Vážení návštěvníci, vítáme vás v Botanické zahradě Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci. V prostoru před zahradním domkem jsme pro vás připravili výstavu Krása dřeva našich jehličnanů a listnáčů. Další informace o rostlinách vám na požádání poskytnou pracovníci Botanické zahrady. Naše Botanická zahrada je otevřená denně (mimo pondělí) v období květen říjen. Mimo tuto dobu si můžete návštěvu dohodnout telefonicky: 585 634 820, 585 413 705, 604 510 470 nebo na adrese garden@upol.cz; http://botany.upol.cz. Přejeme vám pěkné počasí a příjemné setkání s rostlinami. Pracovníci Botanické zahrady PřF UP Olomouc.
transverzální řez Blokdiagram homoxylního dřeva jehličnanů. hranice letokruhu tracheidy letního dřeva tracheidy jarního dřeva tracheidy dřeňových paprsků parenchym dřeňových paprsků dvůrkaté tečky s torusem (dvojtečky) ve stěnách tracheid radiální řez tangenciální řez transverzální řez Blokdiagram heteroxylního dřeva listnáče. libriform tracheida dřevní parenchym dřeňové paprsky tracheje libriform radiální řez tangenciální řez
Dřevo z technického hlediska se jedná o lignifikované vodivé pletivo kmenů stromů (deuteroxylém) vznikající dostředivým dělením buněk kambia. Dřevo jehličnanů má jednoduchou stavbu (homoxylie): vodivé elementy jsou pouze tracheidy a tvoří asi 95 % objemu dřeva; dřevní parenchym je málo vyvinutý, může i chybět; parenchym dřeňových paprsků (radiálně uspořádaný parenchym) paprsky nejčastěji jednořadé, 7 20 buněk vysoké; pryskyřičné kanálky jsou schizogenního původu; chybí např. ve dřevě jedle, tisu, jalovce. Dřevo listnáčů má složitější stavbu (heteroxylie): vodivé elementy jsou tracheidy a tracheje; libriformní vlákna protáhlé sklerenchymatické buňky (mechanická funkce); dřevní parenchym (axiálně uspořádané parenchymatické buňky); parenchym dřeňových paprsků (radiálně uspořádané buňky dřeňových paprsků) mohou být široké až několik desítek buněk (u dubu a buku viditelné pouhým okem), vysoké až několik cm. Výřez kmenem listnáče: parenchymatická medula hranice letokruhu jarní dřevo letní dřevo primární dřeňový paprsek sekundární dřeňový paprsek kambium (dělivé pletivo) deuterofloém (druhotné lýko) feloderm (zelená růra) a felogen (korkotvorné pletivo) rhytidoma (borka) Převzato z výukových materiálů Katedry botaniky Přírodovědecké fakulty Univerzity Palackého v Olomouci (Dr. V. Vinter Anatomie a morfologie rostlin).
Chemické složení dřeva Dřevo je hmota organického původu. Je tvořena třemi základními složkami: celulózou, hemicelulózami a ligninem. Všechny mají charakteristické vlastnosti, které významným způsobem ovlivňují vlastnosti dřevní hmoty. Celulóza Celulóza tvoří asi 50% veškeré dřevní hmoty. Je to látka makromolekulární, vznikající z produktu listů glukózy. Vzájemným spojováním molekul vzniká makromolekula lineární stavby. Přesto, že se takto spojí až 3 tisíce molekul glukózy, je makromolekula celulózy co do velikosti stále ještě velmi malým útvarem, dlouhým asi tisícinu milimetru. Vlákénka celulózy se pak vzájemným stáčením shlukují do útvarů větších, hlavně delších, jež racionálně uložené vedle sebe tvoří stěnu buňky. Celulóza má zásluhou znásobené řetězovité struktury vláknitou podobu. To je příčinou, že celulóza, a tím i dřevo jsou ve směru vláken velmi pevné. Dostatečně také odolávají vodě a chemikáliím. Čistá celulóza se v přírodě vyskytuje jen velmi vzácně, např. v podobě bavlníkových vláken. Nejčistší celulózou získanou ze dřeva je vata, používaná především pro zdravotnické účely. Hemicelulóza Hemicelulózy jsou také makromolekulární látky, vznikají z různých cukrů a podobně jako celulóza jsou vláknité. Vlákna jsou však podstatně kratší, a proto má hemicelulóza i nižší pevnost. Hůře také odolává chemikáliím. Na rozdíl od celulózy se štěpí kromě kyselin i v zásadách na jednoduché cukry, glukózu, xylózu, galaktózu a další. Dřevo obsahuje 22 až 28% hemicelulóz (více jsou zastoupeny v dřevě listnáčů). Hemicelulózy ve dřevě obalují (doprovázejí) celulózu. Lignin Lignin na rozdíl od celulózy a hemicelulóz lze označit jako látku beztvarou (amorfní). Ve dřevě je zastoupen asi z 26% - 35%. Lignin prolíná celulózu a hemicelulózy, vyplňuje mezery. Chová se jako termoplast a plní ve dřevě funkci tmele látek vláknité struktury. Více ligninu obsahují listnáče, proto jsou tyto dřeviny těžší, ale také jsou po ohřátí tvárnější, plastičtější. Například buk, který je na lignin zvláště bohatý, se především využívá k výrobě ohýbaného nábytku, loukotí a všude tam, kde se vyžaduje zvýšená ohebnost dřeva. Lignin (na rozdíl od celulózy) odolává málo zásadám a toho lze využít právě při ohýbání a tvarování dřeva. Například tenké destičky dřeva ponořené do amoniakové vody je možné libovolně tvarovat; dřevo takto upravené si nově nabytý tvar ve značné míře zachová. Ostatní Dřevo obsahuje i látky, které netvoří dřevní hmotu, a proto také méně ovlivňují vlastnosti tohoto materiálu. Za zmínku stojí látky zvyšující odolnost dřeva proti houbám, plísním a hmyzu. Tyto schopnosti mají třísloviny, pryskyřice a některé alkaloidy, které však nepříznivě ovlivňují zpracování dřeva: např. pryskyřičná hnízda je nutné mechanicky nebo vymýváním organickými rozpouštědly vyčistit. Třísloviny a některé alkaloidy působí zbarvení povrchu dřeva (moření), alkaloid betulin obsažený ve dřevě břízy zlepšuje zase natolik zápalnost tohoto dřeva, že hoří i syrové, nevysušené.
Barva, lesk a textura dřeva Barva Nejsilnější optický vjem, a proto i vybarvení dřev je považováno za velmi důležitou vlastnost. U dřevin se až na výjimky vyskytují jen tzv. teplé odstíny, od žlutobílé až po fialově hnědou a černou. Vybarvení dřevin nebývá monotónní, ale víceméně pruhované a s různými barevnými záběhy. Dřevo bělové bývá světlejší, jádro tmavší. Dřeviny tropické mají výraznější vybarvení než dřeviny mírného pásma. Rozdělení nejznámějších domácích dřevin podle barevného odstínu: bílá až nažloutlá: smrk, jedle, lípa, javor, jasan bílá s narůžovělým odstínem: bříza, dub růžová až hnědofialová: hrušeň, modřín oranžová až červenohnědá: olše, borovice šedohnědá až hnědá: dub, ořešák skořicově hnědá: jilm zelenohnědá: akát Barva dřeva není dostatečně stálá. Ovlivňuje ji ovzduší, zvláště ultrafialové paprsky slunečního spektra. Světlé dřeviny šedivějí a tmavnou, tmavé dostávají světlejší, nevýrazný odstín. Barva se však také mění, je-li dřevo napadeno škůdci, zvláště houbami. Lesk Lesk dřeva je optickou vlastností, která se dá jen stěží nedokonale napodobit. Je to způsobeno nejednotným průběhem vláken, která odrážejí světelné paprsky tak, že někdy je dřevo pruhovaně lesklé (např. mahagon), jindy vidíme lesklé plošky (dřeňové paprsky); jsou dřeviny, u nichž se nepravidelně střídají plochy lesklé s plochami matnými. Většina měkkých listnáčů je zcela bez lesku. Textura Textura dřeva se říká celkovému optickému výrazu dřeva, jak je patrný na jednotlivých řezech. Je podmíněna především anatomickou stavbou (póry, letokruhy, dřeňovými paprsky), dále barvou, leskem a druhem řezu. Textura jehličnanů je jednodušší a je vytvořena především kresbou výrazných letokruhů. Listnaté dřeviny mají složitější anatomickou stavbu, výraznější barvu a rozdílný lesk v ploše. Na příčném řezu je textura nejvíce ovlivněna soustředěnými letokruhy. Radiální (podélný středový) řez má proti tangenciálnímu texturu pravidelnější a střízlivější.
Pevnost dřeva Pevností se nazývá způsobilost materiálu vzdorovat vnějším silám (omezeně i vnitřním). Na rozdíl od jiných materiálů jsou všechny mechanické vlastnosti dřeva, tedy i pevnost, ovlivňovány směrovou nestejnorodostí (anizotropií) a četnými odchylkami od normální anatomické stavby. Dřevo ve směru vláken má výrazně větší pevnost než ve směru příčném. Při stejné hmotnosti by např. dřevo namáhané na tah ve směru vláken mělo pevnost odpovídající pevnosti kujné oceli. Důvod je prostý základním stavebním materiálem je celulóza, která je vzhledem k vláknitosti v podélném směru velmi pevná. Ve směru kolmém na vlákna je pevnost dřeva 10x až 50x nižší. Je však také rozdíl mezi pevností příčnou (radiální) a tečnovou (tangenciální). Při radiálním namáhání v tahu má dřevo lepší pevnost. Způsobují to buňky dřeňových paprsků, jejichž podélná osa je kolmá na osu kmene. S pevností v tlaku je tomu opačně, tam letní část letokruhů tvoří jakési zpevňovací sloupky. Mechanické vlastnosti dřeva jsou ovlivňovány i dalšími činiteli: dřevo s vyšší teplotou má pevnost menší (příčinou je plastifikace ligninu), stejně tak vlhčí dřevo má mechanické vlastnosti horší než dřevo suché (voda snižuje mezimolekulární tření). Pevnost ovlivňují také suky. Tím, že jsou dřevem, jehož vlákna probíhají kolmo, snižují rozdíly pevnosti dřeva mezi směrem podélným a příčným. Podobně jako suky působí také vlnité letokruhy, vlnitá vlákna, nadměrná točitost a další odchylky od běžné stavby dřeva. Pevnost v tahu Pevnost v tahu se u dřeva vyznačuje především velkými rozdíly ve směru podélném a příčném. V podélném směru má dřevo tahovou pevnost až 250 Mpa příčně radiálně pevnost 8 až 10 Mpa, příčně tangenciálně 5 až 8 Mpa. Vysoká tahová pevnost ve směru podélném nebývá dostatečně využívána pro výrazně nižší pevnosti ostatní. Proto se dřevo tam, kde je to třeba, vrství křížově. Pevnost v tlaku Pevnost v tlaku ve směru vláken je proti pevnosti v tahu asi 2,5x menší, zatímco v příčném směru je tlaková pevnost srovnatelná s pevností v tahu. Na tlak je dřevo namáháno často, mez jeho pevnosti v tlaku se však překračuje většinou pouze při jeho zpracování, zvláště při lepení a upínání. Pevnost ve smyku Pevnost ve smyku vykazuje dřevo tehdy, jestliže vnější síla působí tak, jakoby chtěla posunout jednu část stejného materiálu po druhé. Také tuto pevnost silně ovlivňuje směrová nestejnorodost dřeva. Proti předchozím pevnostem však největší smykovou pevnost vykazuje dřevo ve směru příčném (kolmém) na vlákna. Vlákna dřeva se totiž snadněji smyknou po sobě než příčně. Příčné usmyknutí je téměř nemožné, protože je přitom dřevo namáháno na tlak příčně na vlákna a tato pevnost je proti smykové napříč vláken podstatně nižší. Na smyk jsou především namáhány konstrukční spoje. Pevnost v ohybu Na ohyb jsou namáhány vazníky, trámce a převážná část střešních konstrukcí. U nábytku jsou to luby stolů (spojnice noh), židlí, police. Ohybová pevnost materiálů se z konstrukčního hlediska považuje za nejdůležitější. Dřevo vykazuje ve směru vláken velmi vysokou pevnost, ve směru příčném však až překvapivě nízkou. Je třeba počítat s tím, že na rozdíl od předchozích druhů pevností je pevnost v ohybu ovlivňována i délkou namáhaného předmětu (nosníku). Houževnatost (rázová pevnost) Houževnatost neboli rázová pevnost dřeva je odolnost proti nárazům a náhlým zatížením. Požaduje se především u sportovního nářadí, lodí, žebříků. Proti rázovému namáhání je dřevo odolné, zvláště má-li dlouhá a zprohýbaná vlákna; rázová pevnost dřeva je však značně snižována vadami, jako jsou trhliny, hniloba, zapaření.
Technologické vlastnosti dřeva Obrobitelnost Je souborné označení pro vlastnosti, které umožňují řezání, dlabání, broušení, hoblování, pilování, škrábání atd. Snazší obrábění je obrábění ve směru vláken, jakýkoli odklon vyvolává obtíže. Platí to především o obrábění sukovitého dřeva nebo dřeva se zvlněnými nebo jinak deformovanými vlákny. Vliv na obrobitelnost dřeva má také jeho vlhkost. Vlhké dřevo se obtížně řeže, hobluje a piluje, přestože klade menší řezný odpor. Obrobitelnost dřeva ovlivňuje také jeho zdravotní stav. Dřevo poškozené houbami bývá sice měkčí, a přesto se nedá obrábět s požadovanou čistotou. Štípatelnost Je to schopnost dřeva dělit se na části ve směru vláken. Nejsnadněji se štípá dřevo s pravidelnou stavbou a vniká-li nástroj do čelného dřeva v radiálním směru (ve směru dřeňových paprsků). Dobře štípatelný je smrk, jedle, borovice, buk, dub, buk, lípa, ořešák. Špatně se štípe habr, bříza, akát, jilm, švestka, třešeň. Dřevo štípáme hlavně tehdy, je-li třeba získat výřez kmene s vlákny probíhajícími důsledně ve směru podélné osy obráběného kusu. Souběžný průběh vláken s osou výřezu nelze zajistit řezáním. Ohýbatelnost (plastičnost) Je založena na schopnosti dřeva poměrně lehce se deformovat při působení ohybového momentu. Mírou ohýbatelnosti je velikost poloměru oblouku, do kterého je ještě možné dané těleso ohnout bez porušení. Ohýbatelnost se zvyšuje plastifikací dřeva - pařením nebo vařením dřeva. Rozlišujeme ohýbatelnost plastičnost dřeva v tahu, tlaku, ohybu apod. Technologicky je nejdůležitější plastičnost v ohybu, využívaná průmyslově při výrobě ohýbaného sedacího nábytku. Plastičnost je závislá především na obsahu vlhkosti a teplotě dřeva. Dřevo vlhčí a teplejší je také ohebnější. Nově nabytý tvar si dřevo uchová po opětném vysušení a ochlazení, kdy znovu získá původní tuhost. Plasticitu lze zvýšit také působením alkalických látek, např. ponořením dřeva do amoniakové vody. Je to však proces dlouhodobý, proto se takto plastifikují jen tenké dýhy. Na rozdíl od úpravy vodou nebo teplem zůstává dřevo již trvale plastické a může se ohýbat např. jako plech. Dřevo listnatých dřevin se ohýbá lépe než u dřevin jehličnatých. Dobře se ohýbá např. dřevo dubové, jasanové, bukové a březové. Ohýbatelnost pozitivně ovlivňují dlouhá vlákna s minimálním odklonem od podélné osy, rovnoměrná stavba letokruhů a vlhkost dřeva. Způsobilost spojování Dřevo se spojuje čepy, ozuby, svlaky, péry apod., anebo kovovými spojovacími prostředky (hřebíky, vruty). Spoje lze provádět přímo, anebo zajišťovat lepidly. Také při spojování dřeva záleží na směru jeho vláken. Spoje na čepy, ozuby, kolíčky lze provádět jen ve dřevě čelném (koncovém), v němž naopak hřebíky a vruty drží velmi málo. Způsobilost úspěšného dokončení povrchu Rostlé dřevo se při úpravě povrchu chová různě. U některých druhů snadno dosáhneme hladkého, rovného povrchu, jiné při sebevětší snaze vykazují povrch málo hladký a chlupatý. Nejvíce ovlivňuje tuto vlastnost hustota dřeva a průběh vláken. Dřevo hustší, stejnoměrnější struktury a s rovně uloženými vlákny vytváří ušlechtilejší plochu, která se také snadněji dokončuje a leští.
