodnosti in difuzivnosti, ampak tudi večjih količin izločene vode kljub enaki spremembi lesne vlažnosti.
Primer: Pri 20-odstotni vlažnosti vsebuje kubični meter redke topolovine (z gostoto v absolutno suhem stanju 330 kg/m3) 66 kilogramov vode, enak volumen gabrovine z gostoto v absolutno suhem stanju 790 kg/m3 in enako vlažnostjo (u = 20 %) pa 158 kilogramov vode.
Standardizirano je ugotavljanje (SIST ISO 3131):
• gostote lesa (kot poroznega materiala) pri dejanski, izmerjeni vlažnosti (u), najpogosteje pri zračni suhosti (gostota zračno suhega lesa), ko je vlažnost med 12 in 15 odstotki.
Določena je z razmerjem med maso lesa pri vlažnosti (u) in njegovim volumnom pri isti vlažnosti:
• gostote v absolutno suhem stanju (0)
• osnovne gostote (R), ki je najpogosteje uporabljena nominalna gostota, izražena z maksimalnim volumnom, to je pri vlažnostih nad točko nasičenja celičnih sten
V praksi in posebno angleški literaturi pogosto najdemo izražanje gostote s specifično težo (specific gravity). Uradno izraz ni dovoljen in je ostal zaradi dolgoletne uporabe in enostavne primerljivosti z gostoto vode (specifična teže vode je 1 oziroma 1 g/cm3). V Sloveniji specifično težo nadomeščamo z gostotnim indeksom ali relativno gostoto, ki je po definiciji razmerje med nominalno gostoto lesa in gostoto vode pri 4 stopinjah Celzija.
Gostota lesa je tudi merilo za možnosti uporabe lesa, vendar je za natančnejšo oceno lastnosti in uporabnosti lesa treba poznati tudi druge njegove bistvene lastnosti (preglednici 2 in 3). Za lesene talne obloge se priporočajo gostejše vrste, zaradi večje trdote in večje obrabne odpornosti. V bolj »intimnih« prostorih z manjšo obremenitvijo so primerne tudi lesne vrste z nižjo gostoto. Krčenje in nabrekanje ter s tem povezana dimenzijska stabilnost je pri gostejših lesovih neugodna, zato moramo pri izbiri ustrezne vrste upoštevati tudi to.
Preglednica 2: Razvrstitev nekaj lesnih vrst po gostotnih razredih
izr. prof. dr. Željko Gorišek, univ. dipl. inž. les.
Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo
