Teori om trä och sågning
Trä och dess egenskaper
Trä är en förnybar resurs. Träs egenskaper varierar mellan trädslag och inom trädslag. För alla trädslag kan egenskaperna sammanfattas enligt följande:
- Anisotropt. Trä har olika egenskaper i olika riktningar, longitudinellt, tangentiellt och radiellt in mot
märgen. - Hygroskopiskt. Trä tar upp och avger vatten beroende på omgivningens temperatur och luftfuktighet.
- Sväller och krymper. Trä krymper och sväller när fuktigheten varierar under fibermättnadspunkten.
- Poröst. Trä består av fibermaterial och håligheter.
- Heterogent. Träets egenskaper påverkas av årsringsbredd, kvist, fiberstörningar mm
- Organiskt. Trä är ett organiskt material och bryts ner av bland annat svampar och insekter och återgår i
det naturliga kretsloppet.
Densitet
Densiteten hos trä är en viktig egenskap och har samband till flera av övriga egenskaper. Densiteten kan uttryckas och definieras på flera sätt. Torrdensitet avser densiteten av absolut torrt vikt i förhållande till den krympta volymen. Densiteten kan även anges för en viss fuktkvot. Med torr-rådensitet avses den absolut torra vikten i förhållande till den råa okrympta volymen. Torr-rådensitet använd ofta med koppling till skogsbruk för att uttrycka den torra massan i förhållande till trädens volym. Densiteten varierar mellan trädslag och inom trädslag. Trädens tillväxt har för de flesta trädslag ett samband till densiteten. Hos barrträd påverkas densiteten av relationen mellan vårved med låg densitet och sommarved med hög densitet. Detta innebär att god tillväxt, breda årsringar, med låg andel sommarved medför en lägre densitet. Sommarveden hos barrträd är mörkare än vårveden vilket möjliggör att man med blotta ögat kan räkna årsringarna. Densiteten för cellmaterial för alla väldens trädslag är cirka 1,5 kg per m 3 . Detta medför att densiteten hos trä uttrycker proportionen mellan cellmaterial och håligheter. Ett av de lättaste trädslagen är Balsaträ med en densitet på cirka 150 kg per m 3 och en av de tyngsta är Roosewood med en densitet på 1000 kg per m 3 .
För lövträd ökar densiteten för bandporiga trädslag t.ex. ek, alm, ask med ökad årsringsbredd. Detta beror på att ett band av vårved främst består av porer för vattentransport medan den efterföljande tillväxten främst utgörs av vedfibrer. För de ströporiga trädslagen är porerna för vattentransport jämt spridda över hela årsringsbredden. Ströporiga träslag är bl.a. björk, asp, bok och al. De ströporiga trädslagen påverkas inte eller marginellt av tillväxten, årsringsbredden.
Vid sågning av timmer har densiteten inverkan på motståndet och därför används många gånger olika sågblad och klingor beroende på vilket trädslag som skall sågas. Densiteten har inverkan på svällning och krympning. Andra egenskaper som har samband till densitet är hållfasthet, hårdhet, beständighet och torkning.
Trä och vatten
Trä är hygroskopiskt, det avger respektive tar upp vatten beroende av omgivningens temperatur och fuktighet. När temperatur och luftfuktigheten är stabil når träet så småningom en jämviktfuktkvot. Vattnet i cellväggarna benämns bundet vatten och vatten i cellhåligheten, lumen, benämns fritt vatten. När rått trä börjar torka avges först det fria vattnet. Fibermättnadspunkten uttrycker fuktkvoten då allt fritt vatten avgått. När torkningen fortsätter under fibermättnadspunkten och det bundna vattnet börjar avgå krymper träet.
Fuktigheten i trä anges ofta som proportionen mellan vattnets vikt i förhållande till träets absolut torra vikt. Detta innebär att fuktkvoten kan vara över 100%. Fuktkvoten vid fibermättnadspunkten är för de flesta trädslag mellan 25 – 30%. Fuktigheten kan även anges som vattnets vikt i förhållande till vikten av trä och vatten vilket anges som fukthalt.
Sväller och krymper
När det bundna vattnet i cellväggarna börjar avges krymper trä. Krympningen är olika i träets olika riktningar, longitudinellt, längs fibrerna, radiellt in mot märgen och tangentiellt. Trä med hög densitet krymper mer än trä med låg densitet som t.ex. ek med hög densitet sväller och krymper mer än tall och gran med låg densitet. Krympningen är mer eller mindre linjär med vattnets avgång från fibermättnadspunkten till allt vatten avgått. Det omvända gäller då trä sväller med ökad fukt.
Den ungefärliga krympningen hos tall och gran är i longitudinell riktning 0,4%, radiellt 4,0%, tangentiellt 7,7% och i volym 12,2%. Motsvarnade riktvärden för ek är Krympningen hos tall och gran är 0,4%, 4,5%, 9,0% och i volym 13,5%.
Då krympningen varierar i träets olika riktningar kupar sig bräder och plankor vid torkning olika beroende på var de sågas fram ur en stock. Flera sätt finns för att minska formförändringen vid torkning. Nästa alla sågverk har sitt eget sätt att torka virket
Andra egenskaper
Flera egenskaper hos träet påverkar förädlingen och den slutliga produkten. Några av dessa egenskaper är växtvridenhet och fiberlängd.
Exempel på växtvridenhet. För våra barrträd är det genomsnittliga trädet något växtvridet till vänster de första åren för att efter cirka 100 år bli alltmer högervridet. Avvikande träd förekommer t.ex. genomgående vänstervridet under hela livslängden. Fiberlängden som bl.a. påverkar hållfasthet varierar från märg till mantelyta och från rot till topp.