Treteknikk : materialer, produksjon, anvendelse 8251904676 [PDF]

Zitiervorschau

Halvor Skjelmerud

TRETEKNIKK MATERIALER, PRODUKSJON, ANVENDELSE

INSTITUTT FOR VERKSTEDTEKNIKK Norges tekniske høgskole

B Nasjonalbiblioteket Depotbiblioteket

TAPIR 1982

©TAPIR, 1982

Ut

ISBN 82-519-0467-6

FORORD

Denne bok er i det vesentlige ment å være en grunnleggende lærebok og dels også en håndbok i industriell treteknikk. Den er basert på to prøvekompendier og danner et grunnlag for undervisningen i fa­ gene 64017 og 64018 Treteknikk som tilbys siste årskurs studerende på henholdsvis Maskin- og Bygningsingeniøravdelingen ved NTH. Deler av boka kan også komme til nytte i faget 11550 Materialer og forming for arkitektstuderende. Med sin utforming og detaljeringsgrad tar boken dessuten sikte på å kunne være til nytte for andre som har interesse for treteknikk ut fra treindustriens forskjellige behov. Det er også ment å kunne være til nytte ved tilsvarende undervisning på ingeniørhøgskoler, di­ striktshøgskoler og læreanstalter med en treteknisk preget fagkrets. Mange har - direkte og indirekte - deltatt med stoff til boka. For deler av den betrak­ ter undertegnede seg derfor som redaktør mere enn som forfatter. Deler av bakgrunnsmaterialet er hentet fra forskjellige kilder slik det bl.a. fremgår av litteraturlistene til hvert kapittel. Publikasjoner, læremidler etc. fra Norges Trelastskole, Trelastbransjens Opplæringsvirksomhet (TO), Statens Teknologiske Institutt (T. GramJohannessen, E. Lange), Treopplysningsrådet, Treteknologisk avdeling ved Norges Land­ brukshøgskole er således kommet til nytte. Av utenlandske kilder skal særlig nevnes Svenska Tråforskningsinstitutets forskjellige rapporter. I særlig stor grad er forskningsrapporter etc. fra Norsk Treteknisk Institutt nyttet. Direkte og indirekte stammer derfor deler av stoffet egentlig fra funksjonærer ved Norsk Treteknisk Institutt. Medarbeiderskapet har vekslet i omfang og art. I alfabetisk rek­ kefølge skal nevnes: R. Birkeland, N. Bovim, M. Eikerol, F. Evans, M. Foslie, A. Garnæs, T. Haavaldsen, B. Lier, J. Lundesgaard, M. Muller, E. Raknes, S. Tronstad, som forfattere el­ ler medarbeidere, hver på sitt fagfelt. Fra Institutt for verkstedteknikk, NTH har R. Dehli vært medforfatter (kapittel 5), mens Liv Sødahl og Gunnveig Grøtan har tydet vanskelig håndskrift for fotosetting. Uten denne hjelp ville boka ikke kunne vært utarbeidet. Jeg er alle personer og insti­ tusjoner stor takk skyldig. Jeg vil også takke annonsører for trebransjens viktigste organisasjoner som ved si­ ne annonser har bidratt til at kostnadene for boka har kunnet reduseres betydelig samtidig som de har gitt verdifulle bidrag om disse viktige organisasjoners og bransjers virksomhet.

Trondheim, januar 1982

Halvor Skjelmerud

INNHOLDSFORTEGNELSE

FORORD INNHOLDSFORTEGNELSE INNLEDmNG 1.

2.

SKOGLIGE FORHOLD 1.1 Verdens skogressurser 1.2 Anvendelse av verdens trevirkesressurser - avvirkningen 1.2.1 Verdensproduksjonen av trelast 1.3 Norges skog-og virkesressurser 1.4 Anvendelse av Norges skogressurser 1.5 Fremdriftsmetoder for våre virkesressurser 1.6 Målings- og omsetningsformer for skurtømmer Selve målingen, andre målemetoder, aptering, omsetningsformer 1.7 Litt om vekstforholdene for trær Litteraturoversikt for kapittel 1 TREVIRKESLÆRE (MATERIALLÆRE) - TREVIRKETS FUKTIGHETSMEKANIKK OG STYRKEFORHOLD 2.1 Trevirkets indre oppbygging 2.2 Cellenes oppbygging 2.3 Trevirkets "volumvekter" og "spesifikk" vekt 2.4 Trevirkets forhold til vann 2.5 Trevirkets krympning og svelling 2.6 Virkesfeil 2.7 Trevirkets fasthetsegenskaper 2.7.1 Fasthetsegenskaper for "feilfrie" småprøver Trevirkets elastisitet, strekkfasthet, trykkfasthet, bøyefasthet, skjærfasthet, slagbruddfasthet, hårdhet

side V VII y|||

1-1 1-1 1-7 1-11 1-14 1-16 1-17 1-22

1-29 1-33

2-1 2-3 2-8 2-11 2-13 2-15 2-18 2-24 2-24

VIII

2.7.2

2.8 2.9

3.

Miljøfaktorenes innvirkning på styrken (fuktighet og temperatur) 2.7.3 Andre styrkenedsettende faktorer Fiberhelningen, fiberforstyrrelser, destruksjon av fibrene, spesielle fibre, sprekker 2.7.4 Langtidsfastheten i trevirke 2.7.5 Fasthetsverdier for kommersielle dimensjoner av trevirke (full størrelse) Andre trevirkesegenskaper Sammenligning mellom ulike treslag 2.9.1 Gran og furu Litteraturoversikt for kapittel 2

GRUNNLEGGENDE TREBEARBEIDINGSTEKNISKE METODER. SPONFRASKILLENDE BEARBEIDNING I PRAKSIS 3.1 Oppdelingsmetoder 3.1.1 Saging 3.1.2 Knivskjæring 3.1.3 Bearbeidning med roterende kuttere 3.1.4 Hydraulisk skjæring 3.1.5 Skjæring med laser 3.1.6 Vibrerende skjæreverktøy 3.1.7 Bearbeidning med sandpapir 3.1.7.1 Sandpapirets oppbygging 3.1.7.2 Pusseprosessen 3.1.7.3 Pussestøv og eksplosjonsfare 3.2 Forholdet verktøy - tre 3.2.1 Skjærgeometri 3.2.2 Verktøymaterialer 3.2.3 Spondannelse 3.2.3.1 Skjæring på tvers av fiberretningen 3.2.3.2 Skjæring parallelt med fiberretningen 3.3 "Sponfraskillende" bearbeidning i praksis Treslagets bearbeidbarhet, skjærende verktøygeometri, prosessens energiforbruk, belastningsforhold på sagblad, tannformer, sirkelsagblad, rammesagblad, båndsagblad 3.4 Krympning, skurnøyaktighet, snitt-tykkelse og "overmål 3.4.1 Krympningens innflytelse 3.4.2 Skurnøyaktighet 3.4.3 Overflateruheten 3.4.4 Snitt-tykkelsen 3.4.5 Totale "snitt-tap" ved skur 3.5 Høvling som middel til en jevnere og "penere" treoverflate Litteraturoversikt for kapittel 3

2-31 2-34

2-37 2-38 2-41 2-42 2-45 2-48

3-1 3-1 3-2 3-4 3-5 3-5 3-7 3-8 3-8 3-8 3-11 3-13 3-13 3-14 3-17 3-18 3-18 3-21 3-25

3-35 3-36 3-40 3-43 3-43 3-44 3-48 3-51

IX

4.

5.

TRETEKNIKK-TREINDUSTRI 4.1 Hva er treteknikk? 4.2 Treindustrien, dens produkter og struktur noen hovedtall og tendenser 4.3 Treindustri - verkstedindustri. Hva skiller og hva er felles? 4.4 De treindustriene produksjonsmetoder 4.4.1 Trelastindustri - tilvirkningssystemer og arbeidsrutiner Fremtransport og lagring av tømmer, råskuren, tørking, høvling, sagbruksmaskineri og "layouts", sirkelsagbruk, rammesagbruk, båndsag- og reduseringsteknikk, sammenligning mellom sagbrukstyper 4.4.2 Industriell laminering av tre ved hjelp av lim (limtre) Sortering av trevirke, lameller, limpåføring, trykkpåføringsteknikk, laminerte konstruksjoners styrke 4.4.3 Sponplateindustriens produksjonslinjer Råstoff, tørking, mattning, pressing, etterbehandling og anvendelse 4.4.4 Fremstilling av møbler og innredninger i tre 4.4.4.1 Møbelindustrien - produkter og prosesser Platemøbler, stol- og bordbein, styrkemessige beregninger, bøyning av tre 4.4.4.2 Innredningsindustrien - produkter og prosesser Vinduer, dører, skap og andre innredninger trapper 4.4.4.3 Laminering innen møbel- og innredningsindustrien 4.4.4.4 Seriestørrelsn innen treindustrien - Wilsons formel 4.4.4.5 Perspektivene for møbel- oginnredningsindustrien 4.4.5 Annen treindustri Tynne finérflak, skrellefinér, kryssfinér 4.5 Ressursutnyttelse og treindustrien 4.5.1 Teknisk skurutbytte 4.5.2 Utnyttelse av trelastindustriensbiprodukter Bakhon, ribb, kapp, flishakk, sagflis, kutterflis, kløvsagflis, bark 4.5.3 Produktivitet, råstoffutnyttelse og foredlingsgrad 4.6 Energibehov og energidekning i treindustrien 4.7 Oppskjæringsmønstre for tømmer og trelast. Sorteringsprinsipper 4.7.1 Sortering av trevirke 4.8 Miljøproblemer i treindustrien Støy, støv, gass/løsningsmiddeldamp, klima Litteraturoversikt for kapittel 4 DE VIKTIGSTE BEARBEIDINGSMASKINER I TREINDUSTRIEN 5.1 Sirkelsagmaskiner 5.2 Båndsager 5.3 Rammesager 5.4 Reduseringsmaskiner (ofte også kalt blokningsmaskiner) 5.5 Høvlerimaskiner 5.6 Andre maskiner i treindustrien Litteraturoversikt for kapittel 5

4.1 4.1 4-2 4-9 4-10 4-11

4-25

4-31

4-41 4-44

4-51

4-59 4-60 4-62 4-63 4-67 4-68 4-75

4-78 4-80 4-82 4-85 4-88

4.93

5-1 5-2 5.7 5.11 5-18 5-19 5-21 5-23

X

6.

TØRKING AV TREVIRKE 6.1 Hvorfor tørke trevirke? 6.2 Hvordan tørker trevirket? 6.3 Hva skjer med trevirket når det tørker? 6.4 Hva påvirker tørkingen? 6.5 Tørkeskjema 6.6 Praktiske tørkemetoder 6.6.1 Friluftstørking 6.6.2 Kunstige tørkeanlegg Kammertørker, kanaltørker, valg av tørketype, måling av trevirkets fuktighet, styring av tørkeprosessen 6.6.3 Spesielle tørkemetoder Kondensasjonstørking, varmeforbruk, høyfrekvenstørking 6.7

6.8

7.

8.

Tørkeskader 6.7.1 Sprekkdannelser og yteherding 6.7.2 Misfarging og blåning Tørkekostnader Litteraturoversikt for kapittel 6

TRETEKNISKE SAMMENFØYNINGSMIDLER OG -METODER 7.1 Mekaniske forbindelsesmidler (spiker, skruer, bolter) 7.2 Limforbindelser Fysikalsk herding, kjemisk herding 7.2.1 Lim av naturstoffer 7.2.2 Syntetiske lim, fysikalsk herdende PVAc-lim, gummilim, smeltelim 7.2.3 Syntetiske lim, kjemisk herdende Resorcinlim, fenollim, urealim 7.2.4 Valg av lim 7.2.5 Limingsteknikk 7.2.6 Trykkinnretninger 7.2.7 Oppvarming 7.3 Endeskjøting av trelast ved hjelp av liming (fingerskjøting) 7.4 Sammenføyningsmetoder innen møbel- og trevaresektoren Litteraturoversikt for kapittel 7

TREBESKYTTELSE 8.1 Biologiske skadegjørere 8.2 Konstruktiv trebeskyttelse 8.3 Kjemisk trebeskyttelse Overflatebehandling, trykkimpregnering 8.4 Kravene til trykkimpregnert virke 8.5 Overflatebehandling av tre (møbler, paneler etc.) 8.5.1 Typer av overflatebehandling 8.5.2 Behandlingsmetoder Ren tørking, ren kjemisk reaksjon, kombinasjon av tørking og kjemisk reaksjon 8.5.3 Lakktyper 8.5.4 Maling og beis 8.5.5 Valg av behandlingsmateriell (utendørs) Litteraturoversikt for kapittel 8

6-1 6-1 6-3 6-5 6-5 6-9 6-10 6-10 6-10

6-20 6-26 6-26 6-27 6-28 6- 30

7-1 7-1 7-8 7- 9 7- 10

7-10 7-11 7-12 7-12 7-13 7-13 7-19 7-21

8- 1 8-1 8-3 8-3 8-6 8-7 8-8 8-9

8-10 8-12 8-12 8-14

XI

9.

ANVENDELSE AV TRE I BYGGEFAGET 9.1 Forskrifter og standarder 9.1.1. Byggeforskriftene 9.1.2 Last-og sikkerhetsbetraktninger Bruddgrensetilstanden, bruksgrensetilstanden, partialkoeffisientmetoden 9.1.3 Norsk Standard NS 3470 - Prosjektering av trekonstruksjoner 9.1.4 Forbindelsesmidler 9.1.5 Brannteknisk dimensjonering (i henhold til Norsk Standard NS 3478) 9.2 Komponenter og konstruksjoner i småhus 9.2.1 Fundamenter 9.2.2 Bjelkelag 9.2.3 Vegger 9.2.4 Tak 9.2.5 Kledninger 9.2.6 Prefabrikerte trehus 9.3 Større bygg i tre 9.3.1 Limtrebjelker 9.3.2 Bjelker med I- og kassetverrsnitt 9.3.3 Bjelker med strekkbånd 9.3.4 Fagverk - takstoler 9.3.5 Rammer og buer 9.3.6 Spesielle konstruksjoner: Skall, skiver 9.4 Generelle betraktninger Litteraturoversikt for kapittel 9

9.1 9-1 9-1 9-2

9.6 9.7

,

9-7 9-8 9.8 9.9 g_11 9-12 9-13 9-15 9-17 9-18 9-18 9-19 9-19 9.20 9-22 9.23 9-24

INNLEDNING

Ca. 60 % av verdens industrielle tømmerressurser eller ca. 1 milliard m3 tømmer år­ lig nyttes til mekanisk foredling (trelast, finér, trehus, møbler, trevareprodukter etc.). I vårt land går årlig nærmere 5 mill, m3 tømmer til disse næringer. Størsteparten av sluttproduk­ tene anvendes i byggefaget. Generelt knytter utnyttelsen seg i stor grad til utviklingen av egnete forbindingsmidler (liming, spikring, bolting etc.). Parallelt til den mekaniske foredling av trevirket har vi den mere kjemisk betonte for­ edling - i vårt land kalt «treforedling» - som i realiteten dreier seg om den industrielle utnyt­ telse av de enkelte trefibre (papir, plater og cellulose). De to prosesser utfyller hverandre i stadig større grad. Bl.a. blir de biprodukter som ikke utnyttes i den mekaniske foredling i stigende grad brukt som råstoff for fremstilling av fiberplater, cellulose, papir etc. (bakhon, sagflis, kutterflis etc.). Utnyttelsen av trevirket er tildels knyttet til snekker- og tømmermannsyrket. Det er imidlertid industrien som er hovedavtaker av tømmeret i første omgang. I de siste 2 - 3 de­ cennier er det skjedd en endring gjennom utvikling av treindustrien prosessindustri. Trebransjene er dermed blitt mer industrialisert. Trevirket er også blitt et ingeniørmateriale og hele trebransjen er blitt mer teknisk preget. Parallelt med endringer i anvendelsen av trevirke gjennom industrialiseringsprosesen er det skjedd en tilsvarende endring når det gjelder utviklingen av viten om tre. Tidlige­ re var det vesentlig innvunnen erfaring formidlet etter håndverkets mønster, mester til lær­ ling, som preget store deler av bransjenes kunnskaper om trevirke. Noen systematisk trete­ knisk forskning kom først i gang i dette århundre og det er ikke minst de siste verdenskriger som har bidratt til grundigere studier over trevirkets teknologiske egenskaper og teknisk-industrielle muligheter. Ifølge Industristatistikken (1979) omfatter tre-, trehus- og møbelindustrien (tremøbler) i vårt land slik definert av Statistisk Sentralbyrå ca. 2.500 bedrifter med en sysselsetting på ca. 30.000 personer. Treindustrien haren brutto produksjonsverdi som tilsvarer ca. 25 % av verkstedindu­ strien.

1. SKOGLIGE FORHOLD

Skog, trevirke og treteknikk hører nært sammen. For utnyttelsesformål er de gjensi­ dig avhengig av hverandre. Derfor er det naturlig innledningsvis å se litt på forholdet skog og trevirke, hvor meget vi har av disse ressurser, hvilke forhold vi måta særlig hensyn til når det gjelder treteknikk i vid forstand og menneskenes bruk av treprodukter. Selv om trevirke er en av jordens aller viktigste og mest omfangsrike fornybare res­ surser, hører vi iblant at også trevirke i fremtiden kan komme til å bli en av menneskets mange knapphetsprodukter. En viss oversikt over hva vi har av tre og hvilke potensialet som finnes i fremtiden for å få mere ut av skogene samt hvorledes vi bør stelle oss for å utnytte disse ressurser best mulig, fortrinnsvis uten sløsing, er også av interesse for treteknikken.

1.1 VERDENS SKOGRESSURSER Omkring 30 % av verdens landareal eller ca. 4 milliarder hektar er dekket av skog - i en eller annen form og tilstand og ut fra en gitt definisjon. Bare ca. 65 % av dette areal reg­ nes som "produktivt" i den forstand at det i dag er nyttbart for produksjon av skogsvirke i form ay tømmer. Videre er bare endel av dette areal igjen (anslagsvis ca. U part) under praktisk utnyttelse for uttak av tømmer. Atter er igjen bare en del av dette areal gjort til gjenstand for en eller annen form for skjøtselmessige tiltak (f.eks. planting, veibygging grøfting, kultivering, gjødsling etc.) med sikte på en regulær avkastning. I store deler av ver­ den dreier skogsdriften seg således fortsatt om en ren høstning. Dyrkning av skog (planta­ sjer) - analogt med jordbruket - er bare i sin spede begynnelse (figur 1 1 og 1 2) Graden av "produksjon" og praktisk "tilgjengelighet" med sikte på uttak av tøm­ mer varierer sterkt yerden over. Best er utnyttelsesgraden i Europas skoger, mens skogom­ rådene i Syd-Amenka, Sovjet og Canada bare i begrenset grad utnyttes. Utnyttelsen av de tropiske skoger særlig når vurdert ut fra uttak av tømmer til industriformål - er også svært

1-2

Figur 1.1. Verdens skogomfang = 30 % av verdens landareal (4 Mrd. Ha).

Figur 1.2. Utnyttelsen av verdens skogareal.

1-3

Omfanget av verdens skogarealer og volum av stående skogsvirke for de forskjellige større skogregioner er søkt illustrert i tabell 1.1. Region

Nord-Amerika Syd- og Mellom-Amerika Afrika Europa USSR Asia, Australia, Stillehavsøyer etc. Verden Norge Finland Danmark Sverige

Totalt skogareal (1973)

630 795 800 170 915

"Produktivt" skogareal

Millioner Ha 460 435 310 130 880

Totalt barskogareal

Stående volum pr. Ha gjennomsnitt 1973

Skog i % av landareal %

400 30 2 75 550

m3 93 173 133 94 106

38 47 24 29 34

720

450

75

96

19

4030

2665

1140

110

29

62 77 86 92

27 61 10 57

8.3 22.3 0.42 27.3

6.5 18.7 0.42 23.5

5.3 17.1 0.27 13.6

Tabell 1.1. Verdens skogarealer. (Kilde: Reidar Persson: World Forest Resourses, Skogshbgskolan, Stockholm, 1974)

Tallene i denne tabell må nok taes med en viss reservasjon bl.a. fordi definisjoner og metoder for vurderinger av skogforråd veksler landene imellom. Best er nok data fra indu­ strilandene (Europa, USSR, Nord-Amerika) selv om også disse kan være noe usikre. Allikevel bør tallene kunne fortelle en god del om verdens skogforråd. Vi ser bl.a. flere karakteristiske ulikheter. Mens Asia har omkring 60 % av verdens befolkning har denne verdensdel under 20 % av skogarealene. USSR har ca. 14 av verdens skogareal og bare ca. 1/15 av verdens befolkning. Vi ser at de verdifulle barskogene er sær­ lig begrenset til Nord-Amerika, USSR og Europa. Selv om det er vanskelig nok å skaffe seg en brukbar oversikt over verdens skogare­ al, treforråd og tilstand, er det e»da vanskeligere å skaffe tilveie en oversikt over den årlige tilvekst i skogene. Dette henger jo nært sammen med graden av dyrkning (foryngelse, grøf­ ting, skjøtsel etc.), samtidig som det også påvirkes av graden av rovdrift av skogsvirke som utvilsomt er til stede i deler av verden. Mens det i land med avansert forstvesen, som ek­ sempelvis i Skandinavia, finnes relativt gode tilvekstdata bl.a. gjennom grundige skogstaksermger har vi i en rekke viktige skogregioner verden over tilvekstdata bare i form av grove anslag. Derfor er de tall som forefinnes for årlig tilvekst til verdens skoger sterkt variable. En av de organisasjoner som har søkt å bringe tilveie tall for tilvekster i verdens sko­ ger er Food and Agriculture Organization (FAO). Disse tall er regnet som relativt forsiktige og konservative bl.a. fordi beregningene er basert på uendret praksis hva angår skogskjøtsel og dyrkning landende imellom. Bare små forbedringer i bestrebelsene på å kultivere skogene vil bringe det såkalte balansekvantum (langsiktig balanse mellom tilvekst og ut­ tak) oppover. Her kommer også den økte tilgang på skogplantasjer bl.a. i endel utviklings­ land, som viktige tilskudd som ikke må undervurderes. Vi regner at vi i dag har mellom 2 - 3 /o av skogsarealet i form av slike plantasjer. Disse kan gi opptil 50 ganger den avkastning pr. Ha som man får i gjennomsnittlige barskogområder. Mens vi i våre barskoger må regne med omløpstider på 60 - 90 år, har man i enkelte plantasjer under gunstige forhold omløps­ tider på bare 8-12 år.

1-4

Herav tør det også fremgå hvilke betydelige potensialer som eksisterer for økt utnyt­ telse av skogene som virkesprodusenter. Samtidig som det i mange av verdens beste skog­ områder nok foregår rovdrift, spesielt omkring større befolknings- og industrisentra hvor skogen ofte tilintetgjøres, er det i andre regioner og i lokale områder slik at vi bare utnytter en brøkdel av de produksjonsmuligheter som skogene gir. Dette er et dilemma, statistisk sett også fordi det er vanskelig å kvantifisere tilvekst i verdens skoger. Man vet imidlertid at skogarealet f.eks. i Afrika er på tilbakegang. Bl.a. øker ørkenområdene betenkelig. På den annen side øker både stående tømmervolum og tilveksttallene markert for Europas vedkommende. Her regner man at også skogarealet vil øke. Således er det beregnet at stå­ ende tømmervolum i Europa i løpet av siste 20-års periode har økt med 16 % samtidig som den årlige tilvekst har økt med 20 % slik at den nå er beregnet å være ca. 3.3 m3/Ha og år og anslått å kunne økes ytterligere til ca. 4 m3 pr. Ha og år. Dette har ført til at Europa (eksklu­ sive USSR) som siden 1950 har vært et underskuddsområde på trevirke og treprodukter (til­ svarende til ca. 10 % av totalforbruket) har mulighet for med enda bedre utnyttelse av sko­ gene å bli selvdekket med slike produkter, i hvert fall i større grad enn tilfellet er for en rek­

ke andre viktige råvarer. Totalt sett har imidlertid FAO i sine forskjellige vurderinger over tilveksten i verdens skoger kommet til en total netto tilvekst på mellom 4 og 5 milliarder m3 pr. år. Men det fin­ nes også andre anslag - opptil det dobbelte! Med et uttak for tiden på 3 milliarder m gfr. neste avsnitt) og en jevn årlig stigning, vurderer derfor FAO det slik at verdens uttak av tøm­ mer kan komme til å overstige tilveksten engang omkring år 2000. Dette anslag baserer seg da helt på at dagens skjøtselpraksis vil bli holdt på sitt nåværende nivå og på at prisforho ■ dene for trevirke i relasjon til andre produkter vil forbli relativt konstant etc., etc. Som det vil forståes er det et anslag med mange usikkerhetsmomenter. Det finnes de som mener at det i hvert fall for den del av tømmerressursene som primært går til indu­ strielle formål (bartrevirke) ikke vil bli noen mangelsituasjon i det hele tatt, selv i verdens målestokk. Det er ikke minst oppvurderinger av fremtidige skjøtselmessige tiltak i skogene som ligger til grunn for slike antagelser. Potensialet for økning i tilvekstene er meget bety-

I de vanlige tilvekstverdier som vi her har behandlet siktes det til de egentlige tøm-

merressurser (normalt over 12 cm toppdiameter). Utover dette består imidlertid treet både av rot, grener og krone. I den senere tid har det vært interesse i mange land for å søke å ta med også disse deler av biomassen. Hittil har denne som oftest blitt etterlatt i skogen. Tretopper kvister, barnåler, ja endog stubber er rent forsøksvis blitt fremdrevet i enkelte land (bLa. Finland, Sverige, USSR). Heltreutnyttelse er stikkordet. Nylig er det for Europa (FAO/ECE Timber Committee, Geneve) gjort en kalkyle over de virkespotensialer det her dreier seg om (figur 1.3).

En oversikt over de potensielle kvanta for Europa gir følgende tall:

Tretopper, grener, barnåler, blad

51 mill, m3 fast mål

Røtter, stubber

67 mill, m3

Diverse tap (i dag) ved hugst og transport

17 mill, m3

135 mill, m3 Dette svarer til ca. 30 - 35 % av det tømmerkvantum som i dag fremdrives av

Europa’s skoger.

1-5

TOTAL TRE

Figur 1.3. Heltreutnyttelse.

Det understrekes at dette er potensielle tall. I praksis vil det i første rekke være top­ per og hugsttap som det synes aktuelt å interessere seg for. For disse virkeskategorier er det i første rekke et spørsmål om å finne frem til økonomisk lønnsomme fremdriftsmetoder. Samtidig må man ta med i vurderingene om det ikke ville være bedre om store deler av det­ te virkeskvantum (f.eks. barnåler) blir liggende igjen i skogen og derved bidrar til å holde jordsmonnet i hevd (jfr. senere avsnitt om vekstforhold).

Det er anslått at det finnes ca. 20.000 "tredannende" planter i verden (engelsk: species). Det nøyaktige antall vites knapt bl.a. fordi det fortsatt blir identifisert nye. Fordelin­ gen av treslagene veksler sterkt. I Amasonas-området, Syd-Amerika, antas det å være ca. 5.000 arter. I USA ca. 1.200 og i Europa omkring 60. Heri landet regner vi at vi har ca. 20 vilt­ voksende treslag i våre skoger. Treslagenes art og egenskaper, hvoriblant også de teknolo­ giske, varierer sterkt. Hovedsakelig kan imidlertid treslagene skilles i to hovedgrupper:

1.

Bartrær eller nåletrær (engelsk: conifer woods, ofte også kalt softwoods).

2.

Løvtrær (engelsk: nonconiferous eller boardleaves ofte også kalt hardwoods).

Bartrær eller nåletrær er stort sett de dominerende treslag på den nordlige del av den nordlige halvkule. Den ligger som et belte som strekker seg fra Canada, nordlige del av USA, Skandinavia, Sovjet og hele Sibir. Når det gjelder løvtrevirke, er disse treslag først og fremst dominerende i de tropiske skoger. Disse adskiller seg fra de løvtreslag som forefin­ nes i den tempererte sone verden over. (Figur 1.4.)

1-6

BARSKOGER ggg

SAVANNE- OG STEPPESKOGER

BLANDINGSSKOGER

fffi TROPISKE REGNSKOGER

Figur 1.4. Jordens skogområder.

Innen bartreskogene finnes et betydelig færre antall treslag enn innen løvtreskogene. Der finner vi dessuten bestands-skogbruk med ett eller to treslag (jfr. eksempelvis Skandinavia’s store gran- og furuskoger). Særlig ut fra utnyttelsessynspunkt er naturlig nok skog med ensartet treslag langt å foretrekke. Vi har allerede vært inne på de tildels meget store avkastninger man får ved planting og dyrking av skog i såkalte plantasjer. Dette er i og for seg gammel idé og i prinsippet skil­ ler kanskje ikke dette seg så mye fra den moderne skogsdyrkning man finner i enkelte tradi­ sjonelle skoger med intensiv drift (jfr. bl.a. Danmarks skogsdrift). Planting har imidlertid i senere tid fått økt aktualitet for hurtigvoksende treslag (Eucalyptus og endel spesielle furuarter) hvor man med en omløpstid ned på 8 -12 år kan få frembrakt betydelige volum trevirke egnet for cellulose-og papirfabrikasjon. Ofte er slike plantasjer ("Man-made forests )i re­ aliteten integrert med en industriell anvendelse. Totalt er det anslått at det for tiden finnes i alt noe over 100 - 150 millioner Ha plantasjeskoger, m.a.o. svarende til omkring 2 - 3 % av verdens totale skogareal. Plantasjene er naturligvis anlagt i området hvor vekstforhold er særlig gode. Avkastningen kan da også være svært stor, men også denne veksler betyde­ lig. Tilveksttall pr. år og Ha på 30 - 50 m3 forekommer.

1-7

Som vi har berørt er imidlertid systematisk dyrkning og gjødsling av skoa bare i sin spede begynnelse sett i verdens målestokk. Ja, bare en ?orbedring i relativ!Xmentææ skjøtselmessige tiltak vil bringe balansekvantumet (tilvekst = uttak) oppover i manae av fornmS vlkt'9e sko9d,strik,er- Det er bla- denne utvikling som vil være medbestemmende tilgXTå tievkke6 ' V" Stå °Verfor en k"aPPhetssituaSjOn eller ei når det gjelder Den meget store variasjon verden over i utnyttelsen av skogarelane er generelt sett et karakteristisk trekk i menneskenes bruk av ressurser. Her ligger som vi har vært inne på både store usikkerhetsmomenter og store utfordringer. Bare bruk av rent elementære dyrk^n9sPr*ns|pper vil i mange land bringe det såkalte balansekvantum oppover. Derfor hew nmd ldet er st°re potens,aler for forbedringer. Vi bruker bare en brøkdel av de virkelige produksjonsmuligheter. Dog skal det sies at vi i de nordiske land regner - stort sett - å ha en vår! y .ningt°9 en 90d utnyttelse av våre skoger, men også vi har mulighet for å bringe art balansekvantum oppover (jfr. senere avsnitt om Norges Skogressurser).

°9 S "9

skiøtsp!nnTtan9H hr FA° ' R°ma r°peS det varsku om behovet for en bedre skjøtsel og utnyttelse av verdens skoger, ikke minst de tropiske. Samtidig må det tillegges a andel av skogene i den industrialiserte del av verden, først og fremst i Europa har økt i produksjonsvolum. Her er høstningstanken etterhvert blitt erstattet med dyrkningstanken Her er stikkordet: et bevaringsskogbruk. Om vi kommer til å ha nok trevirke i fremtiden vil derfor være avhengig av om mennene n^i„ar ler°flKT® *" ’ 'dyrke' Sk°9 1 "k® e"ers,ørre Ørad enn vi tar virke ut av skogene. Selv sma forbedringer vil ha sin virkning.

1.2 ANVENDELSE AV VERDENS TREVIRKESRESSURSER • AVVIRKNINGEN Også når det gjelder avvirkningen av tømmer fra verdens skoger, kan statistikken være noe mangelfull. Endel virke utnyttes lokalt uten at uttaket passerer noen form for regi­ strering. Ifølge FAO var det totale uttak av tømmer i 1979 for verden som helhet ca. 3.0 milli­ arder kubikkmeter (regnet som tømmervolum og ikke som trevolum) (tabell 1.2). Uttaket øker med ca. 2 - 3 % hver år. Ser vi på fordelingen av verdens tømmeravvirkning, til de forskjellige hovedanvendelser er det særlig verdt å merke den store anvendelse av tømmer til brenselsformål (52 % i 1979) (se figur 1.5). Det er i første rekke løvtrevirke som er nyttet til brensel og da særlig i utviklingslandene hvor denne anvendelse kan representere 90 % (ofte uøkonomisk an­ vendt). Tømmeret fra bartreskogene er dominerende når det gjelder industrivirke idet det re­ presenterer nærmere 75 % av den totale tømmeravvirkning til industriformål. En medvir­ kende årsak er at store deler av verdens løvtrebestand særlig i de tropiske land - i liten grad er blitt gjort til gjenstand for industriell utnyttelse.

Ellers gjelder her som andre steder at der hvor det er overflod er utnyttelsen lavere enn der hvor man sitter i en mangelsituasjon. Europa med sitt relativt høye forbruk av tre­ virke oppviser derfor en vesentlig bedre utnyttelse av sine skoger pr. arealenhet enn f.eks. i USA og særlig i Canada hvor det fortsatt er store områder som ikke er åpnet for vanlige skogsdrifter idet det ikke ennå har vært presserende behov for disse ressurser.

1-8

Totalt tømmeruttak 1979 mill, m3

Region

Nord-Amerika Syd- og Mellom-Amerika Afrika Europa USSR Asia, Australia, Stillehavsøyer etc.

Verden Norge Finland Danmark Sverige

Totalt uttak av barskog 1979 mill, m3

Uttak av tømmer av barskog pr. år og Ha m3/Ha/år

Andel skog i offentlig eie %

553 308 416 330 361

425 40 12 223 302

1-1 1-6 6.0 3.0 0.6

87 69 40 29 100

1052

192

1-8

56

1-0

75

1-4 2.0 4.5 3.9

20 32

3020 81 43.8 2.1 60.9

1194

7.5 35.3 1-2 52.8

Tabell 1.2. Uttak av verdens skogarealer. (Kilde: FAO: Yearbook of Forest Products 1979, Rome, 1981)

Figur 1.5. Anvendelse av verdens trevirkesressurser (FAO/ECE 1979).

