Дефекты древесины, которые проявляются со временем
Со многими дефектами древесины можно столкнуться еще на стадии закупки пиломатериалов. Первичные или природные пороки образуются во время роста дерева, вторичные – при неправильной распиловке, хранении и перевозке. Но, даже приобретая первосортный материал, нельзя со 100%-ной уверенностью утверждать, что он прослужит много лет.
Древесина, в особенности строганная доска естественной влажности, бревна, брус – материалы живые, подверженные различным видам неблагоприятных воздействий. И, не защитив дерево должным образом, вы с большой степенью вероятности столкнетесь с неприятностями и дефектами, которые значительно укорачивают период его эксплуатации.
Факторы разрушения деревянных построек и изделий можно разделить на биологические и климатические. Виновниками биологической коррозии являются живые организмы: грибы, бактерии, водоросли, насекомые, моллюски и другие. Осадки, ветра, пыль, солнечное излучение, колебания температур относят к климатическим воздействиям.
Грибы
Споры грибов можно обнаружить практически везде. Древесина может заразиться ими где угодно, начиная с леса, заканчивая процессом эксплуатации строения. Как только условия для размножения и жизнедеятельности грибов станут подходящими, те обязательно проявят свое присутствие. Для этого необходимо тепло (5-30°С), влага (относительная влажность окружающей среды выше 22%) и не очень хороший воздухообмен.
Не все грибы одинаково «полезны». Плесневые, такие как Sporotrichum, Mucor, Cladosporium и другие, образуют светлый или темный налет на поверхности — грибницу. Проникающие внутрь гифы (грибные нити) бесцветны и глазу не заметны. Органические кислоты, выделяющиеся при окислительном брожении, которое провоцирует плесень, со временем разъедают древесину и заметно портят ее внешний вид.
Деревоокрашивающие грибы, Claosporium herbarum, Ophistoma coerulea, Aposhaeria и прочие, вызывают появление характерной «синевы» и поражают материал на глубину 0,5-3 мм. Некоторые виды проникают вглубь, что увеличивает водопоглощение материала.
Вырабатывая гигантское количество спор, эти грибы могут стать причиной аллергических реакции у контактирующих с ней людей. Если не бороться с «синевой», следующая стадия биокоррозии – поражение дереворазрушающими грибами. Дереворазрушающие грибы, например, Trametes, Zentinus, Schizophyllum и т.п., могут приводить к различным видам гниения. Так, домовые грибы «радуют» деструктивным типом гнили, проходящим с изменением цвета древесины, которая краснеет или желтеет, а затем темнеет.
Уменьшается прочность и плотность материала, он размягчается и становится легким. Коррозионная гниль поражает еще растущие деревья, расщепляя ствол по отдельным волокнам. При заражении умеренной гнилью поверхностные слои становятся рыхлой массой, при просушивании материал усыхает и трескается.
Насекомые
Древесину, например, половую доску, могут атаковать различные насекомые: жучки, муравьи, рогохвосты, термиты и т.д. Так, мебельный точильщик, один из самых опасных вредителей, превращает деревянные элементы и конструкции в труху, сохраняя тонкий наружный слой.
Многие насекомые способны проникать глубоко внутрь, заражая материал личинками, которые прогрызают невидимые глазу ходы. Часто случается, что вполне прочная и целостная на вид древесина оказывается полностью разрушенной внутри. Масла в огонь подливают экзотические насекомые, приплывающие к нам вместе с ценными породами тропических деревьев.
Бактерии и водоросли
Бактерии способны создавать колонии внутри заболонной древесины, а ядровая к ним устойчива. Зеленые водоросли, которые обычно встречаются на строениях с северной стороны, процессов гниения не вызывают. Однако они указывают на значительный процент содержания влаги в материале, что чревато поражением грибами.
Ракообразные и моллюски
Дерево, подверженное воздействию соленой морской воды, может повреждаться моллюсками-древоточцами и многочисленными ракообразными. В результате можно наблюдать трухлявые червоточины, которые отнюдь не способствуют улучшению внешнего вида и прочностных характеристик.
