Tallinn
2019 Chuck NorrisPuitReferaat
Õppeaines:
ANDME-
JA TEKSTITÖÖTLUS
Mehaanikateaduskond Õpperühm:
KMI 11
Juhendaja : lektor Anne Uukkivi
Sisukord
Sisukord 2
Sissejuhatus 3
1.Puidu teke 4
2.Kasvuperioodid 5
3.Kestandumine 6
4.Koostisosad 7
5.
Puiduliigid 8
5.1.Okaspuit 8
5.2.
Lehtpuit 9
5.3.Troopikapuit (vihmametsapuit) 9
5.4.Kodumaised
puuliigid 10
6.Töötlemine ja kasutusalad 12
6.1.Puit ehituse- ja konstruktsioonimaterjalina 12
6.1.1Eelised ja puudused 13
6.1.2Puit ehitusmaterjalina 14
6.1.3Puit konstruktsioonimaterjalina 16
6.2.
Taaskasutus ,
aineline ja energeetiline kasutamine 16
Viidatud allikad 18
Sissejuhatus
Antud
referaat1
on puidust ja
puitmaterjali kasutamisest. Puidu all mõeldakse
üldkeeles puude ja põõsaste
tüve ja okste kõva kudet.
Kitsamas botaanilises mõttes
nimetatakse puiduks seemnetaimede
kambiumi moodustatud
sekundaarset ksüleemi.
See definitsioon ei hõlma näiteks palmiliste puitu; ometi on
sellegi puhul iseloomulik ligniini
kogunemine rakuseina. Laiemas mõttes mõistetaksegi
puidu all lignifitseerunud
(puitunud) taimekudet.
Puidu
kasutamine materjalina ja
kütteainena on taimede
kasutamise üks varasemaid viise. Puit on väga mitmekülgsete
kasutus võimalustega taastuv
tooraine ,
mis kuulub tänini tähtsaimate taimsete saaduste hulka.
Puidu teke
Puit
tekib puidurakkude kasvamise ja paljunemise tulemusena. Selle hulgas
eristatakse kahte erinevat mehhanismi. Puidu kasv algab taimsest
algkoest ehk meristeemist.
- Tipukasv ehk pikkuskasv ehk primaarne kasvamine on taime kasv pikkusesse tüve-, okste-, ja juurtetippudes;
- Taimeosa jämeduse kasv toimub puidu ja puukoore vahel paikneva kambiumi rakkude jagunemise tulemusel. Kambiumirakk jaguneb kaheks identseks rakuks, millest aga ainult üks jääb kambiumi rakuks, teine muutub kas tüve või puukoore rakuks. Sellest saab püsirakk, mis võib veel ühe või ka rohkem kordi poolduda. Selliselt tekivad sõltuvalt olukorrast niinerakud (floeem), millest seejärel tekib sisemine tüvi (ksüleem) ja välimine korp . Raku jagunemine toimub sagedamini sissepoole ja seetõttu leiab palju tihedamini aset puidurakkude teke. Koore osakaal tervel puutüvel on ainult 5 kuni 15%. Pärast püsiraku viimset pooldumist toimub puiduraku muutumine juhtimis-, tugevdus - või talletusrakuks (Fengel, 1984).
Kasvuperioodid
Meie
ilmastikuoludes on puittaimedel neli
kasvuperioodi:
- Puhkeperiood (novembrist veebruarini);
- Mobiliseerimisperiood (märtsist aprillini );
- Kasvuperiood ( maist juulini): Puidurakud , mis sellel aastaajal arenevad, on õhukese kesta ja heleda värvusega ning moodustavad niinimetatud varase puidu, kevadpuidu. Selles paiknevad ka toitainete liikumiseks vajalikud juhtimisrakud;
- Hoiustamise periood (augustist oktoobrini): Puidurakud, mis sellel ajal tekivad, on väikese sisemahuga, paksu kestaga ja tumeda värvusega ning moodustavad niinimetatud hilispuidu (sügispuit).
Sellise
tsüklilise kasvu tagajärjel moodustuvad aastarõngad, mis on tüve
ristlõikel selgelt märgatavad. Aastarõngaste uuringuid kasutatakse
puude vanuse määramisel, samuti
paleoklimatoloogias, dendrokronoloogias
jm (Bosshard, 1982-1998).
Kestandumine
Puidu
kestandumine ehk lülipuidu
moodustumine toimub, kui sisemised tüve veekanalid sulguvad
ja seejärel rakud surevad. See toimub okaspuidul rakumembraani avade
sulgemisel ja lehtpuidul mitte enam kasutatud veekanalite sulgumisel
ligikaudu 20-40 aasta vanustel rakkudel. Selle protsessi käigus
kujunevad ained, mis hiljem raku kesta ladestuvad, ning tihti kasvab
vastupidavus kõdunemisele.
Lülipuidulistest puudest räägitakse siis, kui lülipuit on selgelt eristatav (näiteks tamme-,
pähkli-, männi-,
kirsipuul, lehisel
ning ebatsuugal,
ebaakaatsial).
Kui
värvierinevust näha ei ole, aga madala niiskusetaseme järgi saab
järeldada, et südamik on kestandunud, räägitakse küpspuidulistest
puudest (näiteks kuuse-,
nulu-, pärna-, pirnipuu ning
punapöök).
Südamik-küpspuupuidu
(näiteks saar, jalakas) südamiku värvus on astmeline, millele
järgneb küpspuit, mis samuti nagu südamik enam
toitainetetranspordis ei osale ja veel üks välimine osa,
tihvtpiirkond (juurdekasv).
Uueks
puiduks nimetatakse seda osa tüvest, kus aktiivselt vee- ja
toitainetetransport aset leiab. Niinimetatud tihvtpiirkonnaga puude
omaduseks on ristlõikel märgatav ühtlane hele värvus, mis on
tingitud südamiku mitte kestandumisest (näiteks mägivaher, kask , lepp , pappel , harilik vaher ja arukask) (Gaebeler, 2006).
Koostisosad
Keskmiselt
puu koostisosad on:
- Tselluloos (40–50%);
- Ligniin (20–30%);
- Hemitselluloos (20–30%);
- Lisaained (1–3%, vihmametsapuudel kuni 15%) rasvad , tärklis, sahharoos , valgud , fenoolid, vaha, parkained (ainult lehtpuudel), sterool , vaik, tärpentin;
- Tuhk (0,1–0,5%, vihmametsapuudel kuni 5%) (Hoadley, 1990).
Puiduliigid
Okaspuit
Arenguajaloo
järgi on okaspuit vanem ning lihtsama rakulise ülesehitusega kui
lehtpuit – seal on vaid kahte liiki rakke:
- Trahheiid: piklikud lõpus teravaks mineva otsaga rakud, mis on täidetud ainult õhu või veega (vt Joonis 1. Oksapuu tangentsiaallõige: trahheiidid ja nendes olevad koobaspoorid. Nende puidusubstantsi osakaal on 90–100%. Läbi niinimetatud tühimike, täpsemalt membraaniavade, toimub veevahetus rakkude vahel. Radiaalsuunas hoolitsevad (koordumise suunas) puukiired (risttrahheiidid) veetranspordi eest. Nende puidusubstantsi osakaal on 4–12%;
- Parenhüümrakk: enamasti ristküliku- kujulised rakud, mille ülesandeks on toitainete ja kasvuainete juhtimine, sealhulgas tärklise ja rasvade salvestamine . Koordumise suunas moodustuvad nad samuti puukiiri ja ümbritsevad vaigukanalid, sel juhul on tegemist ka epiteelrakkudega. Epiteelrakud toodavad vaiku , mis vaigukanalitest välja voolab. Ka okaspuud , mis vaigukanaleid ei oma (näiteks nulg), suudavad vigastuse juurde traumaatilisi vaigukanaleid moodustada.
Joonis 1. Oksapuu
tangentsiaallõige: trahheiidid ja nendes olevad koobaspoorid
Okaspuudest
omavad vaigukanaleid lehis, mänd ja ebatsuuga , kuusel, nulul ja kadakal
need aga puuduvad.
Lehtpuit
Lehtpuidu rakud erinevad olemuslikult väga suuresti okaspuidu rakkudest. Neid
saab jagada kolme alaliiki ülesannete järgi.
- Juhtkude : soon ( trahheed ), soon rahheiidid, vasitsentrilne trahheiidid. Kaks viimast neist vaheastmed arengus trahheiidist sooneni;
- Tugevdus kude: libroformkiud, kiudtrahheiidid;
- Salvestamiskude: puukiire parenhüümrakk, pikiparenhüümrakk, epiteelrakk .
Lehtpuidule
on erinevalt okaspuudest omane mitte esinevad sooned (trahheed). Nad
on tihti palja silmaga märgatavad väikese auguna ristlõikel ja
soonekesena tangensiaallõikes. Soonte järjestuse järgi eristatakse
ümarpoorilist puitu (näiteks tamm, harilik kastan , saar, ebatsuuga,
jalakas), poolümarpoorilist puitu (näiteks pähklipuu, kirsipuu) ja
hajupoorilist puitu (näiteks kask, lepp, pärn, pappel, punapöök)
(Spring, 2005).
Troopikapuit (vihmametsapuit)
Mõiste
troopikapuit on defineeritud puidu päritolu järgi. See tähistab
Kesk-Euroopast vaadatuna troopikas või
subtroopilises regioonis kasvavat väärispuitu. Paljud troopilised
puidud on märkimisväärsed oma eelisomaduste pärast, milleks on
head mehaanilised omadused ja kõrge ilmastikukindlus ning
vastupidavus putuka- ja seenekahjustuste suhtes. Sageli on ka puidu
eriline värv või tekstuur
meeldiv omadus. Konstantse troopikakliima tõttu ja sellega
seonduvalt puuduvate aastarõngaste tõttu on troopikapuit ühtlasema
tekstuuriga kui parasvöötme puit. Troopikapuidu kasutamist
kritiseerisid seitsmekümnendatel aastatel tööstusriigid, kuna troopiliste vihmametsade tagavara on seadustevastaste raiumise pärast
ohustatud. Samas on puit üks väga tähtis majanduslik tuluallikas
mõningatele troopilistele riikidele ja on ka parasvöötmes üks
tähtis sissetulekuallikas neis maades elavate elanike jaoks.
Ulatuse
poolest suurimat tööstusliku lageraiet troopikapiirkonnas tehakse
Indoneesias, kus igal aastal hävitatakse Šveitsi-suurune
maa-ala vihmametsa. Viimane rikkumata vihmamets asub Aasias
Lääne-Paapuas ja on ohustatud
illegaalsete metsaraiete pärast (eriti
merbau-intsia). Peasisseostjateks on
Hiina ja
Jaapan.
Troopiliste
vihmametsade kaitseks rajasid keskkonnakaitseorganisatsioonid nagu
WWF2, Greenpeace ja NABU
sertifikaadi.
Teised organisatsioonid : Pro Regenwald, Rettet den Regenwald ja Watch Indonesia edendavad täielikku loobumist troopikapuidust viimaste
veel säilinud vihmametsade kaitseks.
Troopikapuud on näiteks: mahagon ,
tiikpuu, balsapuit,
Brasiilia dalbergia, bolletrie,
azobe, abahhipuu, merbau-intsia,
Ramin, afseelia,
vengepuu.
Kodumaised puuliigid
Eestis
levinuimad okaspuud on mänd, kuusk , lehis, kadakas ja jugapuu .
Harilik mänd ja kuusk on tavalised metsapuud, kadakad kasvavad aga
nii metsa all kui loodudel. Soojemast kliimaperioodist pärinev
jugapuu, mis kavsab Hiiu- ja Saaremaal, on Eestis hävimisohus ja
seetõttu looduskaitse all. Sissetooudd liikidest on levinumad
lehised, harilik elupuu, seedermännid ja torkav kuusk. Viimsea üht
vormi tuntakse hõbekuusena.
Eesti
pindalast on üle 50% kaetud metsadega, enimelidub meil okaspuid ,
männikuid ja kuusikuid, hõlmates ligi 60% puistude pindalast.
Lehtpuudest on esindatud kaasikud, lepikud ja haavikud, ülejäänud lehtpuud moodustavad 2,5% (saared, vahtrad, tammed jne) (vt Joonis 2. Eesti puistude pindala puuliigit).
Joonis 2. Eesti puistude
pindala puuliigiti
Töötlemine ja kasutusalad
Puit
on üks mitmekesisemate kasutusvõimalustega tooraine üldse. See
kuulub kestvatulu tooraine- kui ka energiaallikate hulka, kuna ta
päikeseenergia abil looduslikult kasvab.
Selle
lihtne ümber töötamine ja seega kaasnev madal energiavajadus on
suur faktor kasumi saamine metsaraide ja töötlemise kaudu mängivad
samuti olulist rolli ökoloogilisel kasutamisel
Puit ehituse- ja konstruktsioonimaterjalina
Puidu
pikaajaline kasutamine materjalina on üks komponent süsinikdioksiidi
ladustamisel ja
väljendub positiivselt atmosfääri CO2-bilansile
(vt Joonis 3. Puidust maja taastamine).
Joonis 3. Puidust maja
taastamine
Eelised ja puudused
Puit
on peene paksuse puhul tugev ja elastne. Puit on küllaltki
vastupidav paljude keemiliste ainete suhtes. Näiteks, puit kahjustub alles siis kui keskkonna pH-tase
on alla 2 või üle 9. Madala soojusjuhtivuse tõttu on puit
väga hea soojusisolaator.
Üheks
puidu puuduseks või eripäraks on tema ebaühtlane struktuur ja
omadused. Näiteks tüvepuidu korral on üks põhilisemaid struktuuri
hälbeid oksakohtade esinemine selles. Kõrvalekalduvad kasvutunnused
või puiduvead hinnatakse tugevuse alusel enamasti negatiivseteks,
kuid võivad samas olla esteetiliselt soovitud.
Puidu
üheks halvaks küljeks on tema vastuvõtlikkus bioloogilistele
teguritele. Ta on näiteks toiduks paljudele seentele (majavamm),
putukatele ja bakteritele. Vastuvõtlikkus bioloogilisele lagunemisele on osaliselt seotud puidu niiskusega, sest vaid
niiskunud puitu suudavad asustada ja lagundada puiduseened.
Veel
üks puidu puudus on tema deformeerumine ehk puidu vormi muutumine
nii koormuste kui ka niiskuse ja teiste keskkonnatingimuste mõjul.
Näiteks kahaneb puit vananedes , aga võib ka niiskusesisalduse
vähenedes või kasvanud puus tekkinud pingete kadumisel
iseeneslikult lõheneda. Teisalt põhjustab puidu
hügroskoopsus, ehk vee imamisvõime, nii tema eluaja jooksul
kui ka hiljem tema vormi muutumist. Puiduniiskus sõltub ümbruse
niiskustasemest. Niiskuse muutused põhjustavad puidu märkimisväärse
vormimuutuse aga mõjutavad ka tema mehhaanilisi omadusi.
Paljusid
neist halbadest omadustest on võimalik niinimetatud konstruktiivse
puidukaitsega vältida või vähendada. Selle hulka kuulub ka paljude
vanade teadmiste ja tavade rakendamine puidu kasutamisel,
ulatuslikult ilma kaasaegsete puidukaitsevahenditeta. Üks uus moodus puit niiskusekindlaks ja vastupidavaks muuta on termopuidu-protsess.
Puidu
põlevus on tema halvaks küljeks, kui seda ehitus- ja
konstruktsioonimaterjalina kasutatakse. Samas puit, mis paikneb tule
suhtes ristikiudu ja kattematerjal, mis puidu ristlõigetest koosneb
on üpris püsiv tule suhtes ja sellisel kujul mõningatel juhtudel
hoopis tulekahju tõkestamiseks kasutatakse, kuna sel juhul tekib
põlemisel puidu pinnale söe kiht ja see takistab soojuse kandumist
puidu sisemusse ning samas ise põlemiseks kõrget temperatuuri
vajab. Ehitusviisi ja kaitsemeetmetega on võimalik tõsta puidu vastupidavust nii tulele kui keskkonnamõjudele. Puitehituse
stabiilsus nõrgeneb tänu halvale puidu sisemisele soojusjuhtivusele
aeglaselt tulekahju puhul ja kandevõime väheneb peamiselt
kandetarindite ristlõike vähenemise tõttu, mitte nende kuumenemise tõttu. Teraskonstruktsioonidel seevastu toimub aga kõrgest
temperatuurist tulenevalt kandevõime kahanemine järsu, mis viib
nende kokkuvarisemisele.
Pikaajalisel
toimel kahjustab UV-kiirgus
puitu. Seejuures laguneb ligniin ja vihmavesi uhub selle
jäägid välja. Lisaks sellele muutub puit UV-kiirguse toimel halliks . Päikesekiirte mõju on tuntav puidu välimistel kihtidel ja
seda annab vältida pigmendirikaste lakkide , ehk siis värvide
kasutamisega.
Puit ehitusmaterjalina
Puit
on üks vanemaid ehitusmaterjale ja üksnes oma tuleohtlikkuse pärast tulekahjude ja sõdade tõttu tagasitõrjutud. Viimasel ajal on puidu
tähtsus ehitusematerjalina uuesti tõusnud, oma ökoloogiliste ja
taastuva materjali heade omadustega. Lisaks ei reosta lagunev puit
loodust.
Erinevalt
metallist, ei kanna puit elektrit edasi. Selletõttu ehitati
kolmekümnendatel aastatel saatjamastid puidust, misjuures
antennitraat masti sees üles riputati. Väljaarvatud
Gleiwitzi mast on kõik teised
mastid aga nüüdseks juba hävitatud, kas
Teise maailmasõja lõpus, või
on nad nüüdseks mahalammutatud. Ka nüüd kasutab Saksa Telekom AG
Brückis kahte 54 meetri kõrgust puumasti, mis ehitati metallosi
kasutamata. Nende otstarbeks on mõõdetavate antennide vastuvõtt.
Tänu mastide metallivabale konstruktsioonile on võimalik
häirevabalt diagramme välja mõõta.
Põhimõtteliselt
ei seisa puust kõrghoonete ehitamisele midagi vastu; see on aga
staatiliste vaatepunktist ainult ülemiste korruste jaoks võimalik.
Kõrgeim puidust ehitatud hoone asub
Magdeburgis, Saksamaal. See on
Jahrtausendturm (vt Joonis 4. Jahrtausendturm)
(avatud 1999. aasta Bundesgartenschau raames Elbauenpargi
alal). Suurim Euroopa majanduslikult kasutatud maja viie korrusega
asub Espoos
Soomes. Selle ehitust juhatas põhiliselt Soome firma
Finnforest ja see valmis aastal 2005
(Hasel, 2002).
Joonis 4. Jahrtausendturm
Puitu
saab kasutada toorainena või ka töödeldud vormis
soojusisolatsiooniks (näiteks fiiberisolatsiooniplaadid, balsapuit
vedelgaasikonteinerite isolatsiooniks).
Puufiiberplaat
on ka heade akustilise isolatsiooni omadustega. Keskmise paksusega
fiiberplaate (MDF) kasutatakse vanemate ehituste restaureerimise
juures sammuheliisolatsiooniks.
Puitu
kasutatakse nii ehitusmaterjaliks, betooni vormimisel, vooderdusena,
elektrimastidel kui ka raudteeliipritena ja tunneli- ning
sillaehitustöödes. Varem kasutati okaspuitu kaevandus - ja
tunnelitööde juures, kuna erinevalt lehtpuudest teeb ta murdumise
eel häält.
Puitu
kasutatakse mahutite ja silode ehitamisel , mis on mõeldud
agressiivsete soolade säilitamiseks.
Üldiselt
kasvab liimpuittalade kasutamine hallide katusekonstruktsioonides aga
on esinenud ka niiskuskahjustustest tingitud ja talade kokkuvajumise
põhjustanud õnnetusi. Konstruktsioonide kandejõud on siiski
piisavalt suur, et regulaarse kontrollimise puhul risk puudub.
Puit
on üks vastupidavamaid ehitusmaterjale, kui see on korrektselt
töödeldud ja hoolitsetud, või kui ta kahjurite ja teiste mõjude
tõttu ei kahjustu (Grosser, 1977).
