LEMNUL

(lat. lignum)

Cunoaşterea proprietăţilor lemnului va permite:

• Creşterea randamentului de utilizare a lemnului;• Îmbunătăţirea actualelor tehnologii de prelucrare

a lemnului;• Apariţia altor tehnologii de prelucrare a lemnului;• Atragerea în circuitul productiv de noi specii de

sortimente lemnoase;• Găsirea de noi căi de înlocuire a materialului

lemnos.

Randamentul de utilizare a lemnului (ηL)

• Este raportul procentual dintre cantitatea de lemn care se regăseşte în produsul finit (Q0) şi cantitatea de lemn care intră în fluxul de fabricaţie (Qi).

1000

Qi

QL

Principalele produse de lemn sunt următoarele:

1.Semifabricatele din lemn obişnuit:- cheresteaua;- furnirul;- parchetul;

2.Semifabricatele din lemn ameliorat:– Fizico-mecanic:

• Placajul;• Panelul;• Plăcile celulare;

- Fizico-chimic:• Lemnul masiv;• Plăci din fibre de lemn (PFL);• Plăci din aşchii de lemn (PAL);• Traverse de cale ferată.

3. Celuloza;4. Ambalajele:

- doagele de butoi;- cutiile.

5. Mobila;6. Instrumente muzicale;7. Articole sportive.

Cheresteaua se poate clasifica după următoarele criterii:

• 1. După gradul de prelucrare:– Cherestea neecarisată;– Cherestea ecarisată (tăiată în forme prismatice):

• Tivită;• Rindeluită;• Aburită.

• 2. După formă:- scândurile;- grinzile;- riglele;- şipcile;- lătunoaiele (scândură plană pe o parte şi convexă pe cealaltă, tăiată de la marginea unui buştean).

• 3. După dimensiuni:- cherestea lungă (1,8-3 m);- cherestea scurtă (1,0-1,7 m);- cherestea subscurtă (0,45-0,95 m).

• 4. După umiditate:- cherestea verde (umiditate superioară de 30%);-cherestea zvântată (25-30% umiditate);- cherestea semizvântată (18-24% umiditate);- cherestea uscată (15-18% umiditate).

• 5. După specia lemnoasă:

- cherestea de răşinoase;

- cherestea de foioase.

• 6. După destinaţie:

- cherestea pentru construcţii;

- cherestea pentru mobilă

- cherestea cu destinaţie specială.

Compoziţia chimică a lemnului

• 50 % carbon;• 43 % oxigen;• 6% azot;• 1% alte elemente: Ca, Fe, Mn, Al, P etc.

Lemnul este alcătuit din următorii compuşi chimici:

- principali: celuloză (C6H10O5) şi lignină;

- secundari: răşini, tananţi, coloranţi, albumine, minerale.

• Celuloza reprezintă 40-50% din masa lemnului.

Utilizările celulozei: hârtie, ambalaje, nitroceluloză, rinichi artificial.

Este insolubilă în apă şi solvenţi organici, se umflă în soluţie de hidroxid de sodiu.

• Lignina este un liant al fibrelor de celuloză. Conţinutul de lignină este de 15-30% din masa lemnului.

• Compuşii secundari dau mirosul şi gustul lemnului (latex, tanin, chinină, camfor).

Structura lemnuluiSecţiuni principale prin lemn

• Principalele planuri de secţionare prin lemn sunt următoarele:1. planul transversal, care rezultă prin tăierea perpendiculară pe măduva lemnului;2. planul longitudinal-radial, care rezultă prin tăierea paralelă cu măduva lemnului şi care trece prin maduva lemnului;3. planul longitudinal-tangenţial, care rezultă prin tăierea paralelă cu măduva lemnului şi care nu trece prin măduva lemnului.

Planuri principale de secţionare prin lemn

• 1. planul transversal; 2. planul longitudinal-radial; 3. planul longitudinal-tangenţial

• În practică se utilizează şi alte planuri de tăiere decât cele principale, numite planuri derivate, ex. planul circular, pentru obţinerea furnirelor.

Plan circular de tăiere după spirala lui Arhimede

Structura membranei celulare

• Membrana celulară este formată din următoarele elemente structurale:– Peretele primar format dintr-un singur strat cu

o grosime de 0,1 μm;– Peretele secundar format din trei straturi:

• Extern;• Mijlociu;• Intern.

Membrana celulară

1-Stratul de lipire; 2-peretele primar; 3-stratul exterior al peretelui secundar; 4-stratul mijlociu al peretelui secundar; 5- stratul interior al peretelui secundar; 6-lumenul; 7-spaţiul intercelular

• Membrana celulelor poate prezenta punctuaţii, numite şi pori parietali, care sunt mici zone unde nu s-a format peretele secundar la două celule învecinate. Punctuaţiile permit transferul de substanţe între două celule învecinate.