Trvanlivost a tvrdost dřeva Trvanlivost dřeva Trvanlivost dřeva závisí na obsahu ochranných látek a na podmínkách, v nichž je dřevěný výrobek používán. Rozeznáváme ochranné látky přirozené a umělé. Z přirozených jsou to hlavně třísloviny (ve dřevě dubu a kaštanu), pryskyřice (borovice, smrk, modřín) a silice či alkaloidy. Přirozené ochranné látky jsou uloženy většinou v jádru (proto je trvanlivější než běl) a zbarvují dřevo temněji. Trvanlivost dřeva naopak snižují látky zásobní, např. škrob, cukry a bílkoviny, které jsou vyhledávané škůdci dřeva. Zásobní látky se nacházejí převážně v běli. Pokud jde o podmínky použití dřeva, škodí tomuto materiálu nejvíce kolísavá vlhkost. Dřevo uložené trvale pod vodou nebo trvale v suchu je velmi trvanlivé, o tom svědčí archeologické nálezy. Například jilmové vodovody ze starého Říma jsou ještě dnes odkrývány zcela zdravé. Naproti tomu nechráněné bukové pražce shnijí na železničních tratích za 2 až 3 roky, pražce borové za 5 až 8 roků. Tvrdost dřeva Tvrdost dřeva je odpor, který klade dřevo nástroji při obrábění. Mimořádně důležitá je tato vlastnost zvláště při ručním obrábění. Dřevo není materiál homogenní, není tedy ve všech místech a směrech stejně tvrdý: letní část letokruhu je tvrdší než jarní, hustší dřevo je tvrdší než řídké. Tvrdost čelná (síla působící na čelně přeřezaná vlákna) je podstatně vyšší než podél vláken. Tvrdost kg/cm 2 Druh dřeva 1. Velmi měkká 0 350 borovice, jedle, limba, lípy, topoly, smrk, vrby 2 Měkká 351 500 bříza, douglaska, jalovec, kleč, modřín, olše, vrba jíva, střemcha, teak 3 Středně tvrdá 501-650 jilmy, kaštan jedlý, líska, platan 4. Tvrdá 651 1000 akát, buk, dub, habr, hrušeň, jabloň, jasan, javor, ořešák, švestka, třešeň 5. Velmi tvrdá 1001 1500 dub pýřitý, dřín, ptačí zob, zimostráz 6. Neobyčejně tvrdá nad 1501 africký grenadil, eben cejlonský, jiné exotické dřeviny
Vztah dřeva k vodě Voda ve dřevě Dřevo živého stromu obsahuje značné množství vody. Z vody se fotosyntetickou reakcí vytvoří dřevní hmota, voda je také transpirační prostředek a umožňuje přepravu živin z kořene do listů. Voda se však nachází i ve dřevě zpracovaném. Je to způsobeno hydroskopicitou (navlhavostí) dřeva, tj. schopností pohlcovat ze vzduchu vodní páry. Vlhkost dřeva není konstantní, kolísá podle vlhkosti okolí (např. v listopadu je vyšší než v červenci). Vlhkost ovlivňuje všechny vlastnosti dřeva. Vlhčí dřevo je těžší (kromě některých velmi těžkých exotických dřevin), ale také méně pevné, pružné a tvrdé. Se změnou obsahu vody mění dřevo tepelné, elektrické, akustické i optické vlastnosti. Vlhkost ovlivňuje i opracovatelnost a trvanlivost. Nejdůležitější je však její vliv na rozměry dřeva. Sesychání a bobtnání dřeva Po odstranění vody z dřevních kapilár (cév) zůstává voda ještě ve stěnách buněk. Její množství závisí na hydroskopické rovnováze dřeva. Je-li