Что такое пороки древесины?
Пороки древесины представляют собой особенности ее структуры и свойств, ограничивающие ее применение в различных областях. Отклонения могут возникать естественным образом в процессе роста дерева под воздействием природных факторов, а также из-за неправильной заготовки, обработки или хранения материала. Некоторые виды пороков являются недопустимыми только с эстетической точки зрения и не оказывают влияния на механические свойства. Например, здоровые светлые сучки могут считаться красивыми, так как они представляют естественную структуру дерева.
Однако, в зависимости от требований, определенные пороки могут считаться неприемлемыми для одной категории продукции, но приемлемыми для другой. Все существующие пороки описаны в ГОСТе 2140-81, который определяет методы измерения дефектов, классификацию и используемую терминологию.
Некоторые видимые отклонения встречаются довольно часто и присутствуют у многих деревьев. Большинство из них являются естественными пороками, которые возникают в природных условиях, а не из-за ошибок в обработке материала. Вот некоторые из таких пороков:
- Наклон волокон: это отклонение характеризуется несовпадением направления волокон в стволе с его главной продольной осью. Оно может быть радиальным или тангенциальным и может возникать из-за неправильного распила заготовки. Это отклонение снижает прочность материала, увеличивает показатели усушки и может привести к появлению покоробленности. Также оно затрудняет обработку и снижает способность материала к изгибу.
- Крень: это нарушение слойности в области сучков, при котором через годовые кольца проходят полосы и заметные пятна. Этот дефект характерен для хвойных пород и может быть замечен на спилах бревен или заготовках. Он возникает в сжатой зоне наклоненных или искривленных стволов и приводит к снижению содержания целлюлозы в материале на 10%.
- Тяговая древесина: у лиственных деревьев, особенно у пород с четкими кольцами, таких как ясень или дуб, ежегодные приросты значительно расширяются. Это отклонение затрудняет механическую обработку, так как волокна могут отрываться и застревать при распиле.
- Свилеватость: в этом случае древесные волокна располагаются хаотично, и структура материала выглядит неупорядоченной. Этот дефект особенно характерен для нижней части стволов лиственниц. Хотя он уменьшает устойчивость к растяжению и усложняет обработку, он создает красивую структуру и часто используется в декоративных целях.
- Засмолки и кармашки: это области, наполненные смолой или камедью, которые могут располагаться между кольцами или сосудами в стволе дерева. Они имеют более темный цвет по сравнению с окружающей древесиной.
- Сухобокость: это состояние, когда участок ствола дерева отмирает по каким-либо причинам. Высохшая часть ствола может иметь наросты по краям и казаться вдавленной внутрь.
- Глазки: иногда почки дерева не развиваются в новые побеги и остаются в зачаточном состоянии. Глазки могут располагаться далеко друг от друга или группами и иметь различный цвет, например, темный или светлый. Этот дефект снижает прочность материала при изгибе и негативно влияет на ударную вязкость.
- Пятнистость: это разнообразные разводы и линии, которые присутствуют в структуре древесины, но не влияют на ее общую прочность. Этот дефект характерен для лиственных пород. Хотя он не оказывает серьезного воздействия на механические свойства материала, крупные пятна могут привести к растрескиванию шпона.
Существуют определенные проблемы, которые могут усложнить процесс заготовки пиломатериалов. Эти проблемы представляют собой природные дефекты, которые проявляются в процессе роста ствола дерева. Они увеличивают количество отходов при распиле и могут влиять на качество и прочность получаемого материала. Некоторые из этих проблем включают в себя:
- Сбежистость: это уменьшение диаметра ствола от нижней части к верхней. Хотя небольшая разница в диаметре считается нормальным явлением, если разница превышает определенные значения (например, более сантиметра на каждый метр), то это считается дефектом. Также существует подтип сбежистости, называемый закомелистостью, при котором нижняя часть ствола значительно шире остальной части.
- Овальность: это проблема, когда торцы ствола имеют эллиптическую форму. Этот дефект часто сочетается с кренью, который является серьезным дефектом древесины.
- Наросты: это местные утолщения в структуре древесины, которые могут быть гладкими или шероховатыми. Причинами появления наростов могут быть бактерии, механические повреждения, грибковые инфекции и другие факторы, которые приводят к нарушению нормального роста дерева. Наросты могут быть маленькими (размером с кулак) или очень крупными (весом до сотни килограммов), и часто встречаются на березах и ореховых деревьях.
- Кривизна: это изгиб ствола по его длине, что затрудняет его обработку. Этот дефект встречается у всех пород древесины, но некоторые породы, такие как ель, пихта, дуб и тополь, более подвержены этой проблеме. Кривизна может быть простой, когда есть только один изгиб, или сложной, когда есть несколько изгибов.
Трещины в древесине
Одна из основных причин снижения качества пиломатериалов – это наличие трещин. Трещины представляют собой повреждения, которые проходят параллельно росту волокон древесины и являются одной из главных причин снижения сортности и прочности материала. Трещины существенно уменьшают прочность дерева и его способность выдерживать нагрузки. Они также увеличивают вероятность попадания влаги, плесени и грибков внутрь древесины.
Трещины могут быть классифицированы по различным характеристикам:
- Глубокие и неглубокие: глубокие трещины имеют ширину более 1/10 диаметра торца ствола или превышают 7 см, в то время как неглубокие трещины меньше этих параметров.
- Сомкнутые и разошедшиеся: сомкнутые трещины имеют ширину не более 1 мм, в то время как разошедшиеся могут быть шире.
- Торцевые и боковые: указывают на место расположения трещины - в торце или в боковой поверхности ствола.
- Сквозные: выглядят как отверстия, просматривающиеся с двух сторон.
Также существуют метиковые трещины, которые идут радиально от центра ствола и распространены особенно у сосен и лиственниц. Они могут иметь протяженность до 10 метров и более. В крупных лесоматериалах они обычно заметны только на торцах.
Морозные повреждения также являются типом трещин, они проходят от заболони к ядру и характерны для лиственных пород.
Отлупные трещины возникают между кольцами прироста и могут быть связаны с загниванием или водными процессами.
Трещины усушки возникают из-за внутреннего напряжения и обычно меньше по размеру и глубине, чем метиковые или морозные трещины. Они могут также появляться из-за неравномерного высыхания изделий.
Все разновидности трещин могут быть классифицированы по разным признакам, включая место выхода (торец, кромка, ребро, толща пиломатериала), состояние сучка (здоровый или пораженный гнилью, загниванием и т.д.), форму (овальная, круглая, продолговатая), расположение (одиночные или групповые) и тип выхода (сквозные, заросшие, односторонние).
Сучки
Очень распространенным дефектом являются сучки, которые представляют собой отростки от ствола дерева. Количество сучков зависит от условий роста дерева, прочности породы и свободы роста дерева. Чем больше теневыносливая порода или свободное место для роста, тем больше сучков будет присутствовать. Влияние сучков на механические свойства материала зависит от размера, расположения и состояния сучка.
Другие дефекты
Среди вторичных проблем, которые могут затруднить механическую обработку древесины, можно выделить следующие:
- Химические окраски: в процессе обработки пиломатериалов могут встречаться участки древесины, которые отличаются по оттенку от остальной части. Это связано с окислением дубильных веществ. Обычно такие участки находятся на поверхности на глубине 1-5 мм. Несмотря на изменение оттенка, это не влияет на механические свойства древесины, и с течением времени окрашенные участки могут выцветать.
- Покоробленность: это изменение формы пиломатериалов, которые могут быть изогнутыми, скрученными или иметь волнистую форму. Эта проблема обычно возникает из-за неправильной и неравномерной сушки, которая создает внутреннее напряжение в древесине. Деформация может проявляться в тангенциальном, продольном или радиальном направлениях.
- Биологические повреждения: эти повреждения вызываются насекомыми и грибковыми инфекциями, которые атакуют деревья. Проблемы могут возникать при нарушении условий хранения, когда насекомые и личинки размножаются при определенной температуре и влажности. Они создают червоточины и ходы в древесине, что может привести к ее разрушению и снижению прочности материала.
- Грибковые поражения: грибки могут вызывать разрушение и окрашивание древесины. Некоторые грибки разъедают клеточную структуру древесины, а другие изменяют цвет без значительного разрушения. Признаками грибковых поражений могут быть появление плесени, пятен, изменение окраски и гниль. Сильные поражения могут привести к образованию полостей в стволе.
Для обнаружения этих дефектов часто используются различные технические средства, такие как рентген, гамма-дефектоскопия, акустические методы и фотоэлектричесское тестирование. Они позволяют получить более точные сведения о состоянии древесины и выявить наличие дефектов.
Важно отметить, что при выборе пиломатериалов для конкретных целей необходимо учитывать наличие этих дефектов и их влияние на требуемые свойства материала. Некоторые из них могут быть незначительными и не оказывать серьезного влияния на использование древесины, в то время как другие могут существенно снижать прочность и качество материала. Правильное обнаружение и оценка дефектов позволят выбрать наиболее подходящий пиломатериал для конкретных потребностей и гарантировать качество конечного изделия.