Пороки строения древесины
Неправильное расположение волокон и годичных слоев отрицательно влияет на технологические и эксплуатационные свойства древесины, но иногда эти пороки можно расценивать как положительные качества. Например, свилеватость в ряде случаев дает красивую оригинальную текстуру изделий и весьма ценится несмотря на повышение трудности механической обработки такой древесины. В подгруппу, помимо уже упомянутой свилеватости, входят такие пороки, как наклон волокон и завиток
Наклон волокон
Отклонение направления волокон от продольной оси сортимента получило название «наклон волокон» по ГОСТ 2140 или slope of grain (англ.), faserneigung (нем.) по EN 844. Этот порок, который до введения ГОСТ 2140 назывался косослоем (этот термин до сих пор сохранился в обиходе), встречается у всех пород. В круглых лесоматериалах он обусловлен природным спиральным расположением волокон. Обнаруживается этот порок на боковой поверхности бревна по направлению бороздок коры, а в окоренных сортиментах — по винтовым трещинам. Европейский стандарт EN 844, определяющий терминологию, касающуюся лесоматериалов, выделяет спиральное расположение волокон в отдельный вид пороков круглого леса. Он именуется спиральными волокнами — spiral grain (англ.) или Drehwuchs (нем.). Спиральное расположение волокон в растущем дереве связано с делением камбиальных клеток косорадиальными перегородками. Волокна могут быть направлены по левым или правым спиралям. Главная причина наклона волокон — наследственность. Как правило, с возрастом степень наклона увеличивается, и на периферии ствола она проявляется больше, чем у сердцевины. У хвойных пород в сердцевине и ювенильной древесине волокна располагаются по левым спиралям, а ближе к периферии — по правым.
В пиломатериалах и шпоне различают две разновидности наклона древесины.
Тангенциальный наклон волокон обнаруживается на тангенциальном разрезе по отклонению от продольной оси сортимента сосудов, смоляных ходов, сердцевинных лучей, трещин и полосок грибных поражений (рис. 1 а). Если перечисленные признаки выражены недостаточно четко, следует прочертить риски тонким, но не острым металлическим предметом или попробовать расколоть образец пиломатериала вдоль волокон. Наличие порока обнаруживается по отклонению риски от продольной оси сортимента или неплоскостности поверхности радиального раскола. Тангенциальный наклон волокон может образоваться в результате распиловки прямоволокнистой доски (бруса) на мелкие детали под углом к ее продольной оси. Отличить этот дефект обработки от природного порока можно по одинаковому углу наклона волокон на противоположных сторонах детали.
Радиальный наклон волокон наблюдается при перерезании годичных слоев на радиальной или близкой к ней поверхностиI пиломатериала. Эта разновидность порока (по старой терминологии — искусственный косослой) получается при распиловке сильно сбежистых, закомелистых пли кривых бревен*. Если рез проходит параллельно продольной оси бревна, годичные слои, а следовательно и волокна, на радиальной поверхности пиломатериала оказываются расположенными и углом к ребру сортимента. В этом случае на тангенциальной поверхности доски или бруса, а также на лущеном шпоне видны близко расположенные границы годичных слоев.
Наклон волокон измеряют в месте наибольшего проявления порока, на боковой поверхности бревна по отклонению от линии, параллельной оси сортимента, на длине 1м. Результаты выражаются в сантиметрах в процентах. В комлевых бревнах измерения проводят, отступая от нижнего торца 1 м. Методика измерения наклона волокон (спиральных волокон) в EN1310 не отличается от принятой в России. Допускается измерять порок на верхнем торце по хорде в сантиметрах или долях диаметра торца. В пиломатериалах наклон волокон определяют по отклонению волокна от продольной оси на участке длиной не менее удвоенной ширины сортимента и выражают в сантиметрах или в процентах от длины этого участка. В шпоне тангенциальный наклон измеряют так же, как и в пилопродукции, а радиальный — по средней ширине перерезанных годичных слоев, которые подсчитываются на отрезке длиной 100 мм в том участке тангенциальной поверхности листа, где эти слои расположены наиболее густо.
Наклон волокон увеличивает усушку в продольном направлении и служит причиной винтовой покоробленности (кры-ловатости) пиломатериалов, скручивания столбов (стоек). Кроме того, затрудняется механическая обработки древесины и снижается ее способность к изгибу.
Наиболее сильно наклон волокон сказывается на прочности древесины при растягивающих (вдоль волокон) и изгибающих нагрузках сортимента. Например, при наклоне волокон, составляющем 12%, предел прочности сосны при статическом изгибе снижается на 11%, а при растяжении вдоль волокон — на 14%.
Свилеватость
У лиственных пород довольно часто встречается извилистое или беспорядочное расположение волокон, которое принято называть свилеватостью — curly grain (англ.), Wirbelwuchs (нем.). У хвойных пород она встречается значительно реже. Характерная для волнистой свилеватости струйчатая текстура отличается более или менее упорядоченным расположением волнообразно изогнутых волокон. Она встречается в основном в комлевой части ствола, особенно в местах перехода его в корни. Есть предположение, что появление этого порока связано с давлением всей массы растущего дерева на нижнюю часть ствола. Волнистая свилеватость наблюдается у березы, осины, клена, ясеня и других пород. Путаную свилеватость отличает практически полностью беспорядочное расположение волокон. Она характерна в основном для наростов типа капов. Обычно свилеватость представляет собой местный порок, но иногда, как в случае с карельской березой, он может распространяться на значительную часть ствола.
Ширину и длину свилеватого участка поверхности сортимента измеряют и подсчитывают процент площади сортимента, занятой пороком. Свилеватость снижает прочность древесины при растяжении, изгибе и сжатии, но повышает сопротивление раскалыванию. Существенно затрудняется механическая обработка древесины. Вместе с тем свилеватость дает красивую текстуру, и такая древесина имеет высокую ценность для декоративных целей. Поэтому свилеватость считается пороком только для конструкционной древесины, тогда как для получения шпона или для столярных изделий — это скорее достоинство.
Впрочем, то же самое можно сказать и о спиральных волокнах, которые способствуют получению оригинальной и привлекательной текстуры.
Завиток
Завиток — это местное искривление годичных слоев у сучков и проростей. На боковых поверхностях пиломатериалов и в шпоне заметны скобообразные, изогнутые или замкнутые концентрические контуры искривленных годичных слоев.
Односторонний завиток выходит на одну или две смежных стороны сортимента или заготовки. Если завиток выходит на две противоположные стороны сортимента, его называют сквозным.
При сортировке пилопродукции и контроле качества заготовок и шпона измеряют длину и ширину завитка, а также подсчитывают количество завитков на всей длине сортимента, заготовки или на всей поверхности листа шпона. Иногда результаты пересчитывают на 1 м длины сортимента или на 1 м2 поверхности листа шпона. Завитки, окружающие сучки, допустимые в сортименте, не учитывают.
Наибольшее влияние на прочность детали оказывают сквозные завитки при возникновении в ней растягивающих напряжений. Особенно опасны завитки для деталей малых размеров.
*см. «Дерево.RU» март-апрель 2005 г.
«ДЕРЕВО.RU» 3/2005