tedy vzduch schopen přijímat vodní páry (není toho schopen jen za deště nebo před deštěm), uniká také voda vázaná v buněčných stěnách dřeva. Úbytek vázané vody způsobuje zmenšování rozměrů sesychání dřeva. Avšak vysušené dřevo přijímá vázanou vodu až do nasycení vláken a to má za následek, že zvětšuje rozměry bobtná. Sesychání a bobtnání by tolik nevadilo, kdyby bylo ve všech základních směrech stejnoměrné. Podélné sesychání zdravého dřeva je nepatrné a v praxi se s ním nepočítá. Největší je sesychání v tangenciálním směru (je asi 2x až 2,5x větší než radiální) a působí také největší obtíže při zpracování i využití. Nerovnoměrným sesycháním nebo bobtnáním vzniká ve dřevě velké napětí a dřevo se bortí a praská. Tím, že dřevo více sesychá tangenciálně, je např. prkno vyříznuté mimostředně po vysušení v krajích tenčí než ve středu a žlábkovitě se prohne, jakoby se chtěly letokruhy narovnat; podobně se změní i průřez hranolu nebo válce.
Dřevěný pražec Dřevěné pražce byly využívány od začátku existence železnic a svou roli hrají i dnes. Jsou vyráběny z kvalitního a dobře impregnovaného bukového nebo dubového dřeva. Pro vlečky je též přípustné použití pražců borových a modřínových. Jiné druhy dřeva se v našich zemích neosvědčily. V tropických a subtropických zemích se užívá podle místních podmínek dřevo jarrah, teak, cedr, kaštan, ořech a quebracho, považované za lepší, než dub. V Severní Americe také žlutá borovice a douglaska. Značení dřevěných pražců Každý dřevěný pražec je označen hřebem, na kterém je vyražen rok výroby a způsob impregnace. Tvar hlavy hřebu označuje materiál pražce: dub buk modřín borovice
Barva a tvrdost dřeva Rozdělení nejznámějších domácích dřevin podle barevného odstínu: bílá až nažloutlá: smrk, jedle, lípa, javor, jasan bílá s narůžovělým odstínem: bříza, dub růžová až hnědofialová: hrušeň, modřín oranžová až červenohnědá: olše, borovice šedohnědá až hnědá: dub, ořešák skořicově hnědá: jilm zelenohnědá: akát Tvrdost dřeva Tvrdost dřeva je odpor, který klade dřevo nástroji při obrábění. Mimořádně důležitá je tato vlastnost zvláště při ručním obrábění. Dřevo není materiál homogenní, není tedy ve všech místech a směrech stejně tvrdý: letní část letokruhu je tvrdší než jarní, hustší dřevo je tvrdší než řídké. Tvrdost čelná (síla působící na čelně přeřezaná vlákna) je podstatně vyšší než podél vláken. Tvrdost kg/cm 2 Druh dřeva 1. Velmi měkká 0 350 borovice, jedle, limba, lípy, topoly, smrk, vrby 2 Měkká 351 500 bříza, douglaska, jalovec, kleč, modřín, olše, vrba jíva, střemcha, teak 3 Středně tvrdá 501-650 jilmy, kaštan jedlý, líska, platan 4. Tvrdá 651 1000 akát, buk, dub, habr, hrušeň, jabloň, jasan, javor, ořešák, švestka, třešeň 5. Velmi tvrdá 1001 1500 dub pýřitý, dřín, ptačí zob, zimostráz 6. Neobyčejně tvrdá nad 1501 africký grenadil, eben cejlonský, jiné exotické dřeviny