25

1-9

I figur 1.5 legger vi merke til at det virkeskvantum som går til fremstilling av trelast finer etc. - skurtømmeret - i verdensmålestokk representerer den langt vesentlige del av de industrielle tømmerressurser (ca. %). Dette er også den viktigste virkeskategori for skog­ bruket i og med at det er bedre betalt og relativt rimeligere å fremdrive enn det vi kaller "massevirke" (smådimensjonert). Treforedlingsindustrien og plateindustrien som jo i mange land har et betydelig omfang får "førstehåndsretten" til bare ca. 12 % av de totale tømmerressurser. Ut fra et ressurssynspunkt er det her i løpet av de siste 20 - 30 år skjedd en markert og viktig utvikling gjennom en langt bedre råstoffmessig integrering mellom industrigrene ­ ne enn tidligere var tilfellet. Fra mange av skogindustrigrenene - og særlig fra trelast og finérfremsfUing faller endel biprodukter, ofte omkring 50 % av inngående tømmervolum (bakhon, sagflis, fmérkjerner, kapp etc.). Dette er fullt brukbare råstoffkilder for papir og plateindustrien. Vi kommer senere ved flere anledninger tilbake til disse forhold. Her er det nok å registrere at dette gradvis er blitt en ny råstoffkilde for disse viktige industrigre­ ner som har hatt en relativt sterk vekst i senere år. . . 1 ®nkelte vikti9e skogregioner (f.eks. Vestkysten av USA) er denne råstoffkilde nå aktisk blitt den viktigste ja nesten den enerådende råstoffkilde for treforedlings- og pla­ teindustrien. Hvor stor andel disse virkesressurser utgjør i verdensmålestokk kan ikke nøy­ aktig angis, men oversikter (bl.a. fra FAO og ECE-Timber Committee) tyder på at mellom 40 50 /o av hele råstoffkvantumet til disse industrigrupper er biprodukter fra trelast og finérindustn (antydet som 8 - 10 % eller ca. 300 mill, m3 av verdens totale virkeskvantum i figur 1.5) I dag veksler disse andeler landene imellom. I vårt land med en relativt større treforedlingsindustri-andel" enn i de fleste land utgjør naturlig nok også biproduktandeen av slikt råstoff fra trelastindustrien et noe mindre omfang, nemlig omkring 20 % av treforedlings- og plateindustriens totale råstoffbehov. I tabell 1.2 over avkastningen av tømmer fra de forskjellige skogregioner verden over finner vi relativt store differanser i uttak pr. arealenhet. Dette er rimelig idet de naturbetingede forhold selvsagt veksler fra distrikt til distrkt. Dette er nok oftest den viktigste årsak til variasjonene, men intensivitet i skogskjøtsel, foryngelse, markedsforhold etc., gjenspei­ les nok også i disse tall. Mens en av kolonnene i tabell 1.2 gjengir uttak pr. Ha og år i barskogområdene, er i figur 1.6 den relativt betydelige variasjon i tømmeruttak pr. Ha og år fra hele det produktive skogareal i endel distrikter nærmere anskueliggjort. Bemerk særlig den store avkastning i de meget veldrevne danske skogarealer; likeså de store muligheter de egentlige skogplantasjer åpner for økt trevirkestilgang. Her er for Norge, Sverige og Europa stiplet inn de netto tilvekstverdier som man for tiden regner med (FAO - ECE Timber Committee). Vi skal i senere avsnitt nærmere drøfte Norges situasjon, men vi ser at for Sveriges vedkommende regner man nå med at tømmerawirkningen stort sett er i balanse med tilvekstkvantumet. Det samme kan også sies om Finlands situasjon. For Europas vedkommende som helhet (unntatt USSR) er situasjonen den som vi allerede har pekt på at man i siste 20 - 30 år har opplevd en økning både i avvirk­ ning og i beregnet tilvekst. Man regner her i de løpende studier som foretas (FAO og ECETimber Committee: European Timber Trends and Prospects) at den økende tendens vil kun­ ne fortsette i hvert fall frem til år 2000. Det er særlig skogområdene i Øst- og Syd-Europa som vil kunne gi større avkastninger bl.a. på grunn av at det også i disse land nå drives god foryngelse og effektiv forstlig praksis. Det er dette og den stadig bedre råstoffmessige in­ tegrering mellom industrigrenene som har bidratt til at det folkerike og rike Europa stort sett er selvhjulpen med skogindustriprodukter. I dag importeres ganske visst diverse trevirkesprodukter (trelast, cellulose, papir etc.), men det svarer bare til ca. 10 % av totalbehovet

1-10

Figur 1.6. Årlig uttak av tømmer pr. Ha produktivt skogareal.

og er mindre enn hva man tidligere hadde regnet med. På den annen side er totalbehovet for skogindustriprodukter økt også i Europa og de overslag (FAO/ECE s Timber Committee) som er gjort går ut på fortsatt økning i behovet. I dag er Europas (unntatt USSR) forbruk av alle slike produkter når omregnet til råstoffekvivalenter totalt ca. 350 mill, m3 industrielt tømmer hvilket betyr at Europa (eks. USSR) har et forbruk av slike produkter som tilsvarer ca. % av verdensproduksjon av industritømmer hvorav 10 ■ 12 % i importert form, mest fra Nord-Amerika (papir), men også endel fra USSR (trelast). For år 2000 regner de samme or­ ganisasjoner med at forbruket i Europa vil øke ytterligere med 20 - 30 % regnet i tømmervo­ lum, og med tilsvarende økning i import, dog med den mulighet for øye at Europa som nevnt p.g.a. den sterkere tilvekst i egne skoger kan bli "selvhjulpen" i større grad enn antydet. Men her skal man heller ikke se bort fra det andre alternativ, nemlig at den europeiske egenproduksjon av tømmer kan bli mindre enn antatt bl.a. at den forventede bedrede skogskjøtsel med økt foryngelse av skogsarealene skulle svikte. Dette kunne hatil følge at net­ toimporten til Europa vil øke til kanskje nærmere 20 %.

1-11

1.2.1 Verdensproduksjonen av trelast

Mens vi i foregående avsnitt har drøftet utnyttelsen av trevirke generelt, skal vi her se nærmere på trelastproduksjonen som jo er den mest omfangsrike industrielle anvendel­ se av tømmerressursene. Det er derfor et særlig viktig felt for all industriell treteknikk. For 1979 forteller FAO’s statistikk at det ble produsert omkring 450 mill, m3 fordelt på 350 mill, m3 bartre og 100 mill, m3 løvtre. Produksjonen fordeler seg slik på de viktigste kontinenter og land (1979):

Sum mill m3 135 106 90 85

Nord- og Sentral-Amerika USSR Europa (eks. USSR) Asia Sum

416 34

Totalt

450 mill m3

Andre land

Innen Europa produserte de 4 nordiske land i 1979 nærmere 25 mill, m3 (bartre) hvor­ av ca. 11 mill, m3 falt på Sverige. Norge produserte ca. 2.4 mill. m3. Den dominerende plass som Nord-Amerika og USSR representerer i totalbildet er bemerkelsesverdig, særlig sam­ menliknet med "andre land". Nordens produksjonsvolum er meget vesentlig forden euro­ peiske forsyningssituasjonen. Vi merker oss videre at det er trelast av bartre som i det totale bildet er den langt vik­ tigste. Det kan være mange grunner for det. Bl.a. er styrken i forhold til vekt en faktor av be­ tydning. Bartreslagene utmerker seg ellers ved god egnethet til mange forskjellige slutt­ produkter. Ser vi så på det europeiske forbruk av trelast, finner vi at bartrevirket har en enda større betydning (figur 1.7). Behovet er omkring 80 mill, m3 trelast av bartre og 20 mill, m3 løvtre hvorav endel i form av importerte tropiske treslag. Et viktig trekk i dette forbruksmønster er ellers de store årlige variasjoner i de senere år, særlig i forbruket av trelast av bartre. Grunnene til dette er mange, men store årlige svingninger i den europeiske boligbygging (årlige svingninger fra 2.5 mill, til 3.3 mill, bolig­ enheter) er nok en medvirkende årsak idet trelastanvendelsen henger nær sammen med byggebransjens behov som generelt sett er den største avtaker av trelast (i Norge ca. 80 %). Generelt sett regner FAO/ECE i sine anslag over fremtidig trelastbehov med fortsatt stig­ ning.

1-12

Figur 1.7. Forbruket av trelast i Europa (ex USSR) 1960 • 1980 (2000). (Kilde: FAO/ECE)

Men forbruket av trelast henger, som for de fleste andre større produktgrupper, selv­ sagt også sammen med vedkommende lands brutto nasjonalprodukt (BNP). I figur 1.8 er denne sammenheng nærmere angitt pr. innbygger. Vi ser her at sammenhengen er heller dårlig for en rekke europeiske land. Årsaken er nok primært at disse land bare i begrenset grad bygger trehus slik det gjøres bl.a. i Skandinavia og Amerika. Av diagrammet kan vi an­ tagelig også avlese det relativt lave omfang boligbyggingen har hatt i USA i senere år.

1-13

BNP

m3 trelast

Figur 1.8. Forbruk av trelast (1980) i relasjon til brutto nasjonalprodukt (BNP) (1978) pr. innbygger og år i endel land.

1-14

1.3 NORGES SKOG- OG VIRKESRESSURSER Norge har ca. 6 mill. Ha produktivt barskogareal under skoggrensen svarende til om­ kring 20 % av vårt totale landareal. Mens løvskogen og da først og fremst vanlig bjørk fin­ nes over hele landet er barskogen stort sett lokalisert til Østlandsfylkene og Trøndelag. Vurderingene over årlig tilvekst er også for vårt lands vedkommende beheftet med betydelig usikkerhet. Skogdirektoratet anslår imidlertid den totale årlige tilvekst fortiden til ca. 13-15 mill. m3. Man regner at denne med tiden kan økes til 17-20 mill. m3. Det ståen­ de tømmervolum angis vanligvis til å være omkring 500 mill, m3 (tabell 1.3).

Gran (Spruce - picea abies) Furu (Pine - pinus sylvestris) Løvtre (Broadleaves)

Total

Volum mill, m3

Tilvekst mill, m3

250 150 80

7.5 3.4 2.1

ca. 480

ca. 13.0

Tabell 1.3. Stående trevolum og årlig tilvekst i Norge (anslag). Årlig gjennomsnittlig tilvekst: ca. 2 m3 pr. hektar. (Forestry in Norway, Det Norske Skogselskap, 1976.)

Dette er anslag over situasjonen og regnes iblant som konservativt og forsiktig. Så­ ledes er det mulig at det stående trevolum og kanskje særlig den årlige tilvekst er større enn her angitt. Over 80 % av tilveksten gjelder bartrevirke (gran og furu). Av løvtrærne er vanlig bjørk den mest dominerende idet den representerer alene omkring 3A av hele løvtretilveksten. Sammenligner vi tilveksten med avvirkningen finner vi at avvirkningen er lavere, nemlig antagelig omkring 10 mill, m3 hvorav 7 - 9 mill, m3 er industrivirke. M.a.o.: VI hugger 2/3 - % av tilveksten. For løvtreandelen er avvirkningen relativt sett enda mindre. Av vårt in­ dustrivirke regner vi at over 90 % er bartre. Gran representerer dessuten en større del av av­ virkningen enn hva det fremgår av tilvekstandelene. Således regner vi at gran alene svarer til over 70 % av den totale avvirkning. Årsaken til at avvirkningen skiller seg fra tilveksten er mange. Et moment er at aldersfordelingen på vår bartreskog for tiden ikke er helt gun­ stig for et årlig jevnt uttak. Vi har noe for mye såkalt overmoden skog og en god del ung­ skog, mens andelen "mellomvoksen skog" fortsatt er noe mindre enn den burde være ved en jevn årlig tilvekst. En annen årsak finner vi i det forhold at ikke ubetydelig områder i vårt land er lokalisert slik at det med vanlige tømmerfremdriftsmåter ikke lenger lønner seg åta virket ut. M.a.o. vi har en god del såkalte " nullområder" hvor man med dagens teknologi ik­ ke finner det lønnsomt å drive. I mange tilfeller dreier det seg også om dårlig utbygging av skogveinettet. Ser vi på vårt avvirkningskvantum over en årrekke finner vi således at dette har veks­ let sterkt over årene. I de senere år har det sunket 1 - 2 % pr. år, mens det for Europa under ett har økt med et par prosent pr. år. For tiden klarer ikke det norske skogbruk å forsyne vår skogindustri med det råstoff kvantum som industriens kapasitet tilsier. Derfor er Norge et netto importland for rundvirke idet vi år om annet har importert 1 - 3 mill, m3 virke pr. år. Im­ porten dreier seg i første rekke om tømmer og kubb av bartre til treforedlingsindustrien.

1-15

Det er en vedtatt nasjonal målsetting for vårt skogbruk at vi gradvis skal øke avvirk­ ningen av industrivirke slik at dette omkring 1990 når mellom 11 og 13 mill, m3 årlig. Håpet er at vi da skal være selvhjulpen med skog i relasjon til vår industrikapasitet. En rekke tiltak er foreslått for å nå dette mål bl.a. gjennom offentlig støtte til veibygging dyrknmgsmessige tiltak, støtte til økt beplantning og andre skogskjøtselsmessige tiltak Ster­ ke skoglige organisasjoner så vel på statlig hånd som i privat regi skal bidra til dette oq an­ dre formål for ivaretakelse og utvikling av vårt skogbruk. Et ikke uvesentlig tiltak som forlengst er iverksatt er en tvungen avsetning på skogeiers hånd pa 10 % av tømmersalgene. Disse midler skal nyttes til diverse skogskulturarbeider som planting. grøfting, veibygging etc. Av betydning også for utnyttelse av våre skogressurser er eiendomsforholdene Mens skogeiendommene i mange land er på offentlige hender, er de i vårt land vesentliq privateid idet mellom 70 og 80 % av arealet (definisjonsspørsmål) og enda høyere prosent av avvirkningen er privateid. Den gjennomsnittlige årlige tilvekst for bartreskogen på omkring 2 m3 pr. hektar dek­ ker over en meget betydelig variasjon fra område til område. Barskogen oppdeles i takst-oq i vurdermgsmessig henseende i 5 klasser - såkalte bonitetsklasser - svarende til vekstfor­ holdene I beste klasse - såkalt bonitetsklasse 1 - regner man for bartre at den potensielle tilvekst kan være så høyt som 9 m3 pr. hektar med en omløpstid på vel 60 år mot ellers om­ kring 80-100 ar. Det totale areal i denne bonitetsklasse er imidlertid bare omkrinq 4 % av skogarealet. a Generelt er våre barskoger kvalitetsmessig sett sterkt vekslende ofte innenfor me­ get sma omrader. Det er mye blandet skog i både i alder og treslag (gran og furu). En økt planting av trær i foryngelsesfeltene bidrar etterhvert til mer ensartethet. Mens vi har et 20 tall treslag i våre skoger er det for de praktiske utnyttelsesformål 3 treslag som betyr noe, nemlig gran (picea abies), furu (pinus sylvestris) og bjørk (betula) Regner vi i avvirkning utgjør disse 3 treslag over 95 % av vårt lands egne trevirkesressurser Av andre treslag som dels vokser mere lokalt og der har en viss betydning skal nevnes osp eik og or. Disse antar man har en total årlig tilvekst på 0.4 mill. m3. For vanlig industriell ut­ nyttelse er det allikevel våre to bartreslag som vi normalt tenker på og det er disse vi i det vesentlige kommer til å beskjeftige oss med her. Når man taler om trelastindustrien er det skur og høvlmg etc. av disse to treslag man sikter til. Gran er av disse i vårt land igjen den viktigste. Den strekker seg over hele det østlige Skandinavia, Finland og Sovjetsamveldet til Ural. Den er normalt hogstmoden etter 50 -100 år. På grunn av lange gjennomsnittlige fiberlengder (3 - 5 mm), er gran meget godt egnet til mange industrielle formål (bl.a. til papirfremsti11ing når styrken er avgjørende). Tørrvolumvekten er gjennomsnittlig ca. 430 kg tørrstoff pr. m3 tørr ved med variasjoner fra 300 - 550 kg. Under vanlig gode forhold er grantreet ca. 30 meter høyt (maksimalt målt her i landet ca. 45 m). Veden kjennetegnes ved svak gul­ hvit farge og at kjerneveden er fargeløs og vanskelig kan skilles fra yten med blotte øye (se senere under trevirkets oppbygging). Et vesentlig punkt fra utnyttelsessynspunkt er at gran ikke lar seg trykkimpregnere ved vanlige midler. Gran er lett å bearbeide selv om den har re­ lativt hårde kvister. Furua har en enda større utbredelse så vel i vårt land som i Europa for øvrig Den strekker seg overtil Sibir og i vårt land helt til Pasvik. Den er et nøysomt treslag som klarer seg godt på mager tørr jord. Den betyr andelsmessig mere i svensk og finsk skogbruk enn i norsk Trehøyder på 30 - 40 m er kjent. Fiberkvaliteten kan praktisk talt sidestilles med gran. Volumvekten er ofte noe høyere nemlig i gjennomsnitt ca. 490 kg tørrstoff pr. m3 (vari­ asjon: 320-650 kg). Dette resulterer også i noe høyere styrkeegenskaper enn for gran når sett som gjennomsnitt. Kjerneveden skiller seg skarpt fra yteveden ved rødbrun farge. Yte-

1-16

veden av furu lar seg impregnere samtidig som kjerneveden har iboende god naturlig varig­ het (harpiksholdig) Furutømmer har den svakhet at det under "gunstige" betingelser kan bli angrepet av blåvedsopper som forårsaker fargeskader som ofte regnes som en vi rkesfei I (Se S

Hogst og fremdrift av gran og furu skjer nå vanligvis adskilt. Så også skuren, men

det hender fortsatt at de fremdrives felles og blir skilt først ved foredlingen. Bjørk vokser over hele landet. Det finnes flere arter men det er stort sett 2 arter som betvr noe i vårt land. Lavlandsbjørk, også kalt hengebjørk (Betula verrucosa) strekker seg til Nord-Trøndelag mens vanlig bjørk (Betula odorata) finnes over hele landet. Bjørk er sær­ lig utbredt i våre nordlige fylker og på Vestlandet. Man regner 25 % av skogarealet som bjørkeskog. I Finnmark og Troms er andelen 75 % men da selvsagt dels med meget Iden tdvekst. Bjørka er meget hårdfør og finnes derfor høyt til fjells. Selve trevirket i de to b ø ketreslag er teknologisk sett meget like. Bjørka har større volumvekt enn vare bartræn gjen­ nomsnitt regner man med en volumvekt på omkring 600 kg. tørrstoff pr m> 450 kg til 800 kg) Fiberlengden er kortere enn for gran og furu nemlig ca. 1 -1.5 mm Fmland hvor man har store og kvalitetsmessig sett bedre bjørkebestand enn hos oss, nyttes bjørk bl.a. tilf • nérfremstilling. Hos oss har bjørk nå fått noe anvendelse i treforedlingsindustrien, og sær­ lig i sponplateindustrien. Bjørkevirke nyttes ellers til en lang rekke formål. Det var-særhg tidligere et meget brukt treslag i møbel- og diverse trevarefremstilling. Bjørk er vårt viktig­ ste vedbrensel. Bjørk lar seg trykkimpregnere men har ellers relativt begrenset varighet. Den nyttes lite i bygningsindustrien, men her burde det være mulighet for utvidet anvendelse.

1.4 ANVENDELSE AV NORGES SKOGRESSURSER Sammenholdt med anvendelsen er verdens skogressurser som angitt foran er vår anvendelse vesensforskjellig. I figur 1.9 som er å betrakte som et slags gjennomsnitt or-de senere år er det nok noen usikkerhet når det gjelder anvendelsen av trevirke til brensel. Her må vi regne med at det er noe som ikke blir registrert. Det kan derfor kanskje være noe høy­ ere enn her angitt, men ikke på noen måte andelsmessig så høyt som for verdens skog­ ressurser Vi ser også at anvendelsen av tømmer (i første hånd) til treforedlingsindustrien (cellulose, tremasse, sponplater og fiberplater) er større enn for verdensgjennomsnittet. Her er vi relativt sett blant verdens ledende når det gjelder den andel av tømmerrressursene som i "første hånd" går til disse industrigrupper. Ja, så stor er treforedlingsindustrien (re­ lativt sett) at det vesentlig er den som importerer 1 - 3 mill, m3 tømmer hvert år (fra Sverige, Finland USA etc.) avhengig av markedsforholdene. På denne måte har Norge vært blant de ledende tømmerimporterende land i Europa. (Importtallene er ikke medregnet i oversikten i f'9Ur 1 Også for vårt land er det meget god råstoffmessig integrering mellom trelastindu-

strien og de øvrige industrigrener. Mesteparten av bakhon, kapp etc. går nå i form av flishakk" til celluloseindustrien. Noe går også til wallboard (som aksepterer noe bark) og ti sponplateindustrien som for øvrig også anvender endel kutterflis fra høvlenene. Hver av/de to plateindustriene har et årlig totalbehov for råstoff på ca. 0.4 mill, m Særlig ®P°nP'^e dustrien anvender noe løvtrevirke (dels av middels og mindre god kvalitet). Ca. 80 /o a wallboard-industriens virkesbehov er bakhon og kapp etc. fra trelastindustnen. Vi regner at trelastindustnen hvert år overtar ca. 4.5 - 5 mill, m3 skurtømmer som er det kvalitetsmessig beste og dyreste av de vanlige tømmerkvanta.

1-17

Figur 1.9. Anvendelse av Norges egen tømmertilgang.

1.5 FREMDRIFTSMETODER FOR VÅRE VIRKESRESSURSER Med vårt lands topografi blir fremdrift av tømmer fra stubbe til vei ofte meget problemat|sk og kostbar. Bare for ca. 20 år siden var fremdriften fra skogen med hest og slede vinterstid den alt overveiende driftsform. Nå er mekaniseringen nesten enerådende. Vi har fått terrenggående traktorer foruten vanlige traktorer, noe som har vært nødvendig bl a i oq med økningen i arbeidslønningene. Som følge av dette har produktiviteten ved hogst og remdnft (til vei) blitt stadig bedre. I 1950 regnet man i gjennomsnitt omkring 0.8 til 1 dags­ verk pr. m tømmer, mens det tilsvarende tall i 1970 var omkring % dagsverk pr. m3 omenn med store variasjoner. Målet er å halvere dette ytterligere til 1/8 dagsverk pr. m3. Dette kan bare oppnås gjennom en sterk mekanisering av hele tømmerdriften. Selve hogsten foregår nå i det vesentlige med motorsager. Barking av tømmeret gjø­ res nå for det meste på industritomtene.

1-18

Kostnadene for fremdrift varierer naturligvis meget sterkt i et land med så forskjelli­ ge terrengforhold som vårt. "Nullområdene" er mange, og de forekommer^sær ig| i forbin­ delse med bratt terreng. Gjennomsnittlig var utgifter ved hogst og fremdrift av tømmer på mellom 40 ■ 50 kr. i 1973 (jfr. Statistisk Årbok 1975, s. 101). Senere har selvsagt kostnadene økt men relativt til andre kostander etc. er disse nok av samme størrelsesorden. Når det gjelder selve skogsdriften ble såkalt 'plukkhogsf tidligere benyttet dvs. at den såkalte tynning skjedde av at grovere dimensjoner etter hvert ble tatt ut. Skogbestanden kom derved til å inneholde alle aldersklasser. I dag søker skogbruket gradvis å gå over til bestandskog med ensartet alderstrinn. ^kriiut fnr For å kunne karakterisere skogen ut fra hogstsynspunkt, har mani skogbruket for øvrig innført begrepet hogstklasser fra I - V. Hogstklasse I er skog under foryngelse mens hogstklasse V er gammel hogstmoden skog hvor årlig tilvekst er mindre enn 9jen"°™ sn ittstil veksten for bestanden. Landskogstakseringen viser at en stor del av vår hogstmod-

ne skog nå finnes i avsidesliggende strøk. Tidligere var fløting av tømmeret en vanlig transportform. I dag er biltransport det dominerende både i skogen og på det offentlige veinett. Meget store st^kn,nøer skogsveier for bil og traktorer er etter hvert blitt bygget ofte med offentlig støtte Heldigvis er mesteparten av vår barskog lokalisert på Østlandet hvor de topografiske forhold er så no­ enlunde brukbare for anlegg av et skoglig veinett. Man regner allikevel med alca 25 /. den hogstmodne kubikkmasse i dag står i terreng som er så vanskelig og bratt at et vinsj eller endog et taubanesystem for fremdrift fra stubben til vei kan komme på tale som den namrtige fremdriftsmåte Dette er dog dyre systemer. Taubanesystemet er dessuteri an beidsintensivt. Resultatet er at det er nettopp denne skogen som ofte blir stående uten hogst og foryngelse. Fordelingen av vårt lands skogareal på ulike t^TTlnTmutVfor figur 1.10. Her gjengis også omtrentlig kostnader slik de er beregnet av Norsk Institutt for

Skogforskning (NISK) i 1970.

TAUBANETERRENG

AVVIRKNINGS- Å KOSTNAD I 140(Nkr/m3) 120-

I I I

100-

80-

_____ ' [midlere

ixXXXXX»(xT

60-

xxxxxxxxxxxxxxx 40 200

TRAKTORTERRENG

,25

,5

}V|NSJ. lVINSJ-

AVVIRKNINGSKOST

j I | i

{TERRENG Jterreng { ! I L_______ U----------/5 1 ANDEL AV SKOGAREALET

Figur 1.10. Fordeling av skogarealer på ulike terrengtyper og overslag over kostnader (1970) ifølge NISK.

1-19

Selvsagt er avvirkningskostnadene også avhengig av tømmerdimensjon Dette fremgår bl.a. av en svensk undersøkelse fra 1967 (Kungliga Skogsstyrelsen). Dette forteller særlig hvor kostbart awirkningsutgiftene blir for tynningsvirke etc. under 10 cm diameter (figur 1.11), som normalt vil gå til treforedlingsindustrien. Metoder for hogst og transport kan også inndeles etter graden av oppdeling og "ferdigstillelse" av tømmeret i skogen. Med moderne mekanisk driftsteknikk er det iblant reonet som økonomisk fordelaktig å overføre både kvisting og kapping (aptering - se senere) til samletermmaler eller ved industrien. Av de tre metoder (figur 1.12) er nok sortimentshogsten fortsatt den mest vanlige hos oss og den fremfor alt tradisjonelle metode. Her er det hoggeren som måler og kapper stammene og derved bestemmer hva som skal gå til skurtømmer og hva som skal gå til massevirke (topper og kvalitetsmessig mindreverdig tøm­ mer). Ved stammehogst blir treet felt og kvistet og toppkappet mens selve oppdelingen (bl.a. mellom skurtømmer og massevirke) da gjøres senere. Heltrehogst har bare i begren­ set grad hittil blitt nyttet her i landet. Et av problemene med stamme- og heltrehogst er at vårt veinett ikke aksepterer de lange tømmerlengder (normalt 18 meter vogntog). Mange røster hevder seg mot heltrehogsten også fordi skogbunnen derved går glipp av gjødselsverdien av kvist og bar. På den annen side får man, som nevnt foran, derved me­ re virkesressurser ut fra skogen.

Figur 1.11. Avvirkningskostnader (Sverige 1967) som funksjon av tømmerdimensjon. (Kilde: Skogstyrelsen, Stockholm)

1-22

1.6 MÅLINGS- OG OMSETNINGSFORMER FOR SKURTØMMER I og med at tømmer oftest er gjenstand for et eierskifte er bestemmelser om målinoen viktig Med måling menes vanligvis både en kvantumsmessig og kvalitetsmessig astsettelse Målings- og omsetningsformene for tømmer varierer betydelig landene imellom ja oftelnnen et og samme land. For skurtømmer (dvs. det som pr. definisjon skal gå ti

skjæring av planker og bord etc.) praktiseres i de fleste land volummåling, så meget me som oroduktet - planker og bord - omsettes etter volum. , P En helt nøyaktig volumfastsettelse av tømmerstokk er i praksis så godt som ugjørlig med de store individuelle variasjoner som eksisterer. En eller annen form for representativ målemetode blir derfor i praksis omvendt. I Amerika og Canada praktiseres eksempelvis en måling som tar sikte på å angi andel forventet skurlastkvantum etter en på forhand def inert skuruttaksmetode. I Sverige praktiseres bl.a. i Norrland rett og slett en toppsyhndermåling. I vårt land nyttes en målemetode for skurtømmer som baserer seg på måling av toppdiametereri på 'fallende kant" (dvs. vanligvis største diameter) og en forutsatt jevn konisk avsmalninq på 1 cm i diameter pr. meter lengde av stokken. . ...... Av dette vil fremgå at man ved sammenligning av tømmerkvanta mnmalt i forskje ge land må ta hensyn til målemetode. , . .. I vårt og en del andre land er måling av tømmer en offentlig sak. Dette for a sikre nøytral upartisk bedømmelse. Målinger utføres av offentlig godkjent tømmermålmgsfore-

ning med representanter for kjøper og selgergruppene eller organisasjonene. Tømmermålingsforeninger ble her i landet opprettet første gang i 1909* Vi f.kk egen lov om tømmermåling i 1928. Denne er senere endret i og med lov av 4. juni 1965 om måling av skogsvirke og skurlast. (Formål: "Å fremme en betryggende, ensartet og rasjonell må­ ling av9skogsvirke og skurlast".) Målingene skal omfatte alt salgstømmer til industrielt bruk, hugget her i landet. Skurtømmeret deles i tre hovedklasser.

1.

2. 3.

Spesial (bare rotstokker av furu) Prima Sekunda

Den generelle bestemmelsen setter krav til hvorledes tømmeret skal se ut (godt.kvis­ tet jevnt kappet og forsvarlig behandlet). Råttent tømmer skal være kappet ti frisk ved (bultet) dersom det skal leveres i kvalitetsklassene spesial og prima. De ,ore^"'5® kva''_ tetsklasser er bestemt ut fra andel synlige kvister, størrelsen ogI arten av ^Xkk åreventuelle krokethet, råte, tennar (se avsnittet om trevirkes oppbygging), tørkesprekk, år ringbredde etc. Nærmere om reglene fremgår av de detaljerte måleregelbestemmelser. Ved målinoen skilles det mellom gran og furu. Når^det gjelder tømmerdimensjoner, er minste toppmål normalt 12 cm i diameter og størst er 40 cm (målt innenfor bark og bast) og med en cm som måleenhet (2 cm s enhet over 30 cm) Skurtømmer skal normalt leveres i lengder mellom 3.5 og 6 m og måles i intervZr som bestemt av Landbruksdepartementet (i drlftssesongen 1976/77 er enheten 0.5 m

= hm vXmeXstemmes ut fra måling av toppdiameter (måles ca. 10 cm fra topp ogI med

nedslag til nærmeste cm) og lengde (lengden måles og avmerkes normalt påstokk»i av huaoeren og den offentlige måler kontrollerer lengden hvis han finner grunn til tvil). Volu met blir så å beregne ved å anta en jevn avsmalning på stokken på en cm pr. løpendei merte tømmerlengde. En sylinderberegning foretas ut fra det tenkte mld X ° node som Inm kommer (foretas i dag v.hj.a. datamaskin og stykklister med d.ameter og lengde som

1-23

gang). Nå er det for skurtømmer imidlertid ikke ensartet pris pr. m3 for de ulike dimensjo­ ner. Alt etter omsetningsverdien av forutsatt skuruttak søker man å preferere visse dimen­ sjoner. Dessuten øker uttaket av planker og bord relativt sett med økende tømmerdiameter. Ved beregning av prisene for skurtømmer er det derfor utarbeidet en prisforholdstabell som danner et slags grunnprissystem. Også denne er fastsatt av departementet. For se­ songen 1977/78 var den for vanlig topmålt skurtømmer av gran og furu (oppført som kr/m3) som vist i tabell 1.4. De enhetspristall som gis i henhold til denne tabell må imidlertid ikke oppfattes som den virkelige pris mellom kjøper og selger av skurtømmer. Disse avtales hvert år gjennom forhandlinger mellom de store kjøper- og selgerorganisasjonene, hvilket for skurtømmerets vedkommende er Norges Skogeierforbund og Trelastindustriens Sentralforbund. Disse for­ handlinger som således dreier seg om meget store beløp, fastsetter bl.a. tillegg eventuelt fradrag i forhold til denne prisforholdstabellen. For driftssesongen 1977/78 var således par­ tene enige om følgende pristillegg til den vedtatte prisforholdstabell i %:

Spesial Prima Sekunda

D.kl.

Klassegrenser

Furu + 177.5 % + 127.5 % + 97.5 %

Gran + 112.5 % + 97.5 %

________________ Lengde (dm) 35 bg 40 45 mindre

50 og større

12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

12.0-12.9 13.0-13.9 14.0-14.9 15.0-15.9 16.0-16.9 17.0-17.9 18.0-18.9 19.0-19.9 20.0-20.9 21.0-21.9 22.0-22.9 23.0-23.9 24.0-24.9 25.0-25.9 26.0-26.9 27.0-27.9 28.0-28.9 29.0-29.9

77.5 79.5 81.5 83.5 85.5 87.0 88.5 90.0 91.5 93.0 94.5 95.5 96.5 97.5 98.5 99.0 99.5 100.0

80.0 82.0 84.0 86.0 88.0 89.5 91.0 92.5 94.0 95.5 97.0 98.0 99.0 100.0 101.0 101.5 102.0 102.5

85.0 87.0 89.0 91.0 93.0 94.5 96.0 97.5 99.0 100.5 102.0 103.0 104.0 105.0 106.0 106.5 107.0 107.5

90.0 92.0 94.0 96.0 98.0 99.5 101.0 102.5 104.0 105.0 107.0 108.0 109.0 110.0 111.0 111.5 112.0 112.5

30 32 34 36 38 og større

30.0-31.9 32.0-33.9 34.0-35.9 36.0-37.9

100.5 101.0 101.5 102.0

103.0 103.5 104.0 104.5

108.0 108.5 109.0 109.5

113.0 113.5 114.0 114.5

38.0-39.9

102.5

105.0

110.0

115.0

Tabell 1.4. Prisforholdstabell for toppmålt skurtømmer av gran og furu av(1.8 ■ 1977.) Tabellverdien angir dimensjonenes relative verdier i kr/m3 midtmålt kubikkmasse et ter dimensjonsklassens midtdlameter o8 forutsatt avsmalning 1 cm/m kUb'kkmaSSe et

1-26

Ser man fremover er det meget tenkelig at man vil komme frem til metoder som i større eller mindre grad også kan registrere tømmerets kvalitet med tilstrekkelig grad av nøyaktighet. Her er det foruten stokkens retthet, avsmaling, ovalitet også de egentlige kvalitetsegenskaper som densitet, kvistandel, sprekkdannelse etc. som er avgjørende. Utstyr for gjennomlysning av tømmeret (røntgen etc.) er således utviklet for slike formål. Det har vist seg lovende og regnes som brukbart i hvert fall som hjelpemiddel til å vurdere stokkens kvalitet (figur 1.17). Foreløpig er det dog en relativ kostbar metode.

STRÅLEKILDE

Figur 1.17. Eksempel på metode for diménsjons- og kvalitetsestemmelse av tømmer­ stokken ved gjennomlysning (røntgen eller lignende). (Kilde: Svenska Tråforskningsinstitutet og Tekniska Rontgencentralen AB)

1-27

I den senere tid er spørsmålet om transport av hele stammer frem til målested even­ tuelt til sagbrukstomt blitt mer aktualisert. Grunnen er at man her kan foreta en bedre vur­ dering av hele stokken for således å kappe den i de ønskede lengder og fordele stammens innhold på en hensiktsmessig måte mellom skurstokker og såkalt midtmålt virke (massevirke) også ofte kalt "slip", eventuelt kubb for bruk i treforedlingsindustrien (figur 1.18). For slike hele stammer er det nå utarbeidet regler idet også disse er underlagt of­ fentlig måling. Et vesentlig problem med hele stammer er at transporten på vårt veinett som nevnt setter begrensninger. Selv om de målemetoder som foran er nevnt kan regnes som de vanlige, finnes det en rekke spesialbestemmelser likesom målingen er under stadig vurdering i takt med utvik­ lingen i hele fremdriftsapparatet for tømmer.

Figur 1.18. Eksempel på kapping av trestamme.

Aptering er et ord man ofte støter på. I praksis betyr det å avgjøre hvordan en stam­ me skal kappes til de forskjellige sortimenter. Vanligvis utføres dette av huggeren selv og det forutsetter kunnskap om de forskjellige sortimenters krav til kvalitet og dimensjon. (I og med at det er toppmålet som er avgjørende vil man naturligvis forvente åt eieren (selge­ ren) apterer slik at han, maksimerer sitt utbytte!) Her kommer som vi forstår av det foregå­ ende både kvalitets- og kvantumsbetraktninger inn i bildet. Ved at målereglene er basert på 1 cm avsmalning av diameteren pr. 1 m av stokken, vil den virkelige avsmalning her komme inn. Denne kan variere ganske betraktelig fra eksempelvis 0.5 cm pr. meter til 1.5 cm pr. me­ ter. Stor avsmalning kunne derfor gjøre det aktuelt å selge og nytte kortest mulig lengde (se figur 1.19). Disse tre stokker vil målingsmessig ha samme volum (0.271 m3 som for stokk nr. 1). Det virkelige volum for stokk nr. 2 og 3 vil være henholdsvis 0.239 m3 og 0.306 m3. På den annen side har avsmalningen vanligvis også en kvalitetsmessig side idet stor avsmalning som regel betyr mye kvist og dermed lavere kvalitet enn slankt tømmer med liten avsmalning. Det bør i denne forbindelse også erindres at tømmerstokken nor­ malt ikke har jevn avsmalning men at denne er størst mot toppen og minst mot roten. Apteringen er den første prosess i utnyttelsen av tømmeret og det er utvilsomt slik at allerede på dette tidspunkt kan man "kappe bort" store beløp ved feilaktig aptering - store beløp både sett fra kjøper og selgers synspunkt. Man står her overfor en optimaliseringsoppgave som er betydelig lettere å gjøre på papiret enn i praksis!

1-30

Vannfordampning

Produksjon av byggestoffer

KRONE

Karbondioksyd

Oxygen Byggestoffer fordeles nedover fra bladene

STAMME

Kambium Vann og mineralsalter suges oppover til bladene

Kjerneved, ute av funskjon ROT Vann og mineralsalter absorberes av røftene

Figur 1.20. Treets inndeling og funksjoner, skjematisk fremstilt. (Kilde: M. Foslie) På den annen side har vi også treslag som tåler stor variasjon i temperaturen og stor kulde med relativt små krav i nedbørsmengde. (Eksempelvis sibirsk lerk.) I vårt land er det oftest temperaturen som er minimumsfaktoren blant klimatiske vekstfaktorer (bl.a. for spireevnen ved nyplantninger). Her er det nødvendig å ha tilstrekke­ lig høy temperatur over tilstrekkelig lang tid for overhode å få frøet til å spire. På Østlandet kan det fra tid til annen være fuktighet det er snaut med og nyplantningene som ikke kan hjelpe seg med opplagsnæring, kan tørke ut. De enkelte treslag setter ellers ulike krav til temperaturforholdene. Treslag som eik, ask, lønn og lind trenger mye varme, mens vanlig bjørk, or, hegg, rogn og osp greier seg med mindre varme. For vanlig gran og furu er rikelig fuktighet viktigere enn varme. Fuktig­ het og temperatur påvirker både høydéveksten og diameterveksten hos trærne. Temperatu­ ren har ellers stor betydning for blomstring og frøsetting. En rik og god vekstsesong vil gi mange blomsterknopper som i sin tur vil gi grunnlag for en rik blomstring året etter. Lyset er som nevnt den energikilde som setter cellene i stand til å danne nye bygge­ stoffer ved fotosyntese. Dette er derfor i seg selv en helt vesentlig vekstfaktor. Også her er det meget stor variasjon mellom de forskjellige treslag. Det er viktig å merke seg at vanlig furu er langt mere lyskrevende enn vanlig gran. Videre at unge trær har mindre lyskrav enn

eldre.

Blant edafiske vekstfaktorer er humusdekket meget viktig. Humusdekket har sin opprinnelse i strø fra trær og planter og er mer eller mindre forråtnede planterester. Om­ dannelsen til organiske stoffer som igjen blir tilgjengelig for plantene foregår ved sopper

1-31

og mikroorganismer i skogbrunnen. Det er temmelig store mengder mineraler og nærings­ stoffer som blir tilført planter og trær ved omsetning av forråtnede plantedeler; inklusiv av­ fall etter hogst. Derfor er det betenkelig å ta dette ut av skogen og erstatte det med kunsti­ ge gjødningsstoffer. Det er således regnet ut at avfallet etter en snauhogst av et 60-årig granbestand tilsvarer en gjødsling pr. dekar med ca.

52 6.8 11 75

kg kg kg kg

kalksteinmel kali (40 %) superfosfat kalksalpeter

Man har riktignok på forsøksfelter konstatert at gjødsling med nitrogen, dels også med fosfor og kalium, under visse forhold har kunnet gi tildels betydelige tilvekstøkninger. Ingen har imidlertid ennå noen oversikt over om det på lang sikt kan oppstå negative virkninger av betydning for mikrobiologien i humusdekket ved nokså ensidig å holde seg til kunstig gjødsling alene. Selv om det ikke er lett nøyaktig å identifisere de enkelte vekstfaktorers påvirkning, er det vanlig å studere den samlede virkning av vekstfaktorene ved den produserte stammemasse man finner på vedkommende sted. Begrepet "bonitet", som tidligere er nevnt, er således et vanlig nyttet uttrykk for vedkommende voksesteds evne til å produsere trær. Be­ grepet betegner en samlet vurdering av alle edafiske vekstforhold. Selve treet er sammensatt av små celler (hos våre nåletrær ca. 3 - 5 mm lange og ca. 0.03 mm i tverrmål). Når cellene er utvokst til den størrelse de skal ha, vil de fleste av dem dø og vi får da bare en fast cellevegg omkring et hulrom (se senere under trevirkeslæren). Populært kan man tenke seg den som et lukket rør. De tjener da som transportbaner for vann og byggestoffer. Det dannes stadig nye celler, - og treet vokser. Denne veksten fore­ går hos oss bare i den varme årstid, mens treet om vinteren har en hvileperiode. Treets før­ ste spire som vokser opp fra frøet, vil avslutte vekstsesongen ved at det i enden dannes en endeknopp og 4 - 6 sideknopper som skal ligge klar til å starte veksten neste år (figur 1.21). Endeknoppen vokser oppover og danner en forlengelse av treet, mens sideknoppene danner grener. Hvert av disse skudd vil så igjen avslutte veksten ved å danne et endeskudd og noen sideskudd. Og slik fortsetter veksten med en stadig ny forgrening. Ser vi på hele skogsbestandens vekst (figur 1.22) over en omløpsperiode finner vi her -som ellers i naturen - at den årlige tilvekst varierer betydelig i løpet av perioden. Den neder­ ste kurven gir middeltilveksten. Den kulminerer ved 90 år for denne boniteten, og da lønner det seg å forynge betanden hvis vi vil ha størst mulig volumproduksjon på arealet. Den øverste kurve viser tilveksten det enkelte år ("årlig løpende tilvekst") og krysser kurven for middeltilveksten i kulminiasjonspunktet for denne. På dette tidspunkt - i dette tilfelle ved ca. 90 år - er tilveksten pr. år sunket så meget at den er mindre enn middeltilveksten, og får treet leve videre vil altså den midlere årlige til­ vekst bli redusert. Ved produksjon av størst mulig volum på kortest mulig tid vil derfor treet være hogstmodent ved dette skjæringspunkt. For enkelte særlig gode skogsboniteter og spesielle sortimenter der store dimensjoner blir særlig godt betalt, f.eks. finértømmer, kan det imidlertid lønne seg å la treet bli stående enda en tid, fordi en får en "verditilvekst";som oppveier reduksjonen i "volumtilvekst. Dette er en vanskelig avgjørel­ se som er mere aktuell for andre treslag og skogforhold enn våre. Her skal dog tillegges at selv om skogbruket og trebransjer i de fleste land selger sitt virke på volumbasis, har tørrstoffinnholdet - målt på vektbasis - etterhvert fått noe stør­ re betydning. Blant annet i plantasjeskogene taler man således i dag ofte om tørrstoffproduksjon pr. arealenhet som det viktigste kriterium. En viss modifikasjon av begrepet om­ løpstid, regnet ensidig volummessig, holder derfor her på å vokse seg frem.

2-1

2. TREVIRKESLÆRE (MATERIALLÆRE) TREVIRKETS FUKTIGHETSMEKANIKK OG STYRKEFORHOLD

Trevirke er som all annen «substans», kjemisk sett bygget opp av molekyler og ato­ mer. Det er i første rekke kullvannstoffer med «lange» molekylkjeder som preger trevirkets kjemi. Carbon (C), oksygen (O2) og hydrogen (H2) er derfor de viktigste grunnstoffer i tre. Viktigere enn den rent kjemiske sammensetning er imidlertid «sammenbindingen» av molekylkjedene som gjennom mange faser danner de karakteristiske fibre. Disse kan vi betegne som et viktig makroskopisk element i alt trevirke. For vår gran og furu er største­ parten av disse fiberenhetene som foran nevnt, omkring 3 - 5 mm lange og med «tverrmål» på ca. 0.03 mm med store variasjoner. Det er disse fiberenheter som utnyttes i papirfremstilling. I naturlig tilstand er de «sammenkittet» med hverandre. De har noe ulike former bå­ de mellom og innen treslagene. Dette gjør at trevirket har den varierende struktur som vi kan se med det blotte øye. Det er også fiberen - ofte kalt cellen - som for de fleste prak­ tiske anvendelser gir trevirket dets «egenskaper». Derfor er det naturlig å vie studiet av tre­ virket ut fra fiberstrukturen spesiell oppmerksomhet. Her finner vi nøkkelen til trevirkets egentlige oppbygging og dermed dets anvendelse. Tar vi utgangspunkt i et snitt av en trestamme, finner vi at trevirket er heterogent, og at «heterogeniteten» er forskjellig i de tre hovedplan (tverrsnitt, tangentialsnitt og radialsnitt), slik det fremgår av figur 2.1. Derfor er det vanlig at studier over trevirkets teknologi, bl.a. styrkeegenskaper, refe­ reres til disse tre snittretninger, nemlig:

1. 2. 3.

Tverrsnitt (loddrett på stammens retning) Radialsnitt (gjennom margen på tvers av årringene) Tangentialsnitt (langs årringene)

VI vil lett se at trevirke består av et gigantisk «rørsystem» med mere eller mindre langstrakte celler. De fleste cellene ligger med lengderetningen samme veg som treets lengde Når cellene er utvokst til den størrelse de skal ha, vil de fleste av dem dø. De tjener da bare som transportbaner for vann. Noen få celler har oppgaver med transport og lagring av bygge-

2-2

Figur 2.1. Skjematisk snitt av en bartrestamme.

stoffer dannet i bladene og med utskilling av avfallsstoffer. Dette krever at de beholder sitt

levende innhold, og de ligger som særskilte baner i treet. En skjematisk fremstilling av hvorledes de ferdige byggestoffer som dannes i kro­ nen i form av sukkerløsninger transporteres nedover i treet mens vanntransporten oppover, fremgår skjematisk av figur 2.2 Det er bare i selve kambiet, i de ytterste deler av trestammen like innenfor bark og bast at trestammens tykkelsestilvekst finner sted. Det er her vi finner de delingsdyktige, «levende», celler som gjør at treet vokser. Det er således her vi finner de «aktive» celler. De må oppfattes som selvstendige enheter med cellekjerne og levende innhold (protoplasma), som setter dem i stand til å vokse og bygge ut celleveggtykkelsen. Det er for bartre bare 3 4 % av cellene som er «levende». Man er av den oppfatning at alle celler i kambiet er så godt som ensartede, og at det er påvirkninger etter adskillelsen som avgjør hvilke formål de skal tjene, og dermed hvilken form og størrelse de skal ha. Man mener at delingen av en celle normalt krever ca. 48 timer når de nødvendige vekstbetingelser er til stede, og at antal­ let «datterceller» dermed begrenses i forhold til vekstsesongens lengde. De celler som avdeles fordeles også mellom ved og bark. Ca. 80 % av de nydannede celler blir forskjøvet innover mens de resterende 20 % blir bark. Nærmest utenfor kambiet har vi et lag med tynnveggede myke celler som kalles bast. Det er disse som er tilpasset for å transportere næringsstoffer - «byggestoffer» - nedover fra kronen. Bastlaget er derfor en viktig del av treet. Blir det ødelagt, vil også treet dø. Barken beskytter det ømfintlige vekstlaget både mot mekaniske skader og mot for store temperatursvingninger. Som nevnt tjener de døde cellene som rørledninger for væsketransporten opp gjen­ nom treet. Det er fordampningen fra kronen som holder denne transport i gang. I mange treslag vil ikke treet ha behov for å suge opp vann gjennom hele trestammens tverrsnitt. (F.eks. i gran og furu.) Det resulterer i at de eldste deler av stammen - det innerste - blir satt ut av funksjon og går over til det vi kaller kjerneved. Cellene i kjerneveden, som allere­ de er døde på dette tidspunkt, forandrer seg ikke. Det som skjer er at de (fordi det ikke len­ ger suges vann gjennom dem) får et noe større innhold av luft enn de øvrige celler. Samti­ dig skjer det via margstrålene en viss transport av avfallsstoffer innover i treet fra vekstpro­

2-3

sessen. Disse blir ofte oksydert når cellene tar opp luft, og ved noen treslag mørkfarges derfor kjerneveden (f.eks. furu). En vesentlig forskjell mellom kjerneved og yteved er derfor at fuktigheten i kjerneveden er lavere. Harpiksholdig kjerneved - som.i furu - vil til en viss grad kunne være vannavstøtende og derfor i praksis krympe og svelle noe mindre enn yteveden. Gjennom det større harpiksinnhold vil kjerneved (bl.a. gjennom den vannavstøtende virkning) være mere holdbar enn yteved (furu). For øvrig er det ingen strukturell forskjell på kjerne og yteved. Det finnes dessuten treslag uten egentlig kjerneved. (Bjørk er et eksem­ pel på det.)

Figur 2.2. Væskestrøm i trær (skjematisk).

2.1 TREVIRKETS INDRE OPPBYGGING Lengdetilveksten vil for de fleste celletyper føre til at de blir tilspisset oa kilt inn mPlom hverandre, slik at de oppnår god «forbindelse» og kontakt med naboceller Mens selve celleveggen er relativt ugjennomtrengelig for vann, er det dannet et stort antall åoninoer mTde sKaiyene Hreé,

med 8,r*permeab9 ,OrSkjelli9"e Ce"e,yPer e"er «bre *" de u"

. n ?VeL90 % av Cellene ‘ bartrevirket består av såkalte trakeider som er lanostrakte cel Tvkke^n dlSHSe Ce"e[.som for vår vanl'ge gran er ca. 3 - 5 mm lange og for furu 2 - 4 mm Tykke,sen av d.sse celler er 0.01 - 0.06 mm, dog med variasjoner selv ut over disse greX n skjematisk skisse av hvorledes de forskjellige kanaler celletyper etc kan tpnkpq sammenbygget for bartrær, fremgår av figur 2.3. enetyper etc. kan tenkes

2-4

A. B. C. D. E.

Vårvedtrakeide Sommervedtrakeide Marg Årring Margstråle m/harpikskanal F. Margstråle u/harpikskanal G. Vertikal harpikskanal omgitt av parenkymceller H. Vertikale paremkymceller

NB. De uttrukne celler er forstørret for å kunne frem­ stå klart.

Figur 2.3. Skjematisk oppbygging av celler, kanaler etc. (bartre).

v

(Kilde: M. Foslie)

Allerede det blotte øyet vil i stammetverrsnittet på våre bartrær lett konstatere tilste­ deværelse av årringer. Disse består av en lys, såkalt vårvedseksjon av tynnveggede celler med store hulrom, og en mørkere sommervedseksjon med tykkveggede celler med små hul­ rom

. . Fra vårved til sommerved i årringene er det en mer eller mindre jevn overgang, men etter vekstperioden inntrer på høsten normalt en hvileperiode til neste vår. Der blir det en brå overgang og et skarpt skille mellom årringene. Den varierende bredde på årringene for­ teller om klimaforhold og næringstilgang, og hvorledes disse faktorer varierer. Til en viss grad kan vi lese av klimaforholdene bakover i tiden ved å studere treets årringer. Hos våre bartrær er det gjerne vårvedsonen - antall vårvedtrakeider - som bidrar mest i breddetilveksten pr. årring ved varierende klima. I tverrsnittet finner man også en del små kanaler, som

for bartrær oftest er harpikskanaler. I selve veden er det hos bartrær først og fremst vårvedcellene som sørger for vanntransporten, mens de mer tykkveggede, kraftigere sommervedcellene er vel egnet til å stå imot mesteparten av de mekaniske påkjenninger trestammen blir utsatt for.

2-5

Figur 2.4. Skjematisk tverrsnitt av bartre (forstørret).

I radiell retning har vi på tvers av årringene også en del celler som ligger i felter i ved­ en (sakalte margstråler). Disse er relativt korte, oftest rektangulære, og for det meste er de levende celler, (såkalte) parenkymceller. De har til oppgave å sørge for transport av bygge­ stoffer i horisontal retning og å lagre overskudd for senere bruk. De er også med på å gi treslagene sin struktur, samtidig som de bidrar til trevirkets styrke og stivhet. Hos en del bartrær finner vi også harpikskanaler som dannes ved at parenkymcellene ordner seg i apen ring. Det er fra disse celler harpiksen skilles ut og presses inn i kanalene. Harpikskanalene finnes oftest både i lengderetning og i radiell retning. De siste ligger i en utvidet margstråle. Cellenes eller cellegruppenes lengde og relative mengde har betydning for trevir­ kets egenskaper (i første rekke styrkeegenskapene). Stort sett er cellene kortere for løvtrær enn for bartrær. Dette har betydning når trevirket skal utnyttes. (Lange fibre gir stor strekkfasthet under ellers like forhold.) Når det gjelder trevirkets fasthetsegenskaper som skal behandles mere detaljert se­ nere skal det pekes på at mengdeforholdet mellom vårved- og sommervedtrakeider i bar­ trær har betydning. Vi hørte at det der dannes forholdsvis færre sommervedtrakeider jo raskere trærne vokser, med andre ord jo større årringbredden er. Siden sommervedtrakeidene med sine tykkere vegger bidrar mere til virkets styrke enn de tynnveggede vårvedtrakeidene, vil bartrevirke under ellers like forhold avta i densitet og dermed i styrke med økende årringbredde. Ved normale veksthastigheter, i vårt land 1 - 3 mm årringbredde, lig­ ger mengden av sommerved på ca. 25 %. Også her finnes det variasjoner. For bartre nær tregrensen eller langt mot nord hvor vekstperioden er kort og vekstvilkårene er dårligere, vil både årringbredden og sommervedandelen være lav, slik det fremgår av figur 2.5, som viser et mikrotverrsnitt av furuprøve fra henholdsvis Solør og Pasvik. Vi ser at furuprøven fra Pasvik her bare ga en årstilvekst radielt på en håndfull celler og dermed en meget tett årringstruktur. Dessuten er det etter vanlig definisjon av begrepet knapt nok dannet tykkvegget sommerved overhodet i Pasvik-

2-6

Årring

Figur 2.5. Mikrotverrsnitt av furuprøve fra Solør (til venstre) og fra Pasvik (til høyre). Ca. 90 ganger forstørret.

(Kilde: M. Foslie)

prøven. Slikt virke har derfor meget lav styrke til tross for tette årringer. Normalt er det imidlertid for bartre god korrelasjon mellom årringbredden og densi­ teten (volumvekten*), slik det fremgår av figur 2.6 som stammer fra finske undersøkelser.

Figur 2.6. Avhengighet mellom densitet og årringbredde.

I nyere litteratur er begrepet densitet (tetthet) nå innført i stedet for volumvekt. Vi skal derfor også søke å benytte det. Se for øvrig nærmere definisjoner i avsnitt 2.3.

2-7

Oppbyggingen av løvtrær er noe annerledes enn for bartrærne. I stedet for å benytte seg av varianter av en og samme celletype for væsketransport og avstivning, har løvtrærne utviklet to helt forskjellige celletyper, såkalte kar og libriformceller. Karene er korte, vide og tynnveggede, ofte plassert oppå hverandre, slik at de danner et rør av større eller mindre lengde. For en del løvtreslag er karene jevnt fordelt over hele årringbredden (osp, bjørk, bøk etc.), noe som gjør at det i disse treslag er vanskelig å finne årringbredden med det blotte øyet. For andre løvtreslag - de såkalte ringporede - er karene først og fremst lokalisert i vårveden, som derved markerer årringen. Libriformcellene er slanke, tilspissede celler med et minimalt hulrom. De er meget godt infiltrert i hverandre og har en stor andel cellevegg. De to celletyper har på mange må­ ter i fellesskap de funksjoner som trakeidene har i nåletrær. Dog forekommer også hos løvtrær en del celler som karakteriseres som trakeider. Noen spredte eksempler på celletyper er skjematisk gitt i figur 2.7 som særlig tjener til å illustrere forskjellen mellom karceller og trakeider.

1.

Karceller fra a) Poppel b) og c) Bøk d) Tulipantre e) Rødeik

2.

Trakeider fra a) Vårved ■» b) Sommerved] c) Vårved d) Sommerved

2

3.

Redpine (USA) Furu

Tverrsnitt av linsepore fra a) Vårved b) Sommerved ^uru

Figur 2.7. Eksempler på celletyper.

(Kilde: M. Foslie)

2-8

Hos løvtrevirke er styrkeforholdet i relasjon til årringbredde motsatt av hva vi finner for bartre. Hos løvtrær får vi bred årringbredde takket være bred sommervedandel. Hurtigvokste løvtrær med stor årringbredde gir derfor normalt et hårdere og sterkere materiale, enn virke med smal årringbredde. Generelt sett vil forholdet mellom lengde- og tverrmål på cellene vanere sterkt. For trakeidene i bartrevirke regner man normalt med et forholdstall på 100, dog med variasjoner fra 25 til 300. Celleveggens tykkelse regnes for gran og furu å være ca. 2 - 4 /im“ når det

gjelder vårveden og 4 - 10 /un for sommerveden. Når man skal studere strukturen i veden i de enkelte treslag, er det de forskjellige celletyper som trevirket er bygget sammen av som gir vedkommende treslag sitt preg. Cel­ lenes form, størrelse, lengdefordeling og plassering er således karakteristisk for treslaget og dets egenskaper. Kunnskapen om celleutformingene gir oss en mulighet til å identifise­ re treslaget ut fra en treprøve. Sammenligner vi f.eks. bartre og løvtre, vil vi lett se at løvtre­ et karakteriseres av at det har synlige kar i tverrsnittet. Kanskje kan man ikke se det med det blotte øyet, men med mikroskop eller sterk lupe er.de synlige. Studiet av treprøver i de tre foran nevnte snittretninger i mikroskop er derfor en van­ lig metode for identifisering av treslag. Det kan gjøres i påfallende lys med opp til 200 gan­ gers forstørrelse. Må man studere ytterligere detaljer, er man avhengig av større forstørrel­ se og må lage mikropreparater av treet. Dette er tynne snitt, 15-20 gm, som slipper lyset gjennom og tillater bruk av mikroskop med gjennomfallende lys, med mulighet for et nøyak­ tigere studium ned til cellestørrelsen og celleveggtykkelsen. Preparater for gjennomfallen­ de lys fremstilles i mikrotom, og treprøvene må ofte mykgjøres, f.eks. ved koking før skjæ­

ringen.

, Skal man gå til enda nærmere studium av celleveggene og deres oppbygging, må man ty til elektronmikroskopet som kan gi forstørrelser opp til hundretusen ganger. Her kan vises til boken «Trevirkets struktur» som nylig er utkommet på norsk fra Universitetsfor­ laget. (Se litteraturliste.)

2.2 CELLENES OPPBYGGING Vi hørte at trakeidene eller fibrene er hovedansvarlig for trestammens styrke hos bartrær. Derfor skal disse nyttes som eksempel i en kort oversikt over den enkelte celles nærmere bygging. Celleveggene i trakeidene kan sammenlignes med armert betong hvor armeringen utgjøres av de trådformede cellulosemolekyler (mikrofibriIler), og betongen ut­ gjøres av et amorft stoff som kalles lignin. Man kjenner ikke i detalj til stoffet. Det opptrer imidlertid i celleveggen som en «kittmasse» og bidrar til å holde mikrofibrillene sammen. MikrofibriIlene har noe varierende orientering gjennom enkelte lameller som så bygger opp de enkelte lag i celleveggen. (Figur 2.8.) Vi ser her at celleveggen ytterst består av primærveggen (p) og innerst sekundærveggen, som i realiteten består av tre lag med forskjellig orientering (Sr S2 og Sg). Den sto­ re veggtykkelsen i sommervedtrakeidene skyldes at S2-laget i disse cellene er spesielt tykt.

** Terminologien er for tiden under revisjon også for treanatomien. Man vil i litteraturen støte på mange betegnelser som lett kan forveksles. Tidligere er 1 g = 0.001 mm benyttet. Nå søker man innført 1 /xm = 0.001 mm.

2-9

(Cellehulrom) Sekundærvegg, innersjikt (S^

Sekundærvegg midtsjikt (S2)

Sekundærvegg yttersjikt (Sp

Primærvegg (p)

Midtlamell (m)

Figur 2.8. Skjematisk snitt av trakeide.

Mellom cellene finner man for øvrig en midtlamell (m). Denne består av pektinstoffer som binder cellene sammen til et fast vev. Pektinstoffene mykner ved økt temperatur, noe som har betydning. Det er disse egenskaper som utnyttes når møbelfabrikanter og an­ dre som bøyer trevirke, damper sitt emne og setter det i press for å få den nødvendige bøy. Ved avkjølingen stivner pektinstoffet igjen, slik at emnet beholder den påtvungne form. Dette utnyttes generelt i all permanent bøyning av trevirke. I tillegg til cellulose og lignin har celleveggen også hemicellulose som kan betrak­ tes som ikke fullstendige celluloser. De har kortere kjedelengder og har stor affinitet til vann. De er derfor medvirkende til å binde vannet i celleveggen. Omfanget av cellulose som jo finnes i alle høyerestående planter, varierer endel, men det er vanlig å regne at omkring halvparten av trevirkets tørrvekt er cellulose, slik det fremgår av figur 2.9. Cellulosemolekylet er kjent. Det består av lange glukoseenheter bun­ det sammen i lange kjeder (C6H10O5)n. Man regner at cellulosemolekylet er fra 0.002 0.005 mm langt avhengig av polymerisasjonsgrad. Ekstraktstoffene i trevirke er ikke særlig omfangsrike, men har allikevel stor betydning på trevirkets egenskaper, bl.a. på motstands­ evnen mot biologisk nedbrytning. Fordelingen av cellulose, hemicellulose og lignin varie­ rer over celleveggens tykkelse, slik at størst innhold av cellulose finner man i sekundærveggen S2. Som tidligere nevnt vil transport av væsker mellom cellerommene foregå gjennom porer i celleveggene. Midtlamellen i porene vil her med eller uten deler av de andre vegglagene utgjør et poremembran. (Figur 2.10.) Porenes bygning, størrelse, plassering og antall varierer mellom ulike treslag og er til dels årsak til forskjellige egenskaper hos virket. Således har de stor betydning ved uttør­ king (væsketransport radielt) og ved impregnering. De er dessuten viktige kjenntegn ved

2-10

Åpen linsepore

Lukket linsepore

Gjennomtrengelig poremembran

Ugjennomtrengelig torusplate

Figur 2.10. Prinsippskisse av linsepore (sirkulær).

2-11

artsbestemmelse av treslag. Porene i celleveggen kan variere fra 2 til 50 nm (1 = 0.001 mm) avhengig av celletype og treslag. I en vårvedtrakeide i bartrevirke kan det være et par hundre porer, oftest lokalisert bare i radialveggene og åpninger under 10 pm. Det fin­ nes også porer som er spaltformige.

2.3 TREVIRKETS «VOLUMVEKTER» OG «SPESIFIKK» VEKT Forholdet mellom celleveggenes tykkelse og cellehulrommenes størrelse er en vik­ tig faktor som karakteriserer treslaget. Celleveggenes densitet («spesifikk vekt») i absolutt tørr tilstand er svært nær den samme for alle treslag, nemlig ca. 1.5 g/cm3 (i faglitteraturen finnes iblant angitt 1.56 g/cm3). Forholdet mellom cellehulrom og total mengde av celle­ vegg (trevirkets «porøsitet») varierer sterkt for ulike treslag, slik det fremgår av figur 2.11. Herav fremgår at vekten av de enkelte treslag i absolutt tørr tilstand (tidligere kalt tørrvolumvekt, nå tørr densitet) blir bestemt av forholdet mellom cellehulrom og celleveg­ ger. Tørr densitet er en viktig faktor som viser god korrelasjon med en rekke av trevirkets egenskaper (særlig styrkeegenskaper). Derfor er tørr densitet den enkeltverdi som har størst betydning for å karakterisere treslag. Vi ser på figuren inntegnet en del treslag, og merker oss gran og furu med henholdsvis 0.43 og 0.49 g pr. cm3. Igjen bør understrekes at dette er gjennomsnittsverdier med betydelig variasjon, slik vi har vært inne på foran, i dis­ kusjoner om årringbredde, sommervedmengde etc. Eksempelvis er det for vårt grantrevirke registrert et standardavvik på omkring 10 % for tørr densitet.

Figur 2.11. Forholdet mellom cellevegg og cellehulrom forenklet fremstilt.

2-12

Det vil også forstås at fuktighetsinnholdet vil spille en avgjørende rolle for densite­ ten. Med en densitet (tørrvolumvekt) på 1.5 g/cm3 på celleveggmaterialet fremgår det også at alt trevirke vil synke i vann når cellehulrommene blir tilstrekkelig vannfylte. (Se avsnitt 2.4 og 2.5 om fibermetningspunkt, krympning etc.). Fordi trevirke således kan karakteriseres som et porøst stoff som tar til seg, hen­ holdsvis avgir, fuktighet og endrer volum (under fibermetningspunktet) når fuktighetsforholdene omkring det endrer seg, vil også vektforholdene endres. Varierende fuktighetsinnhold vil påvirke både vekt og volum. En angivelse av fuktighetssituasjonen må derfor høre med ved vektbestemmelser. Det er for trevirke oftest to fuktighetstilstander som i praksis er relativt lett reprodu­ serbare for trevirke, nemlig absolutt tørr (0 %), og «fersk» (over ca. 30 %). I Europa er begre­ pet «specific gravity» vanligvis basert på volumet i absolutt tørr tilstand . I Amerika og del­ vis også i England brukes dog oftest ferskt volum og kaller det da gjerne «basic specific gravity». Fordi celleveggene som vi alt har hørt, veier det samme uansett treslag, nemlig ca. 1.5 g/cm3, vil det egentlig være naturlig å benytte «spesifikk vekt» - uttrykket bare for dette. For de enkelte treslag vil det være mengdeforholdet mellom cellevegger og hulrom som bestemmer vekten og her nyttes nok fortsatt ofte uttrykket «volumvekt», det vi nå kaller densitet. (Iblant forekommer også uttrykket romdensitet.) Et tett, hardt treslag vil derfor ha en høyere densitet enn et løst treslag med tynne cellevegger. Eksempler på densiteten i absolutt tørr tilstand og 0 % fuktighet er (figur 2.11): e0 @0 e0 e0 20 e0 e0

Balsa Lind Gran Eik Pokkenholt Bjørk Teak

= = = = = = =

0.15 - 0.20 g/cm3 0.35 0.43 0.65 1-20 0.58 0.63

Dette er middelverdier, og de vil alltid variere en del, ikke bare for treslaget som hel­ het, men også innen det enkelte tre. Det er f.eks. ofte stor forskjell på vårved og sommer­ ved, noe disse eksempler for våre treslag viser.

Gran e0 Furu Go

Vårved g/cm3

Sommerved g/cm3

Kvistved g/cm3

0.30 0.32

0.60 0.76

ca. 0.95 ca. 0.65

Disse tall er igjen å betrakte som gjennomsnittstall som dekker over individuelle va­ riasjoner.

* Også når det gjelder betegnelser finnes det i litteraturen knapt noen ensartethet. For begrepet.densitet søkes nå innført q. Indekstallet angir her at både vekt og volum er målt ved 0 ° fuktighet. Be­ tegnelsen e0 12 betyr at vekten er målt ved 0 % fuktighet, mens volumet er målt ved 12 % fuktighet.

2-13

Det finnes også andre volumangivelser, og en densitet som er av spesiell interesse som^vt’ hGh n % fuktighet ‘trevirke’ Dette er nemli9 det fuktighetsinnhold i trevirke som nyttes ved de fleste standardiserte prøvenormer for trevirke (bl.a. DIN-normer) oa ISOnormer. ' Wftllim Mnan+tVl1 °9Så St0te På begrepet «fåvo/umvekt» som er basert på rå vekt og rått volum. Dette mal for volumvekt er mest aktuelt i forbindelse med omsetning og transport tnj kArpt6 n°rma,t ‘ ferSk tilStand)> 09 for kaPasitetsvurderinger i kraner, trucker etc. på råstoffsiden. Det er vanlig å angi dette i kg/m3.

2.4 TREVIRKETS FORHOLD TIL VANN Vi har hørt at det er stoffer i veden som lett binder seg til vann (hemicellulose). I le­ vende trær blir det faktisk trukket så meget vann inn i celleveggene at de står under et svakt overtrykk. Da vil celleveggene være helt utsvellet og ha nådd sin maksimale størrelse. Og­ så pektinet mellom cellene vil da befinne seg i utsvellet tilstand. Det er bare dette vannet som har innvirkning på trevirkets volum. Det såkalte frie vann som vi finner i selve cellerommet har ingen virkning på cellenes volum, dvs. det vil ikke forandre form om vi fjerner dette vann. I fersk tilstand vil celleveggene alltid være mettet med fuktighet, og det gjør i så måte ingen forskjell om det er yteved eller kjerneved vi sikter til. Når trevirket tørker ut,vil først det frie vannet i cellene forsvinne fra hulrommene. Først når vi begynner å fjerne vann fra celleveggene, vil trevirke forandre form (krympe). Den tilstand hvor celleveggene er mettet med vann mens cellerommene er tomme for vann, kalles fibermetning. Med an­ dre ord: Trevirkets fibermetningspunkt kan defineres som den fuktighetsandel (°/o) trevirket inneholder når alt det frie vann i cellehulrommene er fordampet, mens celleveggene ennå er mettet av vann. Hvilken mengde vann som til enhver tid finnes i trevirket vil være avhen­ gig av hva slags klima det befinner seg i. Trevirket vil nemlig alltid søke å stille seg inn på en fuktighet som er i balanse med luften omkring. Denne balansefuktighet regnes som tre­ virkets likevektsfuktighet ved angjeldende klima. Den kan variere noe for de forskjellige treslag, men for de fleste praktiske formål kan utjevningsverdier benyttes. En vanlig benyt­ tet kurve er den som vises i figur 2.12. Her vil det fremgå at likevektsfuktigheten er avhengig først og fremst av luftfuktig­ heten, men i noen grad også av temperaturen. Eksempelvis sees at for 20 °C og 65 % rela­ tiv fuktighet vil trevirket «stille seg inn» på ca. 12 % fuktighet. Nettopp denne fuktighetstiIstand er i store deler av verden en standardisert tilstand for utprøving og fastleggelse av trevirkets styrkeegenskaper etc. Laboratorier for tretekniske studier er derfor vanligvis kondisjonert til denne tilstand. Her må understrekes at en slik «innstilling» tar tid; særlig for større dimensjoner tar det tid «å komme etter». Dertil er en litt avhengig av om tilpassingen skjer ved uttørking eller ved fuktighetsopptak (hysterese). Likevektsfuktighet­ en ved 100 % relativ fuktighet er nettopp fibermetningspunktet som vi definerte til å begyn­ ne med. Det er noe forskjellig for forskjellige treslag, men ligger vanligvis omkring 25 30 % fuktighetsinnhold i trevirket. Her må vi huske å definere begrepet fuktighetsinnhold. Vanninnholdet i trevirket an­ gis nemlig i prosent av trevirkets tørrvekt. Den benevnes oftest med u i faglitteraturen. Fuktighetsinnhold:

u % = (vekten av vannet i trevirket / trevirkets tørrvekt) x 100

2-14

Relativ luftfuktighet, % RF Figur 2.12. Trevirkets likevektsfuktighet. (Inntegnet 12 % fuktighet ved 20 °C og 65 % RF er vanlig standardisert fuktighetsinnhold ved fastsettelse av trevirkets styrke­ egenskaper.)

(I en del litteratur benyttes f % til å betegne fuktigheten, og i en del nyere terminolo­

gi vil muligens w vinne innpass.) Det forhold at trevirkets fuktighet innstiller seg etter temperatur og fuktighet i omgi­ velsene har stor betydning for fuktighetsnivået i trevirket ved forskjellige anvendelser. I mange områder i vårt land får vi eksemoelvis lett mye tørr luft innendørs i fyringssesongen, fordi den kalde uteluften jo absolutt sett inneholder svært lite fuktighet. Den får derfor en lav relativ fuktighet ved oppvarming, noe som har innvirkning på trevirkets fuktighetsinn­ hold. Noen eksempler er gitt i figur 2.13.

2-15

28 26 24

22 Fuktighetsinnhold i trelast, godt tørket i fri luft

20

18 16

Bindingsverk Taksperrer Bjelker

Utvendig panel Virke utendørs Vindu, ytterdør, limte, laminerte tre­ konstruksjoner (ute) Innredninger, møbler, gulv (ved svak fyring) Innredninger, møbler, gulv (ved sterkere fyring)

14 12 10

8 6 4 2

0 10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Relativ luftfuktighet, %

(Kilde: H. Mlllstein) Figur 2.13. Praktisk fuktighetsinnhold i trevirke i ulike anvendelser.

2.5 TREVIRKETS KRYMPNING OG SVELUNG Det vil av det foregående forstås at det er naturlig å skille mellom fuktighet «over oq under» fibermetningspunktet. Det såkalte frie vann i trevirket er det som fyller cellehulrom mene, mens det bundne vann er knyttet til selve veggene. Under langsom tørking vil først det frie vannet forsvinne. Når vi så kommer under fibermetningspunktet, fjernes gradvis vannet fra celleveggene. Da først begynner cellene å krympe, og dermed krymper også tre­ virket slik som illustrert i figur 2.14. H y Vi forstår av dette at det ikke skjer noen krympning av trevirket før det frie vann er fjernet, og det betyr ingen forskjell om det dreier seg om yteved eller kjerneved. Derimot må vi i denne prosess være oppmerksom på at vannet jo skal ut av trestykket, dvs ut gjen­ nom overflaten (i form av vanndamp). VI får derfor en fuktighetsgradient. De ytre deler av trevirket vi normalt ha nådd fibermetningspunktet, mens de indre deler under en rask tør­ king ennå kan være relativt mettet med fuktighet. (Figur 2.15.) Av den skjematiske fremstilling i figur 2.14 ser vi også at fiberhulrommet beholder

2-16

NATURTILSTAND (Yteved)

FIBERMETNINGS-

TØRR

u ca. 12 %

Figur 2.14. Fuktighetsinnhold i trevirke, (u = % av tørrvekt.)

(Kilde: M. Foslie)

Figur 2.15. Eksempel på fuktighetsgradient.

2-17

sin størrelse under uttørkingen. Da en trakeidcelle kan være ca. 100 ganger så lang som den er tykk, får vi langt færre cellevegger i lengderetning enn i den radielle og tangentielle retning. Dette er med å forklare grunnen til at den longitudinelle krympning under uttørking er vesentlig mindre enn den tangentielle og radielle. I praksis må man konstatere at trevirket arbeider, det forandrer volum og delvis også form som følge av varierende fuktighetsinnhold mellom fibermetningspunktet og absolutt tørr tilstand. Trevirkets krympning angis i prosent av trevirkets volum i fersk tilstand. Den longi­ tudinelle krympning er vanligvis i størrelsesorden 0.2 til 0.6 % i området fra null fuktighet til fibermetningspunktet, som jo ligger på omkring 25 - 30 % fuktighet for de fleste treslag. I radiell retning er krympningen for gran og furu i størrelsesorden 4 % og i tangentiell retning 5-8 %. Krympningen varierer med treslagene. Det er såvel innen ett og samme treslag som mellom treslagene, en viss korrelasjon mellom krympningen og densiteten (eller volumvekten), slik man kan vente. For praktiske formål kan man i de tre akseretninger anslå krympningen når det gjelder vårt bartrevirke relativt sett som 1 : 15 : 25 for henholdsvis fiberretningen/radielt/tangentielt. Det skal understrekes at disse krympningstall gjelder den totale krympning fra fibermetning til absolutt tørrhet. Så stor krympning forekommer derfor aldri under praktiske for­ hold (jfr. trevirkets praktiske fuktighet under forskjellige forhold, figur 2.13). Iblant angis her krympningen pr. % fuktighetsendring som mere relevant. Fordi krympningens størrelse er avhengig av retningen, vil formendringenes størrel­ se og art vært avhengig av hvor i stokken prøvene er skåret ut, slik det fremgår i figur 2.16.

Figur 2.16. Eksempler på formendring under krympning.

Trevirkets krympning er en fullstendig reversibel prosess om enn med en del hysteresefenomener. Videre må man for studiet av krympningsfenomenet ved uttørking være oppmerksom på at yten i ferskt virke jo kan holde over 100 % fuktighet, mens kjernen hol­ der mellom 30 - 40 % fuktighet. Kjernen vil derfor ved tørking kunne komme under fiber-

2-18

metningspunkt og begynne å krympe før yten har nådd dit. Noen eksempler på hvorledes den tangentielle krympning er for en del utvalgte tre­ slag, finnes i tabell 2.1, hvor også gjennomsnittlig densitet er angitt. Ytterligere data er tilgjengelig i faglitteraturen. Her må man ikke overraskes over å finne noe forskjellige data for samme treslag. Trevirkets store variabilitet er årsaken.

Gran Furu Lerk, amer. Douglasgran Bjørk Ask Eik Bøk Teak Mahogny

Tangentiell total krympning %

Densitet

7.8 7.7 7.8 7.4 7.8 8.0 8.8 11.8 5.0 5.1

0.43 0.49 0.55 0.47 0.58 0.65 0.65 0.68 0.63 0.55

,e0 3 g/cm

Tabell 2.1. Eksempler på tangentiell krympning og densitet (6(J.

Igjen må understrekes at dette er gjennomsnittsverdier. Korrelasjon mellom krympningen og densiteten er ikke entydig. Bl.a. ser vi at treslag som teak som har relativt høy densitet, har en liten krympning. Dette er derfor et ønsket treslag hvor man krever stor styr­ ke og liten formendring under treslagets praktiske bruk. Krympningen og svellingen er for praktiske formål lineær mellom null prosent fuktighet og fibermetningspunktet. Det gjel­ der i alle tre retninger. Det skal bemerkes at selv om lengdekrympningen er så liten at den oftest kan neglisjeres, er man likevel i enkelte konstruksjoner der man har å gjøre med lan­ ge lengder, nødt til å ta hensyn til den. Dette kan fra tid til annen by på vanskeligheter, da lengdekrympningen kan være høyst variabel i forhold til fuktighet og densitet, og til og med kan være negativ. Iblant vil man også være interessert i forholdet mellom tangentiell og ra­ diell krympning som uttrykk for trevirkets anisotropi. Igjen kan henvises til faglitteraturen og håndbøker. Det at krympningen er forskjellig radielt og tangentielt, samt at den også er forskjel­ lig for ulike produkter av tre, er i praksis særlig viktig for store flater, f.eks. bordplater. Her søker man å minske virkningen av krympning og svelling ved avbindinger og konstruktive løsninger. I figur 2.17 er gitt et eksempel på endel slike praktiske svellingsforhold ved en­ dring av luftfuktigheten fra ca. 30 % relativ fuktighet til ca. 90 % relativ fuktighet, svarende til et tørt inneklima vinterstid og et fuktig, varmt høstklima. Det vil forstås at dette tilsvarer omtrent halvparten av den totale krympning/svelling.

2.6 VIRKESFEIL Med «virkesfeil» mener man uregelmessigheter i veden av enhver art, enten de er na­ turlige og nødvendige for treets vekst (f.eks. kvister), eller de er av en art som skyldes ytre påvirkninger i en eller annen retning. Begrepet «feil» er derfor her sett ut fra trevirkets an-

2-19

TREVIRKE RADIELT (PÅ KANTEN)

SPONPLATER TREFIBERPLATER

MØBELPLATER KRYSSFINER

Figur 2.17. Svelling av ulike plateprodukter i % ved en endring av luftens relative fuktighet fra 30 % ti! 90 %.

2-20

vendelse. Det kan være høyst forskjellig hvordan disse forskjellige «feil» innvirker, men i de fleste tilfeller nedsetter de ofte virkeskvaliteten sterkt. Såvel feilens art som virkesanvendelsen har her betydning. Feilene opptrer med høyst varierende hyppighet, noe som gjør sor­ tering av trevirke til et eget «fagfelt». Kvist. Den hyppigste, viktigste og mest iøynefallende «feil» på trevirket (trelast) er kvisten. En kvist, som jo er utgangspunktet for en gren, har alltid sitt utspring i en sideknopp fra toppskuddet og går derfor i alle tilfelle helt inn til treets marg. Hver kappe som etter hvert dannes i form av en årring på treet, vil således omfatte hele kvisten, og en årring i stammen vil direkte gå over i kvistens årring. Forbindelsen blir dermed fullstendig, og en frisk kvist vil ikke kunne løsne fra den omgivende stamme (figur 2.18).

Figur 2.18. Kvistdannelse.

Kvisten har langt tettere årringer enn stammen og vil derfor bli mørkere og betydelig hardere. Hos gran kan kvistens densitet være opp til det dobbelt av stammens. Dersom en kvist dør ved at grenen brytes av, hugges av eller tørker, vil kambiet under kvistens bark slutte sin virksomhet, og den direkte forbindelse med trevirket opphører. Et­ ter hvert som treets stamme legger på seg nye årringer, vil kvistresten forsvinne inn i stam­ men uten å være sammenvokst med denne, og de nye delene av stammen vil omslutte den døde kvisten. Etter 6 - 15 år vil man således ikke lenger kunne se utenpå treet at det sitter

kvister innvokst i stammen. (Figur 2.19.) Ved slik overvoksing av en kvist vil fibrene alltid forsøke å trekke seg litt utover, slik at fiberretningen blir litt avvikende fra den normale./t)a fiberretningen er av stor betydning for virkets styrke, vil en kvist ikke bare virke reduserende på styrken i forhold til selve kvistdiameteren, men den får en virkning som når betydelig utover dette. Særlig ved vanlig oppskjæring av slikt virke kommer svakheten, f.eks. i styrke, frem. Dette er påvist i en rekke forsøk som viser god korrelasjon mellom kviststørrelse (med til­ hørende fiberforstyrrelse) og fasthetsegenskaper. Dette blir behandlet senere i dette kapit­

let.

2-21

Figur 2.19. Skjematisk lengdesnitt gjennom stamme med kvist. (Etter Thunell.)

hvnriod h m betegnelser pa kvister.avhengig av kvistens størrelse, form og hvorledes de blir orientert i planker og bord ved selve skuruttaket (rundkvist, oval kvist hornkvist, bladkvist etc.). Nærmere om disse vil man finne i sorteringsreglene, f.eks Norsk Standard NS 3080 om Kvalitetskrav til Skurlast. nirww ^aksjonsved^ennar~ strekkved). Når en trestamme til stadighet utsettes forspenningspåkjennmger i en og samme retning, vil den søke å motvirke disse spenninger ved dannelsen av et spesielt vev, en reaksjonsved. Denne reaksjonsved er av forskjellig art hos løvtraer og nåletrær. Hos bartrær oppstår dette forsterkningsvevet på den ytre side i en bøy^ Det er en spesiell trykkved som kalles tennarved. Veden får gjerne et rødlig glinsende skjær. Tennar medfører store indre spenninger i virket og fører derfor til at virket kan være vanskelig a bearbeide. Cellene blir også noe annerledes, og det fører til avvikendeTe

virkesegenskaper generelt sett. Krympnings- og svellingsforholdene er også vesentlig en­ dret. Hos løvtrær vil man få denne reaksjon fra «treets» side i form av strekkved på «innsi­ den» av treet. Oftest vil virke med reaksjonsved være utsatt for større deformasjoner enn normalt ved uttørking (vridninger). Vre. Med vre forstås en større eller mindre grad av tverrved i forbindelse med større kyster eller oftest toppbrudd av trærne (knekking med stor snelast). En vre er en temmelig alvorlig fiberforstyrrelse som vil medføre en betydelig svekkelse i trevirkets styrke på grunn av stor tverrfibrighet, (Se figur 2.21.) H y Vridd vekst. Cellene i et tre ligger vanligvis i en liten vinkel til stammens lengdeak­ se, og man vil derfor alltid i mindre grad kunne si at veksten er vridd. Ofte er dette ikke merkbart, men det forekommer at enkelte trær i særlig utsatt terreng har en så vridd vekst at det kan bety vanskeligheter ved bearbeidingen og utnyttelsen. Kvaelomme eller harpikslomme er en åpning mellom to årringer fylt med flytende el­ ler størknet harpiks. (Se figur 2.22.) Styrkemessig betyr slike åpninger, som ofte er bare no­ en fa mm i treets lengderetning, lite, men til mange formål kan de likevel være generende (kledninger som er utsatt for sol). Føyre kalles et tidligere utvendig sår på stammen som har ødelagt kambiet (vekstlaget), og som derfor etter hvert er overvokst fra kantene og innvokst i stammen. Det fører til fiberforstyrrelser som bl.a. innvirker på styrkeegenskapene.

2-22

Figur 2.20. Eksempel på årsaker til reaksjonsved.

(Kilde: M. Foslie)

Sprekk i trelasten kan ha høyst forskjellig opprinnelse og kan være en meget alvorlig «feil». Kjernesprekk skriver seg fra treet på rot og opptrer gjerne som en kjernesprekk fra margen. Ringsprekk skriver seg også fra treet på rot, men er oftest vanskelig å oppdage før virket er begynt å tørke. Sprekken følger en årring, oftest nettopp skillet mellom to års­ vekst. Tørkesprekker kalles de større sprekker som oppstår i planker og bord under tørking­ en som følge av spenninger ved forskjellig krympning i forskjellige retninger. For midtplanker der margen ligger inne i planken, vil det oppstå margsprekker gjerne fra begge sider. Det gir et særlig dårlig produkt. Soppskader. Vi skiller mellom to hovedgrupper av sopper som angriper tre, blåvedsopper og råtesopper. For utviklingen av sopp må det finnes tilgang på surstoff, en passen­ de fuktighet og varme, og dertil næringsgrunnlag. Soppsporene finnes alltid i luften, og man kan aldri regne med å unngå et angrep hvis forholdene ellers ligger godt til rette for det. Hos furu er imidlertid kjerneveden temmelig resistent. Blåveden skyldes en sopp som ernærer seg av væske- og sukkerinnholdet i treets celler. Den angriper imidlertid ikke celle­ veggene og vil derfor ikke medføre noen reduksjon i treets styrke. I praksis må blåved an-

2-23

TENNAR (Reaksjonsved)

Figur 2.21. Eksempel på virkning av toppbrudd.

Figur 2.22. Eksempel på kvaelomme og føyre.

(Kilde: M. Foslie) ses som en skjønnhetsfeil. Brent råte er en svak brunfarvet ved som antyder en begynnene lagnngsråte i sitt første stadium. Den opptrer gjerne flekkvis og ofte i forbindelse med blaved.

2-24

Råteinfisert ved I den forstand det menes her (til skilnad fra brent ved) er gjerne løs og har mer eller mindre sterk brun farge. Den vil oftest opptre som striper, men kan også være begrenset til små flekker (omkring avbrukne kvister). Råte skyldes soppe som de struerer celleveggene i treet. Den vil derfor medføre vektreduksjon og styrkereduksjon. Markhull kalles alle slag hull som skyldes larver eller insekter som har rengt inn i veden. De kan være av forskjellig størrelse. Enkelte insekttyper holder seg mellom barken og veden eller i de aller ytterste årringene av veden og medfører derfor ingen skade på vir ket, mens andre går inn i selve veden og påvirker utseendet. For virke som ståri sjøvann vil det’ manqe steder bli angrepet av pælemark eller pælelus. Trykkimpregnering forhindrer angrep av mark og insekter. Mot ®JØV®n"®m2J®1' må dog brukes kreosotimpregnering. (Mere om sopp, råte etc. under kapittel 8, Trebeskyt­

telse.)

2.7 TREVIRKETS FASTHETSEGENSKAPER Den store variabilitet i trevirkets oppbygging (ved den anisotrope og inhomogene ka­ rakter) gjør at fasthetsegenskapene også blir sterkt variable, og studiet over dem kompli­ serte. Man må for alle treslag skille klart mellom de tre snitt - eller akseretninger - nevnt innledningsvis i dette kapittel, nemlig egenskapene:

1) 2) 3)

Langs fiberretningen (ofte kalt parallelt med fibrene) I radialsnittet I tangentialsnittet Den største forskjell i de fleste fasthetsegenskaper finner vi dog mellom snittene

parallelt med og perpendikulært på fiberretningen. Variabiliteten gjør at man bl.a. i faglitteraturen kan finne nokså forskjellige fasthetstall, selv for et og samme treslag. Primært er følgende faktorer medbestemmende:

1. 2. 3.

Selve treslaget og dets struktur Snitt- eller akseretning i forhold til fiberretningen Iboende virkesegenskaper (densitet, fiberhelning, kvist, årringer, tennar og andre

4. 5. 6. 7.

«virkesfeil») Miljøbestemte faktorer (fuktighet, temperatur) Påførte skader (sprekk, råte, tørkespenninger etc.) Prøvestykkets dimensjon Belastningsart og belastningstid

I det følgende skal deler av dette kompleks kort gjennomgås, fortrinnsvis slik de gjelder for vår gran og furu.

2.7.1

Fasthetsegenskaper for «feilfrie» småprøver

Vanlige fasthetstall i faglitteraturen (benyttet ved første omgangs utprøving) refere­ rer seg normalt til «feilfrie» småprøver. Selv såkalte «feilfrie» prøver er allikevel uensartede,

2-25

og variasjoner må man også her regne med, selv om variasjonen er mindre enn for større prøver. Noen egentlig internasjonal standard for prøving av trevirke finnes ikke, men ofte nyttes prøvestaver med et tverrsnitt på 2 x 2 cm med en side parallelt med årringene. I vårt land har Norsk Treteknisk Institutt (NTI) utarbeidet normer etter dette mønster, og det føl­ ges av flere andre institusjoner. Bl.a. gjennom den internasjonale standardiseringsorgani­ sasjon (ISO) søker man å få fastlagt internasjonalt ensartede metoder for utprøving av tre­ virkets egenskaper. Ut fra de mange og ulike praktiske bruksområder for tre er det særlig følgende fasthetsegenskaper som er av betydning, i større og mindre grad alt etter anvendelsen:

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Elastisiteten, særlig E-modulen Strekkfasthet Trykkfasthet Bøyningsfasthet Skjærfasthet Slagbruddfasthet Hårdhet

For hver av disse egenskaper vil de nevnte variabilitetsfaktorer ha større eller mindre innvirkning. Eksempelvis vil fiberretningen i prøvestykkene være en særlig avgjørende fak­ tor (varierende med treslaget). Her kommer også den ekstra komplikasjon inn at fiberret­ ningen jo ikke nødvendigvis nøyaktig følger treets akseretning. I praksis varierer fiberret­ ningen ofte langs trestammen og - som vi har hørt - til dels betydelig omkring virkesfeil (vekstvilkår påvirker fiberretningen). Ofte forekommer endog systematisk vridd, skruformet vekst langs hele trestammen (for gran oftest høyrevridd). Derfor kan man ikke regne med helt å kunne «rendyrke» studiet av de enkelte fasthetsegenskaper i relasjon til fiberretningen. Det vil forøvrig alltid være variasjoner som det er vanskelig å henføre til noen bestemt årsak. Foruten fiberretningen må derfor også de øvrige vekst- og miljøfaktorer (densitet, temperatur, fuktighet) frem­ heves. Som nevnt under avsnittet om trevirkets oppbygging er det for bartrevirke i sin al­ minnelighet brukbar avhengighet mellom årringbredde og densitet. For de viktigste fast­ hetsegenskaper er det videre god korrelasjon mellom densitet og styrke. Dette blir i prak­ sis ofte nyttet til å karakterisere trevirkets fasthetsegenskaper (jfr. sorteringsregler). Jo større årringsbredde (bartre), jo mindre tykkvegget sommervedandel, jo lavere densitet og jo lavere styrke. Rasktvoksende bartrær har med andre ord vanligvis dårligere fasthets­ egenskaper enn virke med tette årringer (unntak: «hungerved» vokst under særlig magre nærings- og klimaforhold, se foran). For vanlig gran og furu varierer årringbredden i vårt land mellom 1 og 5 mm og er oftest omkring 2-3 mm. Trevirkets elastisitet - (E-modul). For mange anvendelser er virkets stivhet viktigere enn selve bruddstyrken. Et eksempel er gulvbjelker hvor nedbøyningen er den viktigste dimensjoneringsfaktor. I slike tilfeller vil oftest E-modulen langs fiberretningen (bøyning som kombinasjon av strekk/trykk) være avgjørende. Ved moderate belastninger svarende til under ca. 1/2 - 2/3 av bruddstyrken vil trevirket følge Hook’s lov (a = E e) med god tilnærm­ else. Under proporsjonalitetsgrensen regnes E-modulen dessuten å være den samme for trykk og strekk, selv om forsøk tyder på at E-modul for trykk er noe lavere enn for strekk. I dette området må vi dog ta hensyn til hysteresefenomener og til langtidsbelastninger. Proporsjonaliteten framgår av figur 2.23. Den karakteristiske forskjell mellom trykk og strekk i området proporsjonalitets­ grensen og brudd skyldes spesielle trevirkesegenskaper (se avsnitt om trykkfasthet

2-26

Trevirkets reologiske egenskaper, med andre ord i hvilken grad det er «seigt» og ikke går tilbake til sin opprinnelige form etter langtidsbelastningen, er fortsatt gjenstand for om­ fattende studier. Her kommer bl.a. virkningen av virkesfeil inn (se senere om dette under behandlingen av fasthetsverdier for kommersielle dimensjoner). Erfaring har dog vist at or praktiske formål kan vi regne med Hook’s lov innenfor vanlige belastninger.

Figur 2.23. Last- og deformasjonsrelasjon for trevirke. (E-modul.)

Deformasjonen mellom proporsjonalitetsgrensen og brudd varierer relativt meget med treslag, vekstforhold etc. Normalt vil veksthastigheten være en primærfaktor. For bartre er langsomt vokste trær ofte de mest langfibrige og «stive». Dette virker inn på bruddforløpet. Generelt øker E-modulen for små «feilfrie» prøver under ellers like forhold med øken­ de densitet (volumvekt). Her er det ved samme fuktighetsforhold god korrelasjon slik det fremgår av figur 2.24. Disse verdier gjelder for små norske granprøver, 2 x 2 x 32 cm - 12 /o fuktighet. Vi ser at vi får middelverdier på 10.000 MPa med en variasjonsbredde (2 ganger middelfeilen) på 16 %. For andre treslag kan vi i første omgang tilnærmet anslå E-modulen slik densitet­ en tilsier. Når styrkedata i dette og andre diagrammer ofte er referert til 12 % fuktighet, mens densiteten er gitt som tørr densitet (0 %), er det av praktiske årsaker, idet forsøkene som nevnt oftest er utført i klimarom med 65 % relativ fuktighet og 20 °C, som jo gir ca.

12 % fuktighet. Som illustrasjon av variasjonsbredden mellom de forskjellige treslag gjengis disse

E-modul-verdier for noen utvalgte:

Balsa Ask Bøk

3.000 MPa 13.000 MPa 16.000 MPa

alt sammen med forbehold om individuelle variasjoner innen treslagene. Disse og tilsva­ rende data for andre treslag bekrefter den relativt gode sammenheng mellom densitet og Emodul.

2-27

(Småprøver gran 2 x 2 x 32 cm - 12 % fuktighet.)

(Kilde: M. Foslie) Figur 2.24. Sammenhengen mellom elastisitetsmodul og densitet. (1 Kp/cm2 = 0.1 N/mm2 = 0.1 MPa (Megapascal).)

Strekkfasthet. Trevirket vil i de fleste konstruksjoner bli brukt slik at belastningen skjer i fibrenes lengderetning. Dette fordi trevirket da vil ha den største styrke og den stør­ ste stivhet. Har fibrene en større eller mindre vinkel med treets lengderetning, vil alle styr­ keegenskaper og særlig strekkfastheten avta merkbart (se senere). Celleveggen i fiberen er beregnet å ha en strekkfasthet i størrelsesorden 500 MPa, mens selve cellulosemolekylet ad omveier er regnet å ha en styrke på ca. 2.000 MPa. For et normalt stykke tre uten synlige feil er naturligvis strekkfastheten lavere enn for den enkelte cellulosefiber. Som et middel for en større serie norske granprøver (småprøver parallelt med fibrene) er den (12 % fuktighet) målt til 120 MPa med en variasjonskoeffisient på 21 %. (Disse verdier er i god overensstemmelse med svenske og finske undersøkelser - se også senere samlediagrammer.) Det finnes dog også forsøksresultater som viser en strekkfasthet på opptil 500 MPa (enda mindre prøver). Det er generelt sett god korrelasjon mellom densitet og strekkstyrke. Strekkfasthetsundersøkelser av trevirke er vanskelig å utføre, idet prøvene må snev­ res betydelig inn på midten for å unngå at de skal bli ødelagt i innspenningsklypene. Det er trevirkets lavere trykkfasthet loddrett på fiberretningen sammen med lav skjærfasthet pa­ rallelt med fibrene som forårsaker problemer for strekkfasthetsstudiene. Fremstillingen av brukbare prøvestykker for strekkforsøk er derfor omstendelig og vanskelig å utføre prikk­ fritt. Slike studier blir av denne grunn i praksis begrenset til det mest nødvendige. Strekkfasthet på tvers av fiberretningen (± fibrene) gir uttrykk for en slags kløvningsmotstand. Den er særlig for bartre vesentlig lavere enn parallelt med fibrene. For bartrevir­ ke finner man for feilfrie småprøver at styrkeforholdet kan være som 40 :1 mellom de to fiberretninger. Strekkfastheter på tvers av fiberretningen kan således være så lav som 3 4 MPa.

2-28

Trykkfasthet. Trykkfastheten av små «feilfrie» prøver parallelt med fiberretningen er som foran antydet mindre enn strekkfastheten. (Iblant bare 50 % av strekkfastheten.) Den­ ne prøvemetoden er mest benyttet av alle styrkeundersøkelser av trevirke. Dels er den en­ kel å utføre, dels gir den en god pekepinn om treslagets styrke generelt (prøvestykker i Nor­

ge: 2x2x6 cm). Det at trykkfastheten er svakere enn strekkfastheten i fiberretning skyldes ikke at de enkelte fibre er svakere, men at sammenbindingen mellom dem svikter, slik at de enkelte fi­ bre knekker ut. Bruddet kan vise seg som foldingsstriper på prøvestykket (se figur 2.25). Disse foldinger går ofte langs årringene og i en vinkel på ca. 45 med lengderetningen. De kan også forekomme som stuking av fibrene ved endeflatene. Som for andre fasthets­ egenskaper har vi de samme variabilitetsfaktorer, men virkningen er mere «vekslende» enn den er for strekkfastheten. Eksempelvis er virkningen av densiteten på trykkfastheten noe mindre enn for strekkfastheten og mere «treslagbetinget» enn selve densiteten skulle tilsi. Radielle bindinger i trestrukturen (f.eks. margstråler) kan være årsaken.

Figur 2.25. Trykkbrudd parallelt med fiberretningen.

Praktiske undersøkelser over trykkstyrken (småprøver 2 x 2 x 6 cm) ind,k^®rj(fnor/norske bartreslag (gran - parallelt med fibrene) gjennomsnittsverdier på nærmere 45 MPa (450 kp/cm2) med variasjonskoeffisient på 20 %. Dette stemmer bra med forsøk i andre skandi­

naviske land. Ved trykkprøving på tvers av fibrene - ofte kalt sviIletrykk - vil fibrene ikke kunne gli i forhold til hverandre, de blir bare presset mer og mer sammen. Vi får ikke egentlig noe brudd. Iblant regnes for bartre ca. 1/6 - 1/7 av trykkfasthet parallelt med fibrene. Det som vanligvis angis som trykkfasthet på tvers av fibrene er ellers egentlig proporsjonalitetsgrensen, også kalt knusningsgrense. Iblant hører man også om svilletrykkfasthet der be­ lastningen er begrenset til en del av overflaten. I våre beregningsregler for trekonstruksjon­ er (bl.a. Norsk Standard NS 3470) er dette prinsipp lagt til grunn. Praktiske fasthetsverdier varierer sterkt, 2.5 - 6 MPa er funnet ved svenske forsøk. Verdiene blir derfor i disse tilfeller meget lavere enn de er i fiberretningen. Ikke desto mindre er dette en viktig egenskap, idet den meget ofte forekommer i praksis, f.eks. ved trykk fra sendere på bunnsvill, ved

glidebaner for skip i dokk, sviller etc.

2-29

Bøyefasthet. Bøyefasthet som jo er en kombinasjon av strekkfasthet og trykkfasthet, er ikke egentlig noen egen materialkonstant. Bøyefastheten er allikevel av stor prak­ tisk betydning ut fra trevirkets anvendelse. Naviers generelle formel for bøyningspåkjenninger forutsetter en lineær jevn fordel­ ing av spenningene over trykk- og strekksiden, noe som igjen forutsetter at materialets maksimale strekkstyrke og trykkstyrke er noenlunde like, og at nøytralaksen holdes i ro. For tre holder dette ikke stikk når man nærmer seg brudd, fordi strekkfastheten, som nevnt, kan være omtrent dobbelt så stor som trykkfastheten. Under bøyepåkjenninger vil det derfor først opptre stukskader (foldebrudd) ytterst på trykksiden. Disse vil ved økende belastning forplante seg innover, slik at nøytralaksen for­ skyver seg over mot strekksiden. Arealet med trykkspenninger må nødvendigvis stadig væ­ re like stort som arealet med strekkspenninger, hvilket vil si at strekkspenningene ved ytterfibrene stadig øker etter hvert som nøytralaksen forskyver seg. Når disse strekkspenninger når strekkfastheten, vil prøven egentlig briste på strekksiden (småprøver 2 x 2 x 32 cm). (Se figur 2.26.) Det er dog foldebruddet på trykksiden som man i praksis oftest regner som bruddkriterium.

TRYKK

SPENNlNGSFORDELlNG VED BRUDD

(Kilde: M. Foslie)

Figur 2.26. Bøyefasthet for trevirke (gran).

Også for bøyning er det en brukbar sammenheng med densiteten (omtrent som for de øvrige egenskaper). Figur a) viser forsøksresultater fra småprøver med gran. Figur b) er basert på enkelte forsøksverdier (fra NTI) for laminerte (limtre) bjelker (ikke helt feilfrie, spenningene er beregnet ut fra målinger med strekklapper). Figur c) viser eksempel på et bruddforløp. Trykkbruddenes «inntreffen» varierer relativt meget fra prøve til prøve. De norske granvirkesundersøkelser viser (for småprøver 2 x 2 x 32 cm) bruddspenninger ved bøyning på området 70 - 100 MPa (trykkbrudd), hvilket er noe høyere enn funnet i endel andre land. Skjærfasthet. Her er det vesentlig skjærfastheten parallelt med fibrene («kløvning») som har betydning. Den er selvsagt vesentlig lavere enn på tvers av fibrene - og kan være en kritisk styrkeegenskap for en del anvendelser. De resultater man finner ved forsøk viser seg dessuten å være avhengig av prøvemetodikken og prøvens størrelse. I litteraturen vil man derfor finne noe varierte resultater. Her i landet nyttes for bartre oftest en prøvestør-

2-30

reise på 5 x 5 cm slik som figur 2.27. (NTI-standard.) Prøver parallelt med årringen (for bartre) gir som oftest høyere verdier enn radielt. Det henger sammen med bindinger på grunn av margstrålene. For bartre er skiærfastheten parallelt med fibrene som oftest under 10 MPa (svenske undersøkelser indikerer 5 - 10 MPa).

Figur 2.27. Prøvestykke for skjærfasthet.

(Kilde: M. Foslie)

Slagbruddfasthet. Denne egenskap gir et bilde på i hvilken grad prøven tåler slaglignende belastninger (seighet). Evnen til å tåle slike hos trevirke er relativt større enn evnen til å tåle statisk last, og rangeringen av treslag behøver ikke være ens mellom disse to typer påkjenninger. Som vanlig for styrkeegenskapene er også slagbruddfastheten tilnærmet proporsjonal med densiteten, selv om den varierer med treslagene. Slagbrudd studeres oftest i et pendelslagverk som måler den energi som går med ved bruddet (tverrsnitt oftest 20 x 20 mm og opplageravstand 200 mm). Slagbruddfastheten er størst i radiell retning og minst i tangentiell retning (ca. halvparten). Radiell er det for vanlig norsk gran (småprøver) funnet slagarbeid på ca. 0.04 - 0.05 Nm/mm2. Hårdhet. Denne fasthetsegenskap har bl.