Puit konstruktsioonimaterjalina
Puidu
kui konstruktsiooni koostisosa tähtsus tõuseb fossiilse tooraine
kahaneva kasutamise tõttu. Tal on suhteliselt väike tihedus, kõrge
jäikus ja head omadused kuju säilitamisel pikaajaliste jõudude
mõjul. Seda on hea töödelda ja on eeliseks , et omab esteetilisi ja
ergonoomilisi omadusi.
- Tisleripuit: saetud puit, lauad, prussid, mööblimaterjal ja akende raamikonstruktsioon;
- Resonants - ehk kõlapuit - muusikainstrumentide jaoks;
- Töödeldud puit - liimpuitplaadid, tisleri plaat ja vineer ;
- Tooraine puumaterjalidele nagu näiteks puitlaastplaadid, erineva paksusega fiiberplaadid või vineer;
- Tööriistade käepidemed või varred;
- Materjal mitmete spordivahendite tarbeks;
- Ajalooline veesõidukite ehituseks (Gaebeler, 2006).
Taaskasutus, aineline ja energeetiline kasutamine
Puitu
saab puhtal kujul probleemideta likvideerida seda kompostides või
sellest põletamisega energiat võites. Vana- ja prügipuit
kasutatakse põletusmaterjalina biomassitehases taastuv- ja
CO2-neutraalse energia saamiseks. Veel üks
ümbertöötlemise meetod on kõrge temperatuuri juures toimuv
pürolüüs3.
Puitu
kasutatakse paljude põhjuste tõttu uue energia võitmise jaoks.
Küttepuit viitab uuestikasvava toorainena heale ökobilansile, kui
seda uuesti istutatakse ja kasvatatakse. Puitu kasutatakse
põletusainena puuahjudes. Puit on tänu automaatsete põletusseadmete
leiutamisele puidugraanulite ja pilbaste kujul põletusainena
nüüdselt mitte ainult palju ökoloogilisem, vaid pakub ka lähedast mugavust kui õli või gaas .
Pürolüüsi
abil on võimalik puidust ja teistest orgaanilistest ainetest palju
keemilisi põhiaineid valmistada, mis fossiilseid allikaid asendavad.
See kujutab samaaegselt puidu ainelise ja teiste uuestikasvavate toorainete kasulikkust, mis fossiilsete energiatootjate loobumisel
suureks kasuks on.
Muud
ainelised kasutamisevõimalused:
- Suitsutamispuit - toiduainete konserveerimiseks;
- Tselluloosi tooraine, millest valmistatakse sealhulgas paberit ja tselluloosiprodukte nagu tselluloid ja viskooskiud;
- Tooraine keemiliste produktide jaoks nagu tõrv ja puusüsi;
- Lähtematerjal viina tootmiseks (Hoadley, 1990).
Viidatud
allikad
Bosshard, H. H. (1982-1998). Holzkunde Teil I-III. Stuttgart: Birkhäuser Verlag.
Fengel, W. (1984). Wood - Chemistry, Ultrastructure, Reactions. New York : W. de Gruyter.
Gaebeler, J. (2006). Die Frühgeschichte der Sägemühlen als Folge der Mühlendiversifikation. Remagen: Verlag Kessel.
Gaebeler, J. (2006). Die Frühgeschichte der Sägemühlen als Folge der Mühlendiversifikation. Aufl: Verlag Kessel.
Grosser, D. (1977). Die Hölzer Mitteleuropas. Berlin: Springer-Verlag.
Hasel, K. (2002). Ekkehard Schwartz: Forstgeschichte. Aufl: Ein Grundriss für Studium und Praxis.
Hoadley, R. B. (1990). Holz als Werkstoff. Ravensburg: O. Meier Verlag.
Hoadley, R. B. (1990). Holz als Werkstoff. Ravensburg: O. Meier Verlag.
Spring, A. (2005). Maximilian Glas: Holz. Das fünfte Element. München: Frederking & Thaler.
1 Tegemist on Wikipeedia artikliga puidu kohta. Taoline referaadi koostamise viis on tegelikult keelatud, kuna sellisel juhul on tegemist plagiaadiga!
2 Abreviatuur: The World Wide Fund for Nature .
3 Pürolüüs on aine muundumine kõrgel temperatuuril ilma õhu juurdepääsuta (või vähese õhu juuresolekul).
Kõik kommentaarid