Климатические факторы
Значительные колебания температуры, ветра, осадки, пыль, солнечное излучение не лучшим способом сказываются на состоянии деревянных строений. Материал со временем рассыхается, трескается, коробится. Изменения погоды приводят к чередующимся процессам набухания и усушки. Накопление влаги значительно увеличивает риск биологической коррозии. Ультрафиолет разрушает древесину на молекулярном уровне. Материал быстро темнеет, приобретая серый цвет, становится ворсистым.
Как защитить древесину?
Для того чтобы деревянные постройки, конструкции и изделия служили долго, необходимо предпринять соответствующие меры. Во-первых, по возможности использовать материал, предварительно высушенный естественным или искусственным образом. Во-вторых, защищать его от неблагоприятных воздействий.
Различают:
- Конструктивные способы защиты. Ограждение дерева от непосредственного попадания осадков и солнечных лучей, контакта с грунтовыми водами и т.
п. Обеспечение требуемой тепло- и пароизоляции деревянных стен и перекрытий для недопущения промерзания и образования конденсата. Систематическая просушка элементов с помощью создания оптимального температурно-влажностного режима и воздухообмена; - Химические способы защиты. Применение антисептиков, предотвращающих гниение и разрушение. Фунгициды борются с грибами, инсектициды – с насекомыми и их личинками.
п. Обеспечение требуемой тепло- и пароизоляции деревянных стен и перекрытий для недопущения промерзания и образования конденсата. Систематическая просушка элементов с помощью создания оптимального температурно-влажностного режима и воздухообмена;Желательно купить пиломатериалы, обработанные производителем антисептиками временного действия, и самостоятельно использовать профилактические антисептики перед началом строительства. Так называемые лечебные антисептики применяются по назначению, если появляется конкретная проблема.
Лакокрасочные материалы защищают дерево от влаги и солнца. Они могут быть токсичными по отношению к грибам, могут обладать огнезащитными свойствами. В целом, ЛКМ продлевают сроки эксплуатации дерева.
Если у вас остались вопросы, звоните «Кубовичу» — производителю пиломатериалов северного леса: +7 (495) 776-75-25.
Дефекты древесины и как их избежать
Дефекты древесины бывают разные, мы уже говорили о потемнении дерева, но есть и другие, и не стоит их бояться, когда все под контролем. Как говориться: «Осведомлен — значит вооружен».
Знание этой проблемы и классификация дефектов — это скорее задача производителей пиломатериалов, оцилиндрованных бревен, строителей деревянных бревенчатых и каркасных домов. В этой статье мы в общих чертах расскажем об основных дефектах.
виды Дефектов и как с ними бороться
Сучковатость
К дефектам древесины относиться сучковатость и трещины. Главным недостатком является неоднородный внешний вид, а так же снижение прочности. На первый взгляд, это очень распространенная проблема у древесины и это всего лишь веточка, которая окружена годичными кольцами.
Но не тут-то было, когда дерево начинает сохнуть, такие веточки обычно выпадают, и образуется отверстие и вся структура дерева становиться не ровной и вызывает большие сложности при обработке.
Но хуже всего, если сучки уже гнилые, это большой риск, что вся древесина находиться под угрозой загнивания.Поэтому мы рекомендуем все сучки очень тщательно вычищать, а отверстия, оставшиеся от сучков лучше зашпатлевать.
Трещины
К следующему виду дефектов древесины мы относим трещины. Причин для возникновения трещин много и это далеко не редкая проблема. Бывают внутренние продольные трещины, они могут возникнуть еще до того, как дерево срубили. Могут возникнуть трещины уже другого характера при усушке и наоборот, при низких температурах, так сказать морозобоины.
Так же стоит обратить ваше внимание на торцевые трещины, главной причиной этой проблемы является очень быстрое высыхание древесины и для того, чтобы это не случилось, бревна в срезе покрывают водозащитной краской.
Другие виды дефектов
Встречаются и другие пороки древесины, к ним мы отнесем деформацию, кривизну и другие дефекты ствола дерева. При обработке такого дерева остается очень много отходов и у них более низкая прочность, чем у заготовок с более ровными стволами.
Большой проблемой древесины являются разные виды грибков. Причем грибки опасны не только для срубленной древесины, но и еще растущего дерева. Зараженное грибками дерево, сразу будет заметно, по измененному цвету древесины. Чаще всего некоторые виды грибков не влияют на свойства древесины, единственное это цвет, не свойственный дереву.
Но есть и такие виды грибков, которые разрушают структуру дерева, вызывают гниение и негативно сказываются на внешнем виде. Необходимо тщательно осматривать каждое бревно перед использованием в строительстве и своевременно либо «лечить» бревно либо отказываться от него для дальнейшей эксплуатации.
Далее, следующий распространенный порок у древесины хвойных пород является засмолка, это место где скапливается древесный сок в массиве дерева — это не только снижает прочность древесины, но и существенно усложняет работу с ней тем, что смола забивает инструмент и мешает обработке и отделки такого дерева.
Еще есть называемый крен, он возникает при сжатости ствола дерева в период роста.
На месте дерева, где есть крен, волокна расположены очень близко друг к другу и это очень затрудняет процесс пропитки древесины антисептиками. Но в то же время такая древесина считается очень прочной и долговечной.
Vision Inspection оценивает необработанные деревянные доски
Система лазерного сканирования и интеллектуальной камеры автоматически определяет размеры необработанной деревянной доски, волокна и дефекты для экономичной резки.
К. Г. Маси, ответственный редактор
Говорит Филип А. Араман, руководитель исследовательского проекта Южной исследовательской станции Лесной службы Министерства сельского хозяйства США, связанной с Политехническим институтом Вирджинии и Государственным университетом (Virginia Tech; Блэксбург, Вирджиния, США): Проблема, которую мы пытаемся решить, заключается в разработке усовершенствованной системы сканирования и анализа для преобразования того, что мы называем досками с обломанными краями, в пиломатериалы Мы также пытаемся обнаружить любые дыры, сучки, гнили, расколы и расслоения волокон, — добавляет Араман.
| Необработанные доски перемещаются по роликам в нижней части прототипа системы контроля и анализа древесины. Ролики направляют каждую доску в поле зрения смарт-камеры (вверху в центре). Структурированный лазерный источник света, расположенный за камерой, освещает поверхность доски. Лазеры бокового обзора спрятаны за стальной балкой под камерой. |
У черновых досок каждый пропил проходит всю хорду поперечного сечения бревна (см. рис. 1). Неровные, необработанные края, определяемые внешней поверхностью бревна с корой, называются «обзолом». Секции обзола должны быть удалены для производства высококачественных пиломатериалов лиственных пород.
| РИСУНОК 1. Обжимные доски выходят после первого прохода деревянного бревна через многопильный станок. Край каждой доски или доски может быть неровным, поскольку он соответствует поверхности, оставшейся снаружи бревна после удаления коры.  Следующие распилы определяют, какая часть бревна будет использована, а какая выброшена. |
Команда инженеров Арамана, в которую входит Линн Эбботт, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники Брэдли в Технологическом институте Вирджинии, несколько лет работала над созданием системы машинного зрения, позволяет выявить обзол и поверхностные дефекты на необработанных досках (см. фото на стр. 34).
«Проблема сложнее, чем кажется на первый взгляд, — говорит Эбботт. «Внешний вид текстуры древесины сильно различается, что затрудняет разработку алгоритмов и программного обеспечения для анализа изображений».
