НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОРАЖЕННОЙ ГНИЛЯМИ ДРЕВЕСИНЫ БЕРЕЗЫ РЕБРИСТОЙ

 

Бегунков О.И., Калита О.Н. (ХГТУ, г. Хабаровск, РФ)

 

This survey considers a possibility to control property of Yellow Birch (Betula Costata) defected by rot

 

Способность успешно конкурировать на рынке во многом зависит от того, насколько эффективно может та или иная отрасль рационально и комплексно использовать сырье. Можно с уверенностью сказать, что потребность в древесине и продукции из нее будет постоянно расти и актуальность этой проблемы тоже. В этом плане определенный интерес представляет поврежденная древесина, имеющая различного происхождения пороки.

Наличие таких пороков ведет к ухудшению качества вырабатываемой продукции и требует индивидуального подхода к решению вопроса эффективного использования такой древесины.

В лесах Дальнего Востока одной из наиболее распространенных лиственных пород является береза ребристая, на долю которой приходится более 30 % всех запасов лиственных пород этого региона. Однако, несмотря на большие запасы, древесина березы ребристой используется в промышленности в небольших количествах. Основной причиной этого является низкий выход деловых сортиментов, который в свою очередь обусловлен наличием сильно развитого ложного ядра, занимающего до 50-80 % площади поперечного сечения ствола, обычно с признаками загнивания.

В работе дана общая характеристика пораженной древесины березы и результаты экспериментов по возможности придания этой древесине новых свойств.

Анализ работ ряда авторов [1,2,3] показывает, что живые деревья древесины березы чаще всего поражаются грибами: ложным тутовиком (Fomes iquirues) и инстус скошенный (Poria obliqua).

По характеру разрушения древесины, обусловленному набором ферментов гриба, гнили растущей древесины березы — коррозионно-деструктивные (белые), причем, как правило, ядровые стволовые.

В зависимости от степени изменений, произведенных грибами в древесине, все гнили, как правило, подразделяются на три стадии.

Третью стадию некоторые исследователи подразделяют, в свою очередь, на две подстадии — твердую и мягкую, так как степень разрушения древесины и состояние клеточных стенок сильно различаются.

Проведение экспериментальных работ по изменению свойств древесины березы ребристой, пораженной дереворазрушающими грибами, требует четкой классификации стадий гнилей и определения целесообразности их упрочнения. Твердые гнили третьей стадии, сохраняющие в процессе механической обработки форму и размеры, решено подвергнуть упрочнению. Мягкие гнили третьей стадии, как правило, выкрашивающиеся и не сохраняющие в процессе заготовки образцов ни формы, ни размеров, не целесообразно вовлекать в дальнейшую переработку.

Из всех предлагаемых методов определения гнилей в настоящее время к практическому использованию рекомендуется визуальный. Основным недостатком этого метода является субъективная оценка каждого исследователя. Для ликвидации этого недостатка рекомендуется при визуальном способе оценки дополнительно применять цветные диапозитивы.

Характерные макро- и микропризнаки, по которым рекомендуется различать гнили березы белой, а также некоторые физико-механические свойства гнилей приведены в табл. 1.

 

Таблица 1- Показатели древесины березы белой с белой гнилью (по данным А.А. Константной и Н.Г. Волькова)

Категория древесины	Микропризнаки	Дополнительные сведения
		Микропризнаки	pH	Плотность, г/см3
Здоровая	Древесина светлая		6,30	0,65
I	Ложное ядро серо-коричневого цвета	Древесина без видимых изменений	6,20	0,63
II	Ложное ядро с загниванием, появляются белые просветы	Обнаруживаются гифы грибов	6,00	0,60
III	Белая гниль	Клеточные стенки утолщены, делигнофицированы и во многих местах разрушены	6,05	0,32

 

Данные табл.1 показывают, что наибольшие ограничения для вовлечения древесины березы ребристой в переработку связаны с наличием в ней гнилей II и в большей мере Ш стадии, у которой плотность, а соответственно, надо ожидать, и прочность меньше в 2 раза по сравнению со здоровой древесиной.

Проведенные в рамках экономического сотрудничества между Японией и Дальневосточным регионом с помощью Института Исследования Лесных Продуктов (Хоккайдо) микроскопические исследования пораженной древесины березы ребристой выявили наличие частичного разрушения стенок клеток древесины, а также деформацию самих клеток. На рис. 1 видна расщепленная стенка клетки древесины.

Рисунок 1- Торцевой срез древесины с гнилью II стадии (´ 340)

 

Одним из способов изменения свойств древесины является ее модификация. Модификация древесины синтетическими полимерами позволяет достичь стойких изменений комплекса качественных показателей этого материала в заранее заданном направлении.

Синтетические полимеры обладают самыми разнообразными свойствами, что позволяет в зависимости от практического назначения получаемого материала обеспечивать повышение физико-механических показателей, водостойкости, химстойкости, биостойкости и других свойств древесины. Регулировать в широких пределах качественные показатели модифицированной древесины можно изменением количества вводимого полимера.

Для изучения пропитки частично пораженной древесины из пиломатериалов выпиливались образцы цилиндрической формы диаметром 48 и толщиной 5 мм, преимущественно с тангенциально-радиальной поверхностью. Влажность древесины изменялась в диапазоне 10…15 %. При этом в каждом образце присутствовали несколько стадий гнилей.

Для исследования проницаемости образцов из древесины березы ребристой при неограниченном расходе связующего использовали прибор конструкции Баженова В. А., Харук Е. В., Клещева Т. И.

В качестве синтетического полимера для пропитки применяли карбамидоформальдегидную смолу марки КФ-Ж. Необходимая рабочая вязкость пропитывающего раствора достигалась разбавлением смолы дистиллированной водой. Опыты проводились при нормальной температуре окружающей среды. Для контрастности пропитывающий раствор подкрашивался красителем.

Критерием проницаемости служила глубина проникновения пропитывающего раствора в образец древесины, замеренная на поперечных разрезах образца. Измерения проводились с использованием микроскопа МБС-10.

Рисунок 2- Влияние вязкости пропиточного раствора на глубину

проникновения его в древесину. Давление 1,0 МПа. Время выдержки 2 часа:

1 – здоровая древесина; 2 – I стадия гнили; 3 – II, III стадии гнилей

 

 

Исследование образцов древесины, пропитанной растворами разной вязкости, показало существенное различие величины проникновения раствора в древесину. Результаты экспериментов приведены на рис. 2.

В зависимости от вязкости распределение смолы по сечению различное. Низковязкая смола ( 30…120с ) окрашивает большую площадь по сечению, чем высоковязкая (180, 240 с). Интенсивность окрашивания также различная. Наиболее интенсивно окрашены поверхностные слои. Вглубь по сечению образца интенсивность окрашивания уменьшается скачкообразно. Наблюдалось также более лучшее заполнение смолой гнилей (II–III стадий). Наиболее интенсивно в пораженную древесину проникает смола вязкостью 30…120 с по ВЗ-4. При вязкости 30 с наблюдается очень интенсивное проникновение смолы с выходом через гниль II–III стадий на противоположную сторону образца. Учитывая, что при вязкости 30 с уменьшается концентрация, а, следовательно, и эффект упрочнения пораженной древесины, в случае постановки такой задачи наиболее приемлемой следует считать вязкость в диапазоне 60…120 с по ВЗ-4.

Результаты изучения влияния времени выдержки на глубину проникновения смолы в древесину приведены на рис. 3.

Рисунок 3- Влияние времени выдержки на глубину проникновения пропиточного раствора в древесину. Давление 1,0 МПа. Вязкость 120 с по ВЗ-4:

1 – здоровая древесина; 2 – I стадия гнили; 3 – II, III стадии гнилей

 

Полученные данные показывают, что проникновение пропитывающего раствора в здоровую древесину и древесину с I стадией гнили – незначительно и практически не зависит от времени выдержки образца под давлением, в то время как проницаемость древесины, пораженной гнилью II – III стадий, существенно зависит от продолжительности воздействия давления.

Одним из основных факторов, влияющих на глубину проникновения пропитывающего раствора в испытываемый образец древесины, является давление. По определению некоторых исследователей [4, 5 ], глубина проникновения раствора в древесину пропорциональна увеличению давления. Изменение глубины проникновения смолы в зависимости от величины давления пропитывающего раствора на поверхность образца древесины представлены на рис. 4.

Рисунок 4- Влияние давления на глубину проникновения пропиточного раствора в древесину. Вязкость 120 с по ВЗ-4. Время выдержки 2 часа:

1 – здоровая древесина; 2 – I стадия гнили; 3 – II, III стадии гнилей

 

Как и в предыдущих опытах, выявленная закономерность сохраняется. В здоровую древесину полимер проникает на небольшую величину, а в древесине пораженной гнилями I и II-III стадиями, величинв проникновения существенно зависит от давления. Причем, чем сильнее поражена древесина, тем больше величина проникновения полимера в древесину.

Пробные эксперименты изучения влияния пропитки древесины березы ребристой карбамидоформальдегидной смолой (вязкость 120 с по ВЗ-4, давление при пропитке 1,5 МПа, время пропитки 1,5 часа) показали возможность увеличения прочности (при испытании на изгиб) древесины с гнилями II-III степени по сравнению с контрольными образцами в среднем на 27,2 %.

Пораженные участки древесины встречаются в пиломатериалах в виде отдельных включений. Использование такой древесины в ряде случаев не обязательно требует сплошной пропитки, так как в ряде случаев достаточно улучшить свойства только поверхностного слоя. Пропитка позволит в какой-то степени повысить прочность пораженных участков древесины. В работе [6] подтверждена такая возможность для здоровой древесины. Результаты нашей работы показывают возможность такого эффекта и для пораженной древесины.

Таким образом, можно отметить безусловное влияние рассмотренных факторов на глубину проникновения полимера в пораженную древесину березы ребристой и возможность управления ее свойствами с учетом последующих условий ее эксплуатации.

 

Литература

1. Пахомов И.Д. Физико-механические свойства древесины дальневосточных пород. - М.: Лесн. пром-сть, 1965. - 124 с.

2. Цымек А.А. Лиственные породы Дальнего Востока, пути их использования и воспроизводство. - Хабаровск: Кн. изд-во, 1956. - 121 с.

3. Цымек А.А. Леса и лесное хозяйство Дальнего Востока // Лесн. хоз-во. - 1957. - № 10. - С. 6-8.

4. Харук Е.В. Проницаемость древесины газами и жидкостями. – Новосибирск, Наука, 1976. – 190 с.

5. Холькин Ю.И. Некоторые вопросы модификации древесины синтетическими полимерами. - «Труды Белорусского технологического института». – Минск:1973. – С. 16-25.

6. Прокопович Б.В., Чопенко Н.Ф. Влияние глубины пропитки на твердость древесины//Актуальные проблемы лесного комплекса. – Брянск, 2002, Вып. 6, С. 70 – 73.