• Punctuaţiile pot fi:– Simple (a);– Areolate (b);– Semiareolate (c).

Punctuaţii sau pori parietali1-perete primar; 2-perete secundar; 3-membrană

(zonă îngustă); 4-torus (îngroşare)

Elemente anatomice individuale ale lemnului

• În planul transversal al trunchiului unui arbore foios se disting următoarele elemente structurale principale:

1-scoarţa; 2-cambiul; 3-vasele liberiene grupate; 4-vasele lemnoase grupate; 5-fibre lemnoase; 6-celule de parenchim radial.

• Scoarţa asigură impermeabilitatea trunchiului;

• Cambiul este un inel de celule aflat sub scoarţă, care generază vasele liberiene la exterior şi vasele lemnoase la interior, asigurând creşterea în grosime;

• Prin vasele lemnoase trece seva brută, iar prin vasele liberiene trece seva elaborată;

• Vasele lemnoase se împregnează cu lignină şi devin o masă lemnoasă;

• În celulele de parenchim radial sunt depozitate substanţe nutritive de rezervă;

• Fibrele lemnoase reprezintă 55% din volumul lemnului de foioase;

• Sunt celule alungite cu pereţi groşi, închise la capete. Capetele pot fi:– Ascuţite;– Dinţate;– Bifurcate.

În secţiune transversală fibrele lemnoase sunt poligonale.

FIBRA LEMNOADSĂ

1-lumen;

2 –perete.

Vas lemnos cu secţíune transversală rotundă

1-perforaţie;

2-punctuaţie;

3-lumen;

4-perete.

Dispunerea vaselor de lemn

dispunere multiplă dispunere în lanţuri dispunere în cuiburi

Perforaţii ale pereţilor transversali ai vaselor lemnoase

în cuiburi reticulare în scară

Celulă de parenchim lemnos longitudinal

1-celulă de capăt; 2-celulă de mijloc; 3-punctuaţie

Elemente de structură macroscopică ale lemnului

• Alburn;• Lemnul matur (duramen);• Inelele anuale de creştere;• Porii (vasele lemnului);• Razele lemnului;• Canalele intercelulare (canalele rezinifere şi

gumifere);• Petele medulare;• Zonele de fibră şi parenchim lemnos;• Măduva.

• Alburnul- zona exterioară a trunchiului şi crengilor, activă fizilologic, prin care circulă seva brută de la rădăcină la frunze, cu conţinut mare de umiditate, de o culoare gălbui-albicioasă;

• Lemnul matur (duramen)- este zona interioară trunchiului şi crengilor de aceeaşi culoare cu alburnul, inactivă fiziologic, cu rol de rezistenţă mecanică. La unele specii, zona interioară trunchiului şi crengilor nu are aceeaşi culoare cu alburnul, fiind mai închisă, caz în care este numită duramen;

Sunt specii lemnoase fără duramen (fag, carpen, paltin, mesteacăn, tei, plop tremurător, arin, brad, molid) şi cu duramen (nuc, cireş, salcâm, dud, ulm, frasin, plop alb, mahon)

• Inelele anuale de creştere – apar datorită dezvoltării inegale a lemnului în diferite anotimpuri sau sezoane;

Astfel lemnul indigen are inelul anual format din două zone:

- Zona lemnului timpuriu, care apare în primele săptămâni ale primăverii, numit şi lemn de primăvară;

- Zona lemnului târziu, care apare vara, numit şi lemn de vară;

ZONELE INELELOR ANUALE

foioase răşinoase

z1 - lemn timpuriu, z2- lemn târziu

În secţiune transversală, inelele anuale de creştere apar la majoritatea speciilor lemnoase sub formă de cercuri sau elipse.

• Porii (vasele lemnoase) sunt găuri fine care sunt vizibile în secţiunile transversale ale lemnului datorită prezenţei diferitelor tipuri de vase prin care circulă seva brută de la rădăcină la frunze;

• Razele lemnului sunt alcătuite din celule de parenchim radial şi pot fi:- raze simple, care pornesc dintr-un inel de creştere anuală şi ajung la coajă;- raze medulare care pornesc din măduvă şi ajung la coajă;

Rolul razelor lemnului este următorul:- de înmagazinare a substanţelor nutritive;- de conducere a apei spre coajă.

RAZELE LEMNULUI

1- raza medulară; 2-raza simplă; 3-coajă; 4-măduvă

• Canalele intercelulare (canalele rezinifere şi gumifere) sunt formate din celule de parenchim epitelial care secretă compuşii secundari ai lemnului;

• Petele medulare sunt formate din celule de parenchim traumatic şi apar în urma atacului unor agenţi patogeni asupra cambiului;

• Zonele de fibră şi parenchim lemnos au o rezistenţă şi o duritate superioară restului lemnului şi pot constitui criterii de identificare a unor specii de lemn;

• Măduva este un ţesut parenchimatic cu următoarele caracteristici:

- Culoare de obicei mai închisă decât restul lemnului;

- Formă diferită:- Circulară la nuc;- Triunghiulară la fag;- Pentagonală la tei;- Poligonală la brad şi molid.