Араман и Эбботт руководили разработкой прототипа системы сканирования, которая может реконструировать плату в компьютере. Их система исследует доску, чтобы найти наиболее выгодный способ разрезать ее на максимально ценные пиломатериалы. После обнаружения обзола и дефектов компьютер рассматривает множество возможных положений пилы и выбирает пропилы, которые принесут наибольшую денежную стоимость, прежде чем обрезной станок или триммер когда-либо коснется дерева.
Малые и средние фабрики используют систему ручного контроля с лазерными источниками света, помогающую операторам визуализировать разрезы, которые будет делать пила. Обрезные доски по конвейеру попадают к оператору, работающему на обрезном станке. Эта машина содержит пилу с двух сторон, и оператор регулирует лезвия пилы, чтобы распилить каждую доску.
На крупных лесопильных предприятиях установлены автоматизированные системы контроля, реализующие возможности сканирования и автоматизированной обработки. Эти системы используют лазерную профилометрию для анализа досок перед резкой. Как правило, начальник завода устанавливает стандарты на картон, например, допускается не более 5% обзола на обоих краях картона. Затем хост-компьютер автоматически настраивает кромкообрезные пилы для производства доски, соответствующей этой спецификации.
«Мы провели испытания на трех разных лесопильных заводах, — сообщает Араман. «Самая худшая лесопилка получила 60 % стоимости, которую она должна была получить от переработанных досок.
Лучшая лесопилка получила почти 80 %».
Многорежимный сканер
«Мы пытаемся добавить больше информации в процесс принятия решений, — говорит Араман. «Мы хотим подобрать форму доски, обзол и основные дефекты, которые помогают определить класс доски и, следовательно, ее продажную стоимость».
Группа инженеров выбрала мультимодальный сканер, который использует несколько технологий обнаружения для анализа платы, картирования обзола и обнаружения дефектов. Затем команда реконструирует профиль доски на компьютере. Наконец, компьютерная модель доски обрабатывается специальной программой, которая определяет, где обрезать края доски для получения максимальной продажной цены.
«Эта система, — говорит Араман, — в основном использует стандартные твердотельные лазеры и черно-белую смарт-камеру». Камера MAPP 2200 производится компанией Integrated Vision Products (Вудинвилл, Вашингтон, США). Основные характеристики камеры включают разрешение 256 × 256 пикселей, спектральный диапазон от 400 до 1050 нм, скорость выполнения инструкций 4 МГц для 62 инструкций и время интегрирования от 1,5 мкс до 100 мс.
Интеллектуальный датчик зрения камеры объединяет датчик изображения, аналого-цифровые преобразователи и процессоры изображений общего назначения на одном полупроводниковом чипе. Он поставляется с оптимизированными последовательностями кода, включая ряд низкоуровневых подпрограмм для арифметики изображений, распознавания образов, обнаружения границ, свертки, медианных фильтров и высокоскоростных подпрограмм трехмерного профилирования.
Араман говорит: «В некоторых наших первоначальных работах мы пытались использовать цветную линейную камеру для разделения дерева по цвету, но мы получили слишком много цветовых вариаций на одном и том же куске дерева». К сожалению, цветная камера реагировала на косметические изменения, которые не были настоящими дефектами. Программа должна была отфильтровать эти варианты. В ходе расследования команда инженеров обнаружила, что может получить всю необходимую информацию об изображении с помощью системы на основе черно-белой камеры, которая позволяет избежать проблем с вариациями.
| РИСУНОК 2. Многорежимная система сканирования содержит три лазерных источника света, освещающих планку различной геометрии. Профилирующий лазер расположен под углом. Смарт-камера видит сверху лазерную линию, смещенную на расстояние, пропорциональное высоте поверхности дерева в этой точке. Два лазера, светящие по бокам, образуют узкую полосу, яркость которой зависит от отражательной способности древесины. |
Система многорежимного сканирования использует три лазера, один вид сверху и два вида сбоку, для формирования структурированного светового рисунка (см. рис. 2). Лазер верхнего обзора ориентирован под углом для получения профилирования. Программное обеспечение выполняет триангуляцию, чтобы отобразить обзол и выявить дефекты, влияющие на поверхность доски, такие как отверстия или трещины. Два других лазера направлены на стороны доски и используются для получения полутонового изображения и изображения трахеидного эффекта (поры, образованные древесными волокнами).
