Med mehanskimi lastnostmi lesa, ki so pomembne za uporabo neke lesne vrste za talne obloge, je najpomembnejša trdota (angl. hardness, nem. Härte, fr. dureté). Zaradi tesne povezanosti z obrabno odpornostjo je trdota tudi kazalnik uporabnosti lesene talne obloge (za bolj obremenjene in frekventne prostore ali za bolj intimne, denimo spalnice).

Trdota pomeni odpornost snovi proti vrinjenju drugega tršega materiala. Tako je močno povezana z odpornostjo proti razenju, praskanju in drugim poškodbam površine. Zaradi velike raznolikosti materialov se v znanosti o materialih (strojništvu, metalurgiji, gradbeništvu, geologiji, lesarstvu ...) uporabljajo različne trdotne lestvice ter merilne in preskusne metode (preglednica 1).

Preglednica 1: Najpogostejše metode določanja trdote, okrajšave in značilnosti

Metoda	Okrajšava	Značilnost
trdota po Vickersu	HV	vtiskanje diamantne piramide
trdota po Rockwellu	HRc ali HRb	vtiskanje diamantnega stožca ali kroglice
trdota po Shoru	HS	merilo za trdoto je višina odboja kladivca z diamantno konico, ki z določene višine pade na merjenec
trdota po Brinellu	HB	vtiskanje kroglice iz kaljenega jekla ali s karbidno trdino v merjenec z določeno silo
trdota po Janki	HJ	določanje sile, ki je potrebna za vtiskanje kroglice

Za ugotavljanje trdote lesa se uporablja Brinellova metoda in nekoliko modificirana metoda, imenovana po avtorju Janki (slika 1). Zaradi anatomskih posebnosti je natančno določanje trdote lesa nekoliko vprašljivo, zato se velikokrat prikažejo le relativne vrednosti (slika in preglednica 2).

Različne metode določanja in velike spremenljivosti lastnosti lesa vnašajo tudi v strokovno literaturo, še bolj pa na prosto objavljene spletne strani, nemalo zmede. Ob predstavitvi podatkov je zato nujno navesti tudi metodo in razmere preskušanja ter še posebno pri lesu tudi dejavnike, ki bistveno vplivajo na rezultate meritev. Pri lesu moramo nujno upoštevati in pri objavi rezultatov tudi navesti smer obremenjevanja, gostoto in vlažnost lesa. Na trdoto vplivajo še potek vlaken, hitrost, način in trajanje obremenitve, temperatura ter anomalne rasti (grče, odkloni vlaken – spiralni, diagonalni potek, reakcijski les, smolni in lateksni kanali, rastne anomalije in razpoke). Zaradi korektne primerjave izvajamo meritve na tako imenovanih čistih in orientiranih vzorcih brez rastnih posebnosti.

Preglednica 2: Merila za oceno trdote

Trdota		Lesna vrsta
Zelo mehak	< 3,5	smreka, jelka, topol, vrba
Mehak	3,5–4,0	duglazija, macesen, bor, lipa, jelša, javor
Srednje trd	4,0– 5,0	črni bor, oreh, brest
Trd	5,0–6,0	hrast, jesen
Zelo trd	6,0–7,0	bukev, gaber, robinija, tisa
Izjemno trd	> 7	ebenovina

Med mehanskimi lastnostmi prav trdota izkazuje zelo tesno korelacijo tako z gostoto lesa kot tudi njegovo vlažnostjo. Vpliv vlažnosti je seveda izrazit le v higroskopskem območju, saj večji ali manjši delež proste vode nima vpliva. Na tem principu temelji tudi metoda določanja točke nasičenja celičnih sten.

Zaradi anizotropne zgradbe lesa se pri lesu določa trdota v vseh osnovnih anatomskih smereh. Za lesene talne obloge trdota, merjena vzporedno z vlakni (HB||), ni relevantna. Posebno pri iglavcih in venčastoporoznih listavcih moramo trdoto določati na radialnih površinah (HB^), saj velike razlike v gostoti ranega in kasnega lesa na tangencialni površini močno povečajo variabilnost izmerjenih vrednosti. Pri korektnem navajanju trdote moramo navesti tudi hitrost obremenjevanja. Zaradi viskoelastičnosti lesa se pojavljajo velika odstopanja, ki so še zlasti vplivna pri preskušanju vlažnega lesa, kjer so bolj izražene viskozne lastnosti.

Za preskušanje trdote lesa in lesenih talnih oblog je standardizirana Brinellova metoda (EN 1534 – Determination of resistanca to indentation /Brinell/ – Test method). Metoda temelji na merjenju premera sledi vtisnjene kroglice na površini lesenega preskušanca. Uporablja se kroglica iz kaljenega jekla ali s karbidno trdino in s premerom 10 milimetrov (± 0,01 milimetra) (slika 3). Vtiskanje kroglice v površino lesa mora biti enakomerno, tako da je obremenitev 1 kilonewton dosežena v 15 sekundah (± 2 sekundi). Obremenitev vzdržujemo še 25 sekund (± 5 sekund) in nato popustimo v 15 sekundah. Kroglico izderemo po 3 minutah. Premer odtisa oziroma sledi kroglice izmerimo vzporedno in pravokotno na vlakna (z natančnostjo 0,2 milimetra) ter pri izračunu upoštevamo povprečno vrednost (slika 4). 

HB = 2 x F / 'pi' x D x (D - 'pod korenom D na kvadrat - d na kvadrat')

Pri čemer pomenijo:
HB trdota po Brinellu, izražena v Pa oziroma MPa
F normalna sila v N (najpogosteje 1 kN)
D premer kroglice v m
d povprečni premer vtisa v m

 
Velike razlike v gostoti med lesnimi vrstami narekujejo tudi uporabo delno spremenjenih standardnih metod z uporabo kroglic različnih premerov ali obremenjevanja z manjšimi silami.

V praksi pogosto zasledimo vrednosti, ki so približno 10-krat (natančno za vrednost gravitacijskega pospeška) nižje od izračunanih po zgornji enačbi, navedene megapaskalih. Te vrednosti so namreč izražene z enoto »sila 1 kilograma na kvadratni milimeter«, ki pa se je v fiziki izogibamo. Vrednosti trdote po preskušanju vedno izrazimo s povprečno vrednostjo in 5-odstotno mejo zaupanja.

Janka je leta 1906 za testiranje lesa predlagal nekoliko modificirano Brinellovo metodo (slika 5). Ta temelji na določanju sile, ki je potrebna, da vtisnemo v les kroglico s premerom 11,28 milimetra natančno do polovice. Odtis ima površino 1 kvadratni centimeter. Pri vrednotenju trdote po Janki moramo biti zelo pozorni na enote, saj se v literaturi pojavlja sila, izražena v newtonih (N ali kN), kilogramih (kilogram-force, kgf) ali celo v funtih (pound-force, pf).

 

izr. prof. dr. Željko Gorišek, univ. dipl. inž. les.
Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo