§ 4. Пороки и дефекты древесины Пороки древесины

Пороки — это видимые недостатки, снижающие качество древесины и ограничивающие возможности практического её использования (ГОСТ 2140-81*).

Сучки – основания ветвей, заключённые в древесном сортименте. По степени зарастания в круглых сортиментах различают открытые и за­росшие сучки. По форме разреза (в пилопродукции, шпоне) делятся на круглые, (когда Д_МАКС : d_МИН < 2), овальные (Д : d = 2...4), продолговатые (Д : d > 4). По положению в пиленом сортименте: пластевые. кромочные, ребровые (выходящие на пласть и кромку), торцовые и сшивные (прони­зывающие всю пласть или кромку и выходящие на два ребра) (рис. 1.45), а также односторонние и сквозные. По взаимному положению в пило­продукции различают сучки разбросанные (одиночные с расстоянием большем ширины доски), групповые и разветвлённые (лапчатые при му­товчатом расположении ветвей сосны, лиственницы). По степени сраста­ния с окружающей древесиной: сросшиеся, частично сросшиеся на 1/4...3/4 периметра разреза сучка и несросшиеся. в т.ч. выпадающие (рис. 1.46). По состоянию древесины: здоровые без признаков гнили, (среди которых выделяют светлые, тёмные и с трещинками), загнившие менее 1/3 площади разреза, гнилые и табачные (растирающиеся в порошок).

Сучки ухудшают внешний вид древесины и, вызывая искривление волокон и годичных слоев, снижают показатели её механических свойств; затрудняют обработку режущим инструментом. Процент снижения проч­ности дуба, берёзы, (сосны) при статическом изгибе (и сжатии вдоль воло­кон) приблизительно равен проценту ширины или толщины детали, зани­маемых размером сучка.

Т рещины в круглых и пиленых материалах делятся на метиковые радиальные трещины в стволах деревьев всех пород особенно перестойных длиной до 10 м и более, до коры не доходящие — простые, и сложные (рис. 1.47); отлупные – отслоения по годичному слою (рис. 1.48); мороз­ные – наружные продольные разрывы стволов растущих лиственных, реже хвойных деревьев, окаймлённые валиками разросшейся древесины и коры (рис. 1.49), и трещины усушки (рис. 1.50) – радиальные, длиной до 1 м, не­глубокие трещины, возникающие на торцах сортимента из-за неравномер­ности просыхания по длине, а на пласти – по толщине сортимента, и внут­ри него — свищи, возникающие в конечной стадии сушки. По расположе­нию в сортименте трещины делятся на торцовые, пластевые и кромочные (боковые); по размерам: неглубокие менее 1/10 толщины сортимента (меньше 5...7 мм), глубокие и сквозные (включая отлупные, выходящие в двух местах на одну пласть, способные образовать желобок), а также (в шпоне) сомкнутыми шириной до 0,2 мм и разошедшимися.

К роме отмеченных, встречаются поперечные разрывы древесины от действия сжимающих напряжений при чрезмерном изгибе тонких деревь­ев, а также торцовые во всю толщину бревна трещины, возникающие при нарушении технологии валки леса. Все трещины нарушают целостность древесины и, следовательно, снижают показатели её механических свойств, особенно при растяжении поперёк волокон, а также способствуют проникновению влаги и спор грибов вглубь сортимента.

Пороки формы ствола. Сбежистость – уменьшение диаметра ствола от комля к вершине (сбег) более 1 см/м, или 1 %. Закомелистость – резкое увеличение диаметра в нижней части ствола (сбег более 20 %). Она бывает округлой и ребристой звездообразной, (рис. 1.51). Закомелистость увели­чивает количество отходов при распиловке и лущении, обусловливает в шпоне радиальный наклон волокон. Овальность при Дмакс/мин свыше 1,5, как порок, также ухудшает качество продукции и снижает полезный выход шпона. Наросты – местные утолщения ствола (рис. 1.52) делят на 2 груп­пы: с гладкой поверхностью и правильным строением древесины и с не- ровной игристой порверхнрсхью и свилеватым строением древесины – ка­пами (на стволах лиственных пород). Годичные слои повторяют наружные очертания нароста. Красивая текстура капы высоко ценится в мебельном производстве. Наросты осложняют обработку круглых лесоматериалов. Кривизна продольная простая, оцениваемая по стреле прогиба в % от про­тяжённости искривлённого участка, и сложная, оцениваемая по наиболь­шему искривлению, также затрудняет использование лесоматериалов по назначению, предопределяет радиальный наклон волокон в шпоне, снижа­ет полезный выход шпона и пиломатериалов.

Пороки строения древесины подразделены на 7 подгрупп:

1. Н еправильное расположение волокон годичных слоев. Наклон во­локон от продольной оси сортимента (косослой) встречается у всех пород (рис. 1.53). Тангенциальный наклон волокон от спирального их расположе­ния в растущем дереве связан с делением камбиальных клеток косоради­альными перегородками. У хвойных пород в сердцевине и ювенильной (от "юный") древесине волокна расположены по левым спиралям, а ближе к периферии – по правым. У господствующих пород этот порок встречается чаще, чем у угнетённых. Радиальный наклон волокон связан с пороками формы ствола. Заметное снижение прочности древесины наблюдается при наклоне волокон 9 % и более. Наклон волокон увеличивает усушку сорти­ментов в продольном направлении и служит причиной образования винто­вой покоробленности (крыловатости) пиломатериалов и скручивания столбов.

С вилеватость волнистая, (рис. 1.54) наблюдается в комлевой части ствола берёзы, осины, клёна, ясеня и др. Свилеватость путаная с беспоря­дочным расположением волокон характерна древесине капов особенно на большом протяжении ствола карельской берёзы. Свилеватость затрудняет механическую обработку древесины, снижает прочность при растяжении, сжатии и изгибе, но повышает при скалывании, раскалывании и изломе, а из-за ее красивой текстуры этот порок считается условным. Завиток – ме­стное искривление годичных слоев у сучков и проростей – бывает одно­сторонним и сквозным – они опасны для мелких деталей (рис. 1.55).

2. Р еактивная древесина. Крень сплошная – кажущееся увеличение ширины поздней зоны годичных слоев хвойной древесины в сжатой части изогнутых либо наклонённых стволов в течение длительного времени (рис. 1.56). Крень местная возникает при кратковременном изгибе ствола. Усушка креневой древесины поперёк волокон в 2 раза меньше, а вдоль, волокон в 4...5 раз больше, чем у здоровой древесины, что вызывает про­дольное коробление и растрескивание пиломатериалов при сушке. Для ли­ственных пород древесины, находившейся в растянутой зоне искривлён­ных стволов, характерен аналогичный крени порок – тяговая древесина тоже более тёмного коричневого цвета.

3. Нерегулярные анатомические образования. Ложное ядро тёмно­бурого цвета в границах, не совпадающих с годичными кольцами, (рис. 1.57), особенно звёздчатое и лопастное в отличие от округлого. Лож­ное ядро ухудшает вид древесины, понижает прочность, проницаемость, пластичность, сопротивляемость раскалыванию. Внутренняя заболонь – несколько годичных слоев, похожих по цвету на заболонь, образующихся в ядре дуба, ясеня (вследствие нарушения морозами деятельности кам­бия) (рис. 1.58). Пятнистость – небольшие темноокрашенные участки, по цвету напоминающие ядро и сердцевину, образующиеся в лиственных де­ревьях вследствие раневой реакции, воздействия химических факторов, грибов и насекомых. Тангенциальная пятнистость у бука вытянута по го­дичному слою до 2...3 см. Радиальная пятнистость у березы коричневого, тёмно-бурого или серого цвета вытянута по радиусу. Прожилки или серд­цевинные повторения встречаются в берёзе, ольхе, рябине в виде радиаль­ных коричневых чёрточек или тангенциальных петелек как следы зарос­ших паренхимой повреждений камбия личинками мух. В местах крупных радиальных пятен шпон растрескивается.

4. Сердцевина смещённая и двойная. Смешённая (эксцентричная) сердцевина указывает на наличие реактивной древесины и затрудняет ис­пользование круглых лесоматериалов. Сортименты, содержащие сердцевину при сушке, как правило, растрескиваются. В сортиментах, выпилен­ных вблизи разделения ствола, имеет место двойная сердцевина (тройная и более). Пиленые сортименты с двойной сердцевиной сильнее коробятся и растрескиваются. Механическая их обработка и лущение затрудняется, и количество отходов возрастает (рис. 1.59).

5. П асынок и глазки – очень крупные и крайне малые сучки. Пасынок – отставшая в росте и отмер­шая вторая вершина ствола, пронизывающая сорти­мент под острым углом к его продольной оси на зна­чительном протяжении (рис. 1.60). Пасынок снижает прочность древесины особенно при изгибе и растяже­нии. Глазки – следы неразвившихся в побег спящих почек диаметром до 5 мм: светлые и тёмные, разбро­санные и групповые (по 3 и более глазка с расстояни­ем между ними меньше 10 мм). В мелких сортиментах они снижают прочность при изгибе.

6. Р аны. Сухобокость – наружное односторон­нее омертвление участка ствола, лишённого коры и обрамлённого наплывами в виде валиков (рис. 1.61). У хвойных пород сопровождается повышенной смоли­стостью, у лиственных – заболонной грибной окраской, гнилью. Прорость – зарастающая или заросшая рана, содержащая кору и омертвелую древесину (рис. 1.62): закрытая проростость обнаружи­вается только на торцах круглых лесоматериалов; открытая проростость шириной до 2 см бывает односторонней и сквозной, а также сросшейся светлой и тёмной. Рак – рана на поверхности растущего дерева от грибов и бактерий: отбытый рак – незаросшая рана со ступенчатыми краями и на­плывами у периферии; закрытый, рак – заросшая рана с ненормальным утолщением тканей коры и древесины у поражённых мест. У хвойных по­род сопровождается сильным смолотечением и засмолением древесины (рис. 1.63).

7. Ненормальные отложения в древесине. Засмолок – обильно про­питанный смолой участок древесины, более тёмный и просвечиваемый в тонких листах древесины. Засмоленная древесина имеет повышенную плотность, теплоту сгорания (на 30 ...45 %) и стойкость к загниванию, но меньшую водопроницаемость влаго- и водопоглощение и ударную вяз­кость; она плохо склеивается и отделывается. Кармашек – полость, запол­ненная смолой или камедями (рис. 1.64), возникающая в результате под­коркового повреждения камбия солнечными лучами в морозный период или насекомыми. В мелких деталях кармашки снижают прочность древе­сины. Смола препятствует отделке и склеиванию древесины. Водослой – участок ядра или спелой древесины с повышенной влажностью в свежесрубленном состоянии (в комлевой части). После высыхания на поблек­ших пятнах водослоя появляются мелкие трещинки. Зимой водослой заме­тен в виде стекловидных пятен высотой до 5... 10 м. Водослой отличается не только повышенной (в 3...4 раза) влажностью, но и гигроскопичностью, усушкой, разбуханием, водопоглощением и хрупкостью.

Химические окраски возникают на свежесрубленной или сплавной древесине в результате биохимических процессов и химических, отли­чающихся большей равномерностью и расположением на глубине 1...5 мм от поверхности. После высыхания древесины окраски выцветают. Продубина – красновато-коричневая или синевато-бурая окраска глубиной до 5 мм от окисления дубильных веществ сплавной древесины. Желтизна – сплошная поверхностная окраска лимонно-жёлтого цвета на сплавной дре­весине хвойных пород от химических изменений в клетках заболони при недостатке кислорода. В шпоне химокраски делят на светлые и темные. Они не влияют на физико-механические свойства древесины, а лишь ухудшают её внешний вид.

Г рибные поражения. Грибы – низшие споровые растения без хло­рофилла, нуждающиеся в готовых органических веществах в тканях мёр­твых растений – сапрофиты, либо живых – паразиты, либо и тех и других полупаразиты, вызывающие разрушение древесины. В растущее дерево споры проникают через раны (в коре), прорастают при влажности древе­сины 20...60 %, образуя гифы, из которых формируется мицелий гриба (грибница) в виде плёнки, шнура, ризоморфы и наконец, плодовое тело для образования спор. Для перевода питательных веществ в растворимое со­стояние грибы выделяют ферменты. Деревоокрашивающие грибы на фи­зико-механические свойства древесины почти не влияют. Дереворазру­шающие – вызывают её гниение: коррозионное (ячеистое) с разрушением лигнина и сохранением целлюлозы (сосна, ель) и деструктивное с равно­мерным растворением стенок клеток и многочисленными трещинами вдоль и поперёк волокон (домовые грибы).

Грибные ядовитые пятна и полосы – порок, выражающийся в изме­нении цвета центральной зоны древесины ствола (без снижения её твёрдо­сти) от бурого, коричневого до чёрного и серо-фиолетового. Ядровая гниль в растущем дереве: напенная гниль от корней вверх на несколько метров (рис. 1.65); стволовая в форме сигары; пестрая ситовая гниль с многочис­ленными мелкими белыми или желтоватыми пятнышками на красновато-­буром фоне поражённой древесины; многочисленные продольно­-поперечные трещинки, содержащие иногда скопления беловатых плёнок грибницы, характерны для бурой трещиноватой гнили_(рис. 1.66), распа­дающейся на растирающиеся в порошок кусочки; белая волокнистая гниль напоминает рисунок мрамора с узкими извилистыми чёрными линиями в стволах деревьев лиственных пород. Дупло – четвёртая стадия гнили. Пле­сень – это пятна или сплошной налёт грибницы на поверхности сырой за­болони зелёного, сине-зелёного, голубого, чёрного, розового и других цве­тов. Она разрушает животные клеи и не допускается в древесине для та ры под пищевые продукты. Заболонные грибные окраски на торцах круглых сортиментов в виде радиальных клиновидных пятен, либо сплошной окра­ски заболони: синевы либо цветных пятен оранжевого, жёлтого, розового, светло-фиолетового и коричневого цвета: светлые и тёмные, поверхност­ные и глубокие (более 2 мм), а также подслойные. Побурение (задыхание) брёвен начинается с торцов и распространяется вглубь вдоль волокон.

После отмирания коры побурение распространяется языками к цен­тру. Побурение портит внешний вид древесины. Заболонная гниль желто­вато-бурого цвета у хвойных пород и пёстро-мраморная с грязно-белыми участками, отграниченными от бурых тонкими чёрными линиями - у ли­ственных пород обычно следует за побурением. В отличие от твёрдой гни­ли (заболонной краснины) при мягкой гнили древесина снижает твёрдость и светлеет (блекнет), легко деформируется, становится рыхлой, слабой.

Н аружная трухлявая гниль возникает вследствие поражения древесины сильными дереворазрушающими грибами при длительном неправильном её хранении либо эксплуатации. Древесина окрашивается в светло-бурый, затем в тёмно-коричневый цвет; на ней появляются трещины, кусочки крошатся и растираются в порошок (рис. 1.67). Наиболее опасными раз­рушителями древесины являются домовые грибы: настоящий (Lacrtmans), белый (Vaporarius), плёнчатый (Coniophora Cerebella) и пластинчатый до­мовой гриб (Paxillus Panuoldes), а также столбовые, шпальные и др. Опти­мальная влажность воздуха для их развития 40... 100%, древесины 20...60 %, оптимальная температура 2...35 °С. Длительность разрушения нового строения настоящим домовым грибом 1 ...2 года. Наружная трухля­вая гниль является источником грибной инфекции.

Биологические повреждения. Червоточина встречается в свежезаготовленных, сухостойных и ослабленных деревьях в лесу, на поверхности которых видны отверстия, бороздки и канавки (рис. 1.68) – следы дея­тельности личинок насекомых, например, жуков (усачи, златки, короеды, долгоносики, точильщики), рогохвостов (древесные осы), бабочек (древо­точцы и стеклянницы), термитов и других при оптимальной для них тем­пературе 18...24 °С и относительной влажности воздуха 60...80 %. Черво­точина бывает поверхностной, глубиной до 3 мм (от короедов), неглубокой (5... 15) мм для пило- и лесоматериалов (от личинок усачей и златок), глу­бокой, .некрупной и крупной (с диаметром отверстий свыше 3 мм) и сквоз­ной, а также трухлявой, вызываемой домовыми вредителями на сухой дре­весине: мебельными и домовыми точильщиками, домовым усачом, терми­тами. Древесина внутри превращается в трухлявую массу, в то время как с поверхности видны лишь входные лётные отверстия; сюда относят и по­вреждения морскими древоточцами моллюсками (корабельными червями) и рачками: в сваях и столбах их ходы сначала углубляются на 10...30 мм, затем – вверх и вниз, нигде не пересекаясь. Повреждения древесины пара­зитными растениями – порок в виде отверстий от присосков ремнецветни­ка на древесине дуба или каштана, либо вечнозелёной омелы у многих ли­ственных и хвойных пород. Семена паразитов разносятся птицами. Повре­ждения птицами наблюдаются в круглых лесоматериалах в виде неболь­ших отверстий, расположенных рядами, от наклёва птиц (чаще всего дят­ла). При распиловке и лущении повреждённой птицами древесины полез­ный выход продукции снижается.