Пороки древесины

Пиломатериалы из древесины востребованный вид продукции. В природе дерево не растет по стандарту, его не оберегают от различных явлений, как растение в теплице, по этой причине под влиянием окружающей среды возникают разнообразные пороки , например в виде сучков, трещин, грибковых поражений, болезней и структурных изменений.

Для деревообработчиков, заготовщиков, плотников и строителей важно знать, как пороки влияют на прочностные характеристики древесины, для возможности использовать ее. Только применением качественных пиломатериалов из качественной древесины не испорченных гнилостными процессами, а также внутренними структурными изменениями станет залогом прочности готовых изделий и конструкций.  

Какие бывают пороки формы ствола древесины

Снизить количество отходов древесины помогает сортировка и ранее выявление пороков ствола. Под пороками древесины понимают отклонения от параметров ГОСТа. Стандарт качества помогает отобрать сырье для производства пиломатериалов по таким параметрам как:

·        Возможность использовать древесину по назначению;

·        Снизить количество отходов древесины;

·        Облегчает раскрой пилопродукции.

Стволы с пороками древесины находят свое применение в производстве продукции с низкими требованиями по прочности и свойствам, размеру и качеству древесины. Примерами такой продукции служит древесный наполнитель, предназначенный для различных целей.  

Примерами пороков древесины являются стволы кривой формы, спиленные деревья с наростами имеющие излишне широкую комлевую  часть. Не соответствующими ГОСТу признаются неравномерно сужающиеся стволы.

При выявлении каждого порока древесины проводят измерения по стандартным формулам – это необходимо для определения степени поражения ствола и пригодности его для использования.

Сбежистость древесины

Термин сбежистость древесины или косослойность применяют к стволу с резким уменьшением диаметра вершины по отношению к основанию. По природным особенностям роста, дерево не может иметь одинаковый диаметр комля и вершины, но резкий перепад величин усложняет обработку и в некоторых случаях прочность изготовленных изделий.

В зависимости от части ствола различают несколько степеней сбежистости древесины:

·        Низкая – в средней части ствола;

·        Высокая – у вершины;

·        Промежуточная – у комля.

Для определения степени порока древесины анализируют уменьшение диаметра ствола на один метр. Если сужение равно 1 см или менее, то порок отсутствует.

Главной причиной возникновения порока древесины является расположение дерева в лесном массиве. Произрастающие на открытом участке деревья сильнее подвергаются воздействию ветров – обычно это одиноко стоящие стволы, произрастающие на опушке или на склоне. Растение для выживания замедляет рост вверх и наращивает прирост комля, что необходимо для устойчивости. Чаще других порок древесины возникает у лиственных пород, с мягкой древесиной.    

Наросты

Нормальный процесс рост полнодревесного ствола нарушает множество причин. Инфицирование бактериями, вирусами или грибками, механическое, радиационное или химическое повреждение – все это приводит к появлению утолщений (наростов).

Нарост хорошо виден на спиле, он представляет собой изогнутость и утолщение, которое огибают годичные кольца. В зависимости от породы и цели использования древесины, а также внешнего вида повышается или снижается ценность сырья.

Нарост повышает ценность древесины из-за внешнего вида спила. Он образует необычные узоры, повышая декоративность материала. Но при повышении декоративной ценности, наросты снижают прочностные характеристики. Порок ухудшает такие качества древесины как:

·        Упругость древесины;

·        Прочность древесины при сжатии вдоль волокон;

·        Возникает неравномерность структуры древесины.

Бревна с наростами сложны при обработке, при использовании наблюдается высокий отход.

Различают два основных типа наростов – капы и сувели. Капы чаще возникают на лиственных породах деревьев, отличаются неравномерностью структуры, не имеют побегов. Такой нарост твердый и плотный.

Сувель характеризуется искривлением роста волокон. Возникает нарост чаще на хвойных породах деревьев, на срезе могут быть видны спящие почки. На мете порока древесина не плотная, обладает повышенной пористостью и влажностью, что вызывает сильную усушку.

Закомелистость

Высокую сбежистость вызывает еще один порок – закомелистость. Термин означает повышенный диаметр комлевой части ствола. По форме широкий комель может иметь равномерную округлость или быть разделенным на ребра. Стволы с ребристой закомелистостью считаются хуже качеством чем с округлой, поскольку практически вся комлевая часть непригодна для использования из-за большого количества перерезанных волокон.

Кривизна

Бедность почвы, механические повреждения, отсутствие света и другие природные явления влияют на ровность роста ствола – возникает искривление его формы. Выражается порок в изменении направления роста ствола. Степень пригодности выявляется по количеству и глубине искривлений.

Пороки строения древесины

Однородность, плотность, вязкость и прочность древесины зависит от ее внутренней структуры. Под воздействием ряда внешних природных и техногенных фактов, а также отклонениях в развитии дерева возникают такие пороки строения как:

·        Наклон волокон – спиральный, извилистый, волнистый или смешанный;

·        Прорость – открытая или закрытая рана заполненная корой либо мертвыми тканями;

·        Спящие почки и побеги от них;

·        Розетка – заросшие сучки локализованные в одном месте;

·        Крень – образуется при искривлении ствола;

·        Рак – поражение структуры древесины инфекционного характера;

·        Заболонь – расположена в зоне ядра, характеризуется мягкой пористой структурой, с возможностью образования гнилостных процессов;

·        Сухобокость – механическое повреждение, не зарастающее;

·        Кармашек – внутренняя рана заполненная смолой.

Также к порокам относят неправильное расположение сердцевины либо наличие двух сердцевин.

Двойная сердцевина образуется при условии, что на определенном периоде роста у дерева было два ствола, которые затем срослись. Отличительными признаками порока становится наличие двух наборов годичных колец сливающихся вместе.

На прочность пиломатериала во время эксплуатации  влияет поражение ствола личинками в один из периодов роста. Порок хорошо виден на спиле в виде полосок и пятен, такая пятнистость вызвана прожилками, которые проложили насекомые.  Возникает ситуация во время внезапного нашествия на участок леса насекомых, с наступлением зимы они погибают, а оставленные ими прожилки зарастают.

Материал с пятнистостью обладает низкой сопротивляемостью при продольном сжатии, сухостью  и хрупкостью.   

Механические повреждения ствола в процессе роста – ожоги, зарубы и сдирание коры могут послужить причиной образования сухобокости. На раненом участке годичные кольца перестают нарастать, вместо этого клетки дерева активней нарастают по краям, образуя наплывшие складки. В ходе жаркого засушливого лета часть клеток дерева может потерять влажность, живые клетки отмирают и в этом месте рост прекращается. В результате остановки роста на некоторых участках образуются ребра ствола, снижающие качество пиломатериалов и увеличивающие количество отходов.

Трещины

Разрыв волокон древесины называют трещинами. Они могут иметь различную локализацию: быть внутренними и наружными, а также иметь разное происхождение. К основным видам трещин по локализации относят:

·        Боковые;

·        Торцовые;

·        Пластевые;

·        Кромочные.

Боковые трещины расположены с бока сортимента. Кромочные – выходят на кромку ствола, трещины распложенные на торце обозначаются как торцовые. Пластевые расположены либо полностью на пласте, либо на пласте с выходом на торец. 

На торцах кругляка обычно встречаются метиковые трещины. Порок образуется при разрыве волокон внутри древесины, и берут свое начало в сердцевине. Постепенно вместе со стволом увеличиваются и трещины, после спила и просушки из-за потери влажности повреждение становится больше.

По разным причинам могут возникнуть трещины между годичными слоями кругляка. Такие повреждения называют отлупными, они увеличиваются по мере роста ствола или в процессе его высушивания.

В особенно холодные зимы, с суровыми морозами стволы деревьев лопаются. Лопины образуются на участках с повышенной влажностью. Влага под воздействием низких температур замерзает и расширяется, разрывая волокна. После повреждения с боковой стороны остаются раны, которые обычно не зарастают полностью, по краям образуются наплывы ткани.

Из-за нарушений технологии сушки или внутреннего напряжения древесины также возникают трещины. Такие трещины характеризуются следующим:

·        Радиальным расположением;

·        Протяженностью не более одного метра;

·        Небольшой глубиной.

Если же после сушки пиломатериал или кругляк раскололся до сердцевины или дальше по всей длине, то трещина была изначально. Обычно это метиковое повреждение скрытое под внешними слоями. Часто разрыв волокон является следствием наличия пороков строения ствола. Слабые, пористые места, а также участки с проросшими почками становятся причинами последующего разрыва волокон.

Сучки на стволе

Побеги на деревьях образуют такие пороки как сучки. После спила и обработки древесины становятся видны всевозможные вросшие в структуру отростки. Классифицируют сучки по следующим типам:

·        Мутовчатые – сросшаяся группа образующая розетку;

·        Одинарные;

·        Живые – обладающие до обработки кругляка побегами и листьями;

·        Мертвые – не имеющие живых клеток, обычно заросшие или зарастающие, отличаются темным цветом и большим количеством смолы;

·        Заболонные – сучки первого года жизни;

·        Ядровые – сучки второго и последующих годов жизни, отличаются наличием годичных колец.

По типу соединения они могут быть полностью или частично сросшимися, а также быть не сросшимися либо выпадающими.  Последние портят качество материала, поскольку отпадают при высушивании оставляя углубление или сквозное отверстие.

Открытые сучки

Хорошо видны на поверхности открытые сучки. Они относятся к видам частично либо не полностью сросшихся отростков, а также выпадающих сучков.

