Eigenschappen van hout

Hout is het op één na populairste materiaal dat wordt gebruikt in de bouw, meubels, vloeren en andere artikelen. Hoewel steen nog steeds de boventoon voert in de bouw, heeft hout de laatste tijd een enorme opmars doorgemaakt. Hier zijn nog enkele fascinerende feiten over hout en zijn verschillende mechanische, chemische en fysieke kenmerken.

Kleur, glans, textuur, macrostructuur, geur, vocht, krimp, interne spanningen, zwelling, barsten, kromtrekken, dichtheid en geluid-elektro-thermische geleidbaarheid zijn enkele van de fundamentele fysieke kenmerken van hout. Het uiterlijk van hout wordt beïnvloed door de kleur, glans, textuur en macrostructuur.

Verschillende houtsoorten zijn er in verschillende kleuren, variërend van wit (espen, sparren) tot zwart (ebbenhout). Hout krijgt kleur door tannines, hars en pigmenten in celholten. Welnu, in dit artikel zal ik alle eigenschappen van hout bespreken, waaronder de fysieke, chemische, mechanische eigenschappen, enz.

Eigenschappen van hout

Hieronder staan ​​de belangrijkste eigenschappen van hout:

• Mechanische eigenschappen
• Thermische eigenschappen
• Elektrische eigenschappen
• Akoestische eigenschappen
• Sensorische kenmerken
• Dichtheid en soortelijk gewicht
• Degradatie
• Hygroscopiciteit
• Krimp en zwelling

• Sensorische kenmerken

Kleur, glans, geur, smaak, textuur, nerf, figuur, gewicht en hardheid van hout zijn voorbeelden van sensorische eigenschappen. Voor identificatiedoeleinden of ander gebruik zijn deze aanvullende macroscopische kenmerken nuttig bij het beschrijven van een stuk hout. Er zijn houtsoorten in een breed scala aan kleuren, hoewel de meeste houttinten wit en bruin zijn. Andere kleuren zijn geel, groen, rood en praktisch puur wit. Afhankelijk van de kleurverschillen tussen het kernhout, spinthout, vroeghout, laathout, roggen en harskanalen, kunnen er variaties zichtbaar zijn op een enkel stuk hout. Bleken of verven, evenals langdurige blootstelling aan de omgeving, kunnen de natuurlijke kleur veranderen. Zwarte sprinkhanen, honingsprinkhanen en een paar tropische soorten zijn slechts enkele voorbeelden van schitterende bossen.

Sommige soorten, zoals sparren, essen, linden en populieren, hebben een natuurlijke glans die vooral zichtbaar is op radiale oppervlakken. Door de vluchtige stoffen in hout ontstaan ​​geur en smaak. Ze zijn soms nuttige onderscheidende eigenschappen, hoewel ze moeilijk te verwoorden zijn. De term "textuur" verwijst naar hoe uniform een ​​houten oppervlak, meestal dwars, eruitziet. Net als in grof, fijn of zelfs textuur of graan, wordt graan vaak door elkaar gebruikt met textuur. Het kan ook worden gebruikt om de richting van houten delen te beschrijven, zoals recht, spiraalvormig of golvend. Soms wordt de korrel gebruikt in plaats van een figuur, zoals bij de zilverkorrel in de eik. De afbeelding verwijst naar organische patronen of ontwerpen op houten oppervlakken (normaal radiaal of tangentieel).

Gewicht en hardheid worden eerder in diagnostische dan in technische zin als sensorische eigenschappen beschouwd; het gewicht wordt bepaald door simpelweg de hand op te tillen en de hardheid wordt bepaald door met de duimnagel te drukken. Er zijn lichtere en zwaardere houtsoorten te vinden in de tropen, met gewichten variërend van 80 tot 1.300 kg per kubieke meter (5 tot 80 pond per kubieke voet) voor respectievelijk balsa en lignum vitae. Veel voorkomende houtsoorten in een gematigd klimaat variëren in gewicht van ongeveer 300 tot 900 kg per kubieke meter (ongeveer 20 tot 55 pond per kubieke voet) in luchtdroge omstandigheden.