Defectele lemnului

• Pot apare în timpul:

- dezvoltării;

- recoltării;

- depozitării;

- prelucrării.

Defectele duc la o scădere a valorii de întrebuinţare a lemnului.

Clasificarea defectelor lemnului

1. Defecte de formă:

- curbura;

- conicitatea anormală;

- ovalitatea anormală;

- canelura;

- excrescenţa;

- gâtuirea.

2. Defecte de structură:- neregularitatea inelelor de creştere anuală;- fibra deviată;- excentricitatea;- lunura;- inimile concrescute.

3. Nodurile:- concrescute;- căzătoare;- ascunse.

4. Crăpăturile:

- gelivrura;

-cadranura;

5. Găurile şi galeriile de insecte xilofage:

- superficiale;

- adânci;

- străpungătoare.

6. Defecte de culoare:

- duramenul fals;

- albăstreala;

- încinderea.

7. Defecte provocate de ciupercile xilofage:

- răscoacerea;

- putregaiul: brun, alb.

Curbura lemnului• Este devierea axei fiziologice a lemnului.• Apare datorită solicitării asimetrice a coroanei, agenţilor

de climă (vânt, zăpadă), versanţilor abrupţi.

a-lemn fără curbură; b-curbură

Conicitatea anormală

• Este conicitatea ce depăşeşte 1%. Conicitatea (c) se calculează cu formula următoare:

Øs- Øi

c= LÎn care: Øs – diametrul lemnului la capătul superior;

Øi - diametrul lemnului la capătul inferior; L – lungimea lemnului.

Ovalitatea anormală

• Este ovalitatea care depăşeşte 1%.

- Ømax – diametrul maxim al lemnului;

- Ømin – diametrul minim al lemnului.

Ømax- Ømin

O = 100

Ømax

Canelura• Constă din ridicături şi adâncituri ale suprafeţei

exterioare a lemnului.

Hmax-înălţimea

maximă a adânciturii;

Ømed –diametrul mediu

al lemnului

100max

med

Hcl

GâtuireaEste o scădere a circumferinţei lemnului însoţită de umflarea marginilor.

Excentricitatea lemnului

• Este devierea vizibilă pe secţiunea transversală a centrului anatomic faţă de centrul geometric.

Ømax –diametrul maxim al lemnului;x – distanţa dintre centrul anatomic şi centrul geometric.

100maxx

e

Lunura• Constă în prezenţa unor inele de alburn în

duramen.

1-duramen;

2-alburn.

Inimi concrescute ale lemnului• Sunt caracterizate prin prezenţa în secţiune

transversală a două sau mai multe axe fiziologice, fiecare având inelele proprii de creştere anuală, în jurul cărora sunt şi inele comune de creştere anuală.

Gelivrura• Este crăpătura de ger a lemnului pe o

anumită lungime a trunchiului într-un plan radial.

Cadranura• Constă în crăpături radiale care pornesc

din măduva trunchiului şi nu ajung la exterior.

• Nodurile sunt părţi ale crengilor înglobate în trunchi şi reprezintă defecte inevitabile ale lemnului.

• Găurile şi galeriile de insecte se datoresc insectelor xilofage, dintre care cele mai importante sunt:

- Gândacii (ordinul coleoptera): cariile şi croitorii lemnului;

- Viespile şi furnicile (ordinul hymenoptera);

- Termitele (ordinul isoptera)

• Defectele provocate de ciupercile xilofage sunt:

- Încinderea – se manifestă printr-o culoare anormală de la gălbui-roşiatică la brun-cenuşie fără afectarea proprietăţilor mecanice ale lemnului;

- Răscoacerea – se manifestă prin apariţia unor pete albicioase pe un fond brun-roşcat, cu aspect de marmură, însoţită de alterarea proprietăţilor mecanice ale lemnului;

- Putregaiul este un defect la care alterarea proprietăţilor mecanice ale lemnului este avansată. Putregaiul alb este specific foioaselor, iar putregaiul brun se întâlneşte la răşinoase.

Defectele de culoare• Sunt abateri de la culoarea normală şi nu sunt

însoţite de alterări sesizabile ale proprietăţilor mecanice ale lemnului.

- Duramenul fals este o culoare anormală a zonei centrale a trunchiului, ca de exemplu:- inima roşie a fagului;- inima stelată a fagului;- inima roşcată a stejarului;- inima cenuşie a teiului;- inima negricioasă a paltinului.

- Albăstreala lemnului este o colorare a alburnului unor specii de foioase (fag, tei, paltin) şi de răşinoase (pin, molid).