На срезе они выделяются светлым цветом, либо могут иметь небольшое потемнение. Сучки же темного цвета, резко выделяющиеся на общем фоне обычно гнилые. На поверхности кругляка их определяют при внешнем осмотре, сучки прячутся под бровками, выпирающей корой или могут располагаться на месте ран.

Заросшие сучки

Сучки, прошедшие процесс зарастания практически не снижают качество пиломатериалов. Обычно процесс их закрытия занимает более полувека, за это время отросток становится частью структуры ствола, равной по прочности и другим показателям. Различают два вида заросших сучков:

·        Заплывшие – на месте отгнившего отростка образуется наплыв в виде вздутия;

·        Заросшие глубоко – определить их сложно, они могут быть под бровками либо на месте старых ран.

Наличие сучков становится причинно возникновения структурного повреждения ствола, такого как завиток.

· Химические окраски

Ценность древесины зависит не только от ее прочностных характеристик, но и от внешнего вида. По этой причине даже если у пиломатериала нет структурных либо других повреждений, но есть неравномерность окраски породы, то он уже не может быть использован для декоративных целей.

В результате естественных биологических либо химических процессов на древесине возникают участки, резко выделяющиеся по цвету. Такие окраски обычно не слишком глубокие, но и не полностью поверхностные. Глубина окрашенного слоя может достигать до 5 мм.

Цвет окраски зависит от типа химической реакции. К таким реакциям относятся:

·        Недостаток кислорода в клетках – образуется в заболони, обычно проявляется ярко-желтым цветом, в процессе высушивания интенсивность окраски нарастает;

·        Окисление дубильных веществ образующихся в коре разных пород деревьев, под воздействием кислорода цвет насыщенного дубильными веществами участка становится красновато-коричневым – порок обозначают термином продубина;

·        При срезе на поверхности образуются участки окрашенные в бурые или красноватые цвета, такие участки появляются из-за выделения и окисления дубильных веществ.

Наиболее портящими материал являются поддубины и желтизна, поскольку их глубина может достигать 5 мм. Дубильные потеки легко снимаются с поверхности поскольку обычно  окрашивают древесину не глубже чем на 1 мм.

Грибные поражения

Грибы представители особого царства природы. Для этих организмов характерно паразитирование и потребление органических веществ из растений и животных организмов. Деревья также подвержены грибному поражению – при условии достаточной влажности и температуры.

На ранней стадии поражения древесина только приобретает иной окрас из-за особенных химических процессов происходящих при соприкосновении с грибами. Постепенно паразитирование грибов на стволе приводит к структурным изменениям, таким как:

·        Изменение структуры с волокнистой на ячеистую;

·        Появление трещин;

·        Возникновение изменения цвета;

·        Появление гнили;

·        Образование дупла;

·        Возникновение плесени.

Изменения цвета происходят на поверхности спилов, в ядре и заболони. На поверхности пиломатериалов появление белых пятен указывает на начальную стадию грибного поражения.

Возникновение серо-синей, зеленой, оранжевой, желтой или фиолетовой окраски характерно при росте деревоокрашивающих грибов. Степень поражения показывает глубина окраски – проникновение на небольшую глубину на 2-3 мм в целом не влияет на структуру и качество пиломатериалов. При сгущении или его потемнении  с проникновением на большую глубину означает образование гнилостных процессов.  

Грибная гниль может быть локализована в различных  участках ствола. В  наружном слое ядра и заболони такое образование приводит к разрушению древесины. Вызвана трухлявость особым видом разрушающих грибов.

На деревьях встречаются дупла восходящие от корней к вершине, иногда достигающие нескольких метров в высоту. Они образуются из-за ядровой гнили восходящей от корней дерева. Постепенно  ядро превращается в труху и рассыпается, образуя углубления, деревья с таким порокам не пригодны для использования из-за разрушения структуры.

Дефекты, появляющиеся при обработке, и механические повреждения

Пороки древесины делят на первичные и вторичные. К первичным относят повреждения природного характера, появившиеся  в процессе роста. К вторичным относят пороки, полученные механическим путем вследствие обработки и транспортировке пиломатериалов.

Заготовка леса производится путем валки деревьев после подпиливания. При падении дерево может ободрать часть древесины о другие деревья, после чего при в работу вступают специализированные машины, обдирающие ветви и укладывающие бревна для транспортировки. Вторичные пороки могут появиться на любой стадии работ от валки до транспортировки на постоянное место хранения и обработки на пилораме.

Наиболее распространенными механическими повреждениями являются:

·        Шероховатость и ворсистость  на пиломатериале из-за поднятых пучков волокон;

·        Зазубрины, оставшиеся после распила;

·        Перепады толщины пиломатериалов при неправильном распиле;

·        Затеска при углублениях оставленных острым краем рубящего или режущего инструмента;

·        Обдирание коры при падении.

Наиболее высокой ценностью и возможностью применения для разных видов деятельности обладают стволы, не имеющие повреждений первичного или вторичного характера. По этой причине на каждой стадии обработки изделия проходят сортировку.