Dichtheid en soortelijk gewicht

Soortelijk gewicht is de verhouding tussen het gewicht of de massa van hout en die van water, terwijl de dichtheid het gewicht of de massa is van een eenheidsvolume hout. Omdat 1 cc water 1 gram weegt, zijn de gemiddelde dichtheid en het soortelijk gewicht van Douglas-sparhout beide respectievelijk 0,45 gram per kubieke centimeter (g/cc), in het metrische meetsysteem. (Eén gram per kubieke centimeter, of ongeveer 62,4 pond per kubieke voet, wordt uitgedrukt als gewicht per volume-eenheid.) Aangezien hout hygroscopisch is, heeft de hoeveelheid vocht een aanzienlijke invloed op zowel het gewicht als het volume, waardoor het bepalen van de dichtheid moeilijker is dan bij andere materialen. Gewicht en volume worden berekend op vooraf bepaalde vochtwaarden om vergelijkbare resultaten te produceren.

Gewicht en volume worden berekend op vooraf bepaalde vochtwaarden om vergelijkbare resultaten te produceren. Ovendrooggewicht (bijna weinig vochtgehalte) en ofwel ovendroog of groenvolume zijn de normen (groen verwijst naar het vochtgehalte boven het vezelverzadigingspunt, dat gemiddeld ongeveer 30 procent is). Andere representaties van dichtheid, zoals die op basis van luchtdroog gewicht en volume of gewicht en volume van groen hout, zijn minder nauwkeurig, maar hebben bepaalde praktische toepassingen, zoals bij de verzending van hout.

Hygroscopiciteit

Als het in contact komt met water, kan hout het als vloeistof of als damp uit de lucht opnemen. Water is de belangrijkste vloeistof of gas die hout desondanks kan opnemen. Hout bevat altijd vocht vanwege zijn hygroscopische aard, of het nu een onderdeel is van de levende boom of een materiaal. (De termen water en vocht worden hier door elkaar gebruikt.) Vocht heeft invloed op alle aspecten van hout, al moet worden benadrukt dat alleen vocht in celwanden significant is; vocht in celholten doet weinig meer dan gewicht toevoegen.

Krimp en zwelling

Wanneer het vochtgehalte in hout onder het vezelverzadigingspunt ligt, treden er maatveranderingen op. Krimp en zwelling worden respectievelijk veroorzaakt door vochttoename en -verlies. Deze dimensionale veranderingen zijn anisotroop, wat betekent dat ze verschillen in de axiale, radiale en tangentiële richtingen. Ongeveer 0,4 procent, 4 procent en 8 procent zijn respectievelijk de gemiddelde krimpwaarden. Het volumeverlies ligt rond de 12%, maar er zijn significante verschillen tussen soorten. Deze getallen worden gegeven als een percentage van de groene afmetingen en komen overeen met transformaties van de groene naar ovendroge toestand. De celwandstructuur is primair verantwoordelijk voor differentiële krimp en zwelling in verschillende ontwikkelingsoriëntaties.

De oriëntatie van de microfibrillen in de lagen van de secundaire celwand kan worden gebruikt om de variaties tussen axiale en de twee laterale (radiale en tangentiële) richtingen te verklaren, maar het is onduidelijk waarom deze discrepanties bestaan ​​in radiale en tangentiële richtingen.

Degradatie

Bacteriën, schimmels, insecten, zeeboorders, evenals omgevings-, mechanische, chemische en thermische variabelen, dragen allemaal bij aan de vernietiging van hout. Het uiterlijk, de structuur of de chemische samenstelling van hout kan veranderen als gevolg van degradatie, wat van invloed kan zijn op levende bomen, boomstammen of producten. Deze veranderingen kunnen variëren van kleine verkleuring tot onomkeerbare transformaties die hout volkomen waardeloos maken. Zoals bijvoorbeeld blijkt uit meubels en andere houten voorwerpen die in perfecte staat zijn ontdekt in de graven van oude Egyptische farao's, kan hout honderden of duizenden jaren meegaan (zie Egyptische kunst). Alleen onder invloed van externe elementen verslechtert of vernietigt hout.

Mechanische eigenschappen

De mechanische of sterkte eigenschappen van hout zijn tekenen van zijn vermogen om externe krachten te weerstaan ​​die mogelijk de neiging kunnen hebben om de grootte en vorm te veranderen. De hoeveelheid en wijze waarop deze krachten worden uitgeoefend, evenals de dichtheid en het vochtgehalte van het hout, hebben invloed op de weerstand tegen die krachten. In de axiale richting, of parallel aan de nerf, zijn de sterkte-eigenschappen van hout merkbaar anders dan die over de nerf (in de dwarsrichting).

De sterkte van hout bij trek en druk (gemeten in axiale en transversale richtingen), afschuiving, splijting, hardheid, statisch buigen en schokken zijn enkele van de mechanische eigenschappen (slagbuiging en taaiheid). Respectievelijke tests bepalen spanningen per eenheid van belaste oppervlakte (bij de elastische limiet en maximale belasting) evenals andere sterktecriteria, waaronder taaiheid, breukmodulus en elasticiteitsmodulus (een maat voor stijfheid). Meestal worden kleine, transparante monsters met een doorsnede van 2 x 2 cm of 2 x 2 inch gebruikt voor het testen.

Thermische eigenschappen

Hoewel hout uitzet en krimpt met variaties in temperatuur, zijn krimp en zwelling veroorzaakt door veranderingen in het vochtgehalte veel significantere dimensionale veranderingen. Dergelijke temperatuurgerelateerde uitzetting en krimp zijn typisch onbeduidend en hebben geen praktische gevolgen. Oppervlaktecontroles kunnen alleen plaatsvinden bij temperaturen onder 0 °C (32 °F); vorstscheuren kunnen optreden in levende bomen als gevolg van ongelijkmatige samentrekking van de buitenste en binnenste lagen.

Vergeleken met materialen zoals metalen, marmer, glas en beton heeft hout een lage thermische geleidbaarheid (hoog warmte-isolerend vermogen). Lichte en droge houtsoorten zijn superieure isolatoren omdat de thermische geleidbaarheid het hoogst is in axiale richting en toeneemt met de dichtheid en het vochtgehalte.

Elektrische eigenschappen

Elektrische isolatie is te vinden in ovengedroogd hout. Wanneer echter het vochtgehalte stijgt, stijgt ook de elektrische geleidbaarheid, waardoor verzadigd hout (hout met het hoogste vochtgehalte) zich meer als water gaat gedragen. Het is opmerkelijk hoe dramatisch de elektrische weerstand daalt als het vochtgehalte stijgt van 0 tot het punt waarop de vezels verzadigd zijn. De elektrische weerstand daalt in dit bereik meer dan een miljard keer, maar slechts ongeveer 50 keer vanaf het vezelverzadigingspunt tot het hoogste vochtgehalte. De elektrische weerstand van hout wordt meestal niet beïnvloed door andere parameters, zoals soort en dichtheid; variaties tussen soorten zijn gerelateerd aan de chemie van de extractieven. De axiale weerstand is ongeveer de helft van de dwarsweerstand.

De diëlektrische of slechte geleider, eigenschappen van hout zijn ook belangrijk. Diëlektrische constante en arbeidsfactor spelen een praktische rol bij het maken van elektrische meters (type capaciteit en radiofrequentie-vermogensverlies) voor het meten van het vochtgehalte van hout, het drogen van hout met elektrische stroom (een theoretische mogelijkheid, hoewel momenteel geen realiteit) en het lijmen van hout met hoogfrequente elektrische stroom. De elektrische polarisatie (het verschijnen van tegengestelde elektrische ladingen aan weerszijden van een stuk) die optreedt wanneer mechanische spanning wordt uitgeoefend, zorgt ervoor dat hout het piëzo-elektrische effect vertoont. Hout daarentegen ondervindt mechanische vervorming bij blootstelling aan een elektrisch veld (veranderingen in grootte).

Akoestische eigenschappen

Hout kan zowel geluid creëren (door direct erop te slaan) als geluidsgolven die van andere objecten komen, vergroten of afbuigen. Vanwege deze factoren is het een speciaal materiaal voor muziekinstrumenten en andere akoestische toepassingen. De grootte, de dichtheid, het vochtgehalte en de elasticiteitsmodulus van het hout hebben allemaal invloed op de trillingsfrequentie, die op zijn beurt de toonhoogte van het gegenereerde geluid beïnvloedt. Hogere dichtheid en elasticiteit verminderd vochtgehalte en kleinere afmetingen dragen allemaal bij aan hogere tonen.

Dat was alles voor dit artikel, waar de eigenschappen van hout worden opgesomd en uitgelegd. Ik hoop dat je veel van het lezen zult hebben, als dat zo is, deel het dan zo vriendelijk met anderen. Bedankt voor het lezen, tot ziens!