Despre lemn: structură și compoziție
O casă din lemn are o magie aparte. Te face să te simți confortabil instantaneu, îți dă senzația de căldură și apropiere, totodată fiind un spectacol vizual. Naturalețea și frumusețea acestui material de construcție ține însă mai mult de știință decât de magie – iar o parte dintre aceste explicații le vei afla acum.
Nu degeaba lemnul este unul dintre cele mai folosite materiale naturale de construcție din lume.
O serie de proprietăți valoroase – printre care se numără conductivitatea termică scăzută, rezistența relativ ridicată, capacitatea de prelucrare mecanică – fac din lemn un material de construcție excelent.
De asemenea, este un material organic versatil, dar și singurul material de construcție regenerabil (atunci când este colectat în mod responsabil), iar deficiențele sale pot fi corectate ori evitate prin tehnici corecte de prelucrare, tratamente corespunzătoare și printr-un montaj adecvat.
STRUCTURA ȘI COMPOZIȚIA LEMNULUI
Lemnul este un material solid, cu textură fibroasă, format predominant din substanțe de natură organică (celuloză, lignină etc.), având ca principale elemente chimice carbonul, oxigenul și hidrogenul.
Așa cum învățăm încă de mici, orice copac este alcătuit din rădăcină, trunchi (tulpină), crengi și frunze. Trunchiul reprezintă până la 85% din volumul total și este folosit cu precădere la obținerea materialelor din lemn pentru construcții.
Așa ajungem la esențele de lemn. Există două mari categorii, în funcție de perioadele de vegetaţie ale arborilor:
- esenţele de foioase (esențe tari) provin de la arborii cu frunze căzătoare, cu diferențe foarte mari de vegetație între vară și iarnă – din această categorie fac parte inclusiv stejarul, fagul, frasinul, paltinul, nucul, teiul, cireșul, mărul, părul, prunul, mahonul, tecul;
- esențele de rășinoase (esențe moi) provin de la arbori cu vegetație permanentă (frunze aciculare) – din această categorie fac parte inclusiv bradul, molidul, pinul
Cum arată lemnul pus la microscop
Lemnul este compus în mare parte din celule goale, alungite, în formă de fus, care sunt dispuse paralel unele față de altele de-a lungul trunchiului copacului. Caracteristicile acestor celule fibroase și aranjarea lor influențează durabilitatea, aspectul, rezistența la pătrunderea apei și a substanțelor chimice, rezistența la degradare și multe alte proprietăți.
Am putea spune că structura microscopică a lemnului seamănă cu un mănunchi de paie lipite între ele. Fiecare pai reprezintă o celulă cu un perete de celuloză și un centru gol (lumen), precum și o mulțime de perforații fine prin perete. Pereții celulelor sunt impregnați cu lignină, un polimer natural care lipește celulele împreună și conferă lemnului rezistența. Majoritatea celulelor din lemn sunt orientate longitudinal (paralel cu trunchiul copacului), cu unele celule aliniate radial.
Structura de bază a lemnului este traheida sau celula de fibre. Celulele variază de la 16 la 42 µm în diametru și de la 870 la 4000 µm lungime. Astfel, un centimetru cub de lemn ar putea conține mai mult de 1,5 milioane de celule de lemn. Când sunt „împachetate” împreună, acestea formează un compozit puternic.
Fiecare celulă individuală are patru straturi de perete celular (primar, S1, S2 și S3). Fiecare strat este compus dintr-o combinație de trei polimeri chimici: celuloză, hemiceluloză și lignină. Celuloza și hemicelulozele sunt polizaharide liniare (adică multi-zaharuri hidrofile), iar lignina este un fenolic amorf (adică un adeziv hidrofob tridimensional).
Celuloza formează lanțuri lungi neramificate, iar hemicelulozele formează lanțuri scurte ramificate. Celuloza este o polizaharidă de molecule repetate de glucoză care poate atinge 4 µm lungime. Aceste molecule de celuloză sunt aranjate ordonat în structuri cu o lățime de aproximativ 10-25 nm numite microfibrile. Aceste microfibrile se înfășoară împreună ca firele într-un cablu pentru a forma macrofibrile care măsoară aproximativ 0,5 µm în lățime și pot ajunge la 4 µm în lungime. Acest cadru de macrofibrile de celuloză este reticulat cu hemiceluloză, pectină și lignină. Lignina încrustează și întărește acești polimeri.
Aceste fire sunt foarte puternice, ca un cablu de oțel. Lignina dă rigiditate peretelui celular și este substanța care cimentează celulele împreună. Deoarece carbohidrații și componentele fenolice ale lemnului sunt asamblate într-o manieră tubulară sau celulară stratificată, cu o cavitate celulară mare, greutatea specifică a lemnului poate varia enorm.
Lemnul excelează ca material de construcție viabil deoarece structura tubulară stratificată oferă un volum mare de goluri și are un raport avantajos rezistență-greutate.
- Structura macroscopică a lemnului
Din punct de vedere macrostructural, alcătuirea lemnului poate fi pusă în evidență prin trei secțiuni principale: secțiunea transversală, longitudinală radial și longitudinală tangențială.
În secțiune transversală, realizată perpendicular pe axa arborelui (figura b), se constată următoarele zone:
– Măduva este porțiunea axială, înconjurată de primele inele de creștere, formată din țesut primar moale și puțin consistent. Măduva are spre interior canalul medular.
– Duramenul este zona interioară a lemnului. Adesea mai intens colorată, aceasta nu conține celule vii și este inactivă fiziologic. Este zona responsabilă cu rezistența copacului. Practic, este lemnul folosit în domeniul construcțiilor și al fabricării mobilei, fiind dur și dens.
– Alburnul este zona exterioară a lemnului, în general mai deschisă la culoare decât duramenul, care conține celule vii și este activă fiziologic, fiind responsabilă cu hrănirea copacului. Pentru că este mai puțin densă și are un conținut mare de apă, nu se folosește de regulă pentru prelucrare.
Duramenul și alburnul formează lemnul propriu-zis în care sunt vizibile inelele anuale.
– Cambiul se află între coajă și lemn, fiind un țesut generator care determină creșterea în grosime.
– Coaja (scoarța) este un înveliș exterior ce acoperă lemnul, fiind format din țesuturi specifice și având un rol protector și regenerator.
În secțiune transversală, pe porțiunea lemnului propriu-zis, se disting inelele de creștere anuală. Acestea sunt formate din straturi de lemn, care se adaugă anual sau într-un sezon de creștere, având lățimi de 1-10 mm. Fiecare inel are două zone:
- zona mai deschisă la culoare și mai afânată se numește lemn timpuriu, depus primăvara, când hrana este din belșug;
- zona mai închisă la culoare și mai densă se numește lemn târziu, care este depus vara, când hrana e mai puțină.
Secțiunea longitudinală radială realizată după un plan care trece prin axa arborelui după direcția razei evidențiază benzile longitudinale și transversale formate de inelele anuale, respectiv razele medulare.
În schimb, în secțiunea longitudinală tangențială, realizată după un plan perpendicular pe rază, tangent la inelele de creștere, inelele anuale secționate formează linii ondulate și rotunjite, iar razele medulare sunt vizibile sub formă lineară sau de fus.
Rămâi alături de noi pentru a afla mai multe informații despre lemn și utilizările sale!