Информация в градациях серого, которая исходит от отражений от верхней поверхности доски, исходит из следа лазерных лучей — области, где падающий луч касается поверхности дерева. Однако информация о трахеидах исходит от рассеяния света в древесине и выходит за пределы зоны охвата лучей. Изображение в оттенках серого используется для определения пятен на гниющей древесине. Этот дефект влияет на отражательную способность древесины на длине волны лазера, но не влияет на структуру зерна или морфологию поверхности.
| РИСУНОК 3. Трахеидный эффект позволяет лазерному свету рассеиваться вдоль волокон древесины. Свету удается следовать за зерном на небольшом расстоянии. Затем ему удается сбежать с доски, и в конечном итоге он регистрируется на смарт-камере. |
На изображении трахеиды видны мельчайшие узоры на доске (см.
рис. 3). В куске дерева с прямыми волокнами и без каких-либо дефектов трахеиды обычно выстраиваются в одном направлении вниз вдоль доски. Когда волокна встречаются с естественным дефектом, таким как узел, они огибают дефект, изгибая свою ориентацию так, чтобы она была параллельна поверхности дефекта.
Трахеидный эффект улавливает дефекты, в первую очередь влияющие на зернистую структуру. В сучке, например, трахеиды выстраиваются перпендикулярно поверхности и подавляют эффект трахеид. Команда Арамана и Эбботта обнаружила, что среди трех модальностей они могут выявить большой процент дефектов, которые могут проявляться у досок из твердой древесины. стадия переработки пиломатериалов.
| РИСУНОК 4. Система контроля Waney-board классифицирует каждую область шириной 1,6 мм (1/16 дюйма) на поверхности доски по шести классам классификации, один из которых — «чистая древесина». Древесина с обзолом — еще одна классификация. Четыре класса используются для классификации различных типов дефектов древесины.  |
Программное обеспечение системы анализирует собранные данные для каждой доски (см. рис. 4). Этот анализ начинается с изображения профиля. Программное обеспечение удаляет фон и выделяет интересующие элементы, которые (на данном этапе) включают положение обзола и любые пустоты. Дальнейший анализ объединяет эту информацию с информацией, полученной из трахеид и полутонов, для выявления подозрительных областей для более тщательного анализа с помощью модульной искусственной нейронной сети (MANN). В MANN многослойная сеть персептронов идентифицирует чистую древесину, а статистически обученная сеть радиальных функций помечает сучки и гниение. Схема конкурентного решения разрешает выход из этих двух сетей. Его выводы вместе с результатами профилометрии переходят на следующий этап постобработки.
Анализ постобработки дает решение по шести параметрам для каждой секции доски толщиной 1,6 мм (1/16 дюйма).
Для каждого пятна он идентифицирует материал в пределах трещины, гнилой области, сучка, дыры, обзола или чистой древесины.
Команда протестировала систему в своей лаборатории, используя десятки необработанных досок с местной лесопилки. Затем команда сравнила результаты сканирования с «наземной истиной», полученной путем тщательного изучения каждого места на каждом бревне. Система сканирования определила границы обзола с погрешностью измерения 3/16 дюйма (5 мм). Он обнаружил дефектные области и определил тип дефекта с точностью классификации пиксельного шума 9.6,7% «Прототип системы сканирования продемонстрировал возможность использования технологии машинного зрения для улучшения работы лесопильного завода», — заключает Араман.
Особенности, преимущества, преимущества
Линн Эбботт, доцент кафедры электротехники и вычислительной техники Брэдли Технологического института Вирджинии, работала с командой Филипа Арамана над разработкой системы машинного зрения для выявления обзола и поверхностных дефектов на необработанных платах и фигурах.
самый выгодный способ распилить доску на самые ценные пиломатериалы. «Внешний вид текстуры древесины может меняться, и это затрудняет разработку алгоритмов и программного обеспечения для анализа изображений», — говорит Эбботт. «Умная камера» MAPP 2200 содержит внутренний процессор, который можно запрограммировать на обработку изображений по мере их захвата и до того, как информация будет передана на хост-компьютер. Архитектура поддерживает одновременное манипулирование целыми рядами изображений. строки изображения быстро, а также операцию порогового значения, которую можно использовать для высокоскоростных приложений профилирования». Компания Abbott использовала эти возможности для объединения информации, полученной с помощью различных методов визуализации, для обнаружения обзолов и пустот, а также выявления подозрительных областей перед отправкой информации для дополнительной обработки.
Информация
Продукты комплексного технического зрения www.ivpvision.
com
Южная исследовательская станция Virginia Tech/USDA Forest Service www.srs4702.forprod.vt.edu
WOOD 9000 1
Верно говорят, «они не делай их такими, как раньше». Мы знаем, потому что наша компания реставрирует исторические окна. Многие из этих окон все еще хорошо работают спустя 100 лет. Большинство новых окон не будут эксплуатироваться через 100 лет.
Почему? Потому что деревянные окна, изготовленные из «нового дерева», уже не такие, как раньше. Исторические окна, сделанные из «старовозрастной» древесины, выращенной 100 лет назад, являются самыми прочными окнами.
Разница между старой и молодой древесиной
Разница между старой и молодой древесиной подобна разнице между гранитом и бумагой. Старая древесина имеет лучшую стабильность, прочность и долговечность. Новорослая древесина и окна, из которых они сделаны, начинают гнить и деформироваться уже через двадцать лет.
«Девственная древесина» относится к первосортной древесине или древесине, заготовленной впервые.
По мере того как ранняя Америка росла и расширялась, мы собирали древесину в девственных лесах по мере продвижения на запад. Заготовка древесины началась в Нью-Йорке, затем в Пенсильвании и Огайо, а затем в районе Великих озер в Висконсине и Миннесоте. Затем лесозаготовки повернули на юг и, наконец, после начала 19 в.00 на западе. Эпоха заготовки девственных лесов длится с 1870-х по 1940-е годы.
Ценность девственной древесины заключается в том, что она росла очень медленно в течение длительного периода времени. Из-за этого медленного роста годовые кольца очень плотные. Плотный рост означает большую стабильность. На этом фото 2 куска дерева с разницей в 100 лет. Древесина 1918 года имеет 20-25 годичных колец на дюйм. В древесине 2018 года их всего 7.
Стабильность — не единственное преимущество. Этот медленный рост также дает больше сердцевины. Древесина сердцевины — самая долговечная часть дерева, тогда как заболонная древесина очень быстро гниет. Обратите также внимание на изображение выше, дерево из 1918 — вся сердцевина дерева, древесина 2018 года — вся заболонь.
Напротив, большая часть древесины, используемой сегодня, выращивается очень быстро. Древесина для многих новых столярных изделий сегодня выращивается на плантациях. Шестьдесят лет назад лесозаготовительные компании начали выращивать сосну лучистую в таких странах, как Новая Зеландия и Чили. Выращенные для быстрого производства, эти деревья дают очень мало сердцевины, и у этих деревьев меньше годичных колец на дюйм.
Влияние новой и старой древесины
Если вы использовали древесину с шиповым соединением, вы увидите влияние новой и старой древесины. Начиная с 1970-х годов производители пиломатериалов начали использовать древесину с шиповым соединением, чтобы компенсировать низкое качество древесины; искривление, скручивание и сучки в их новой растущей древесине. Они взяли деревянную доску, вырезали дефекты, а затем соединили детали с помощью шиповых соединений. Шиповое соединение древесины в дверях, окнах, молдингах и каркасных пиломатериалах необходимо, потому что качество древесины нового роста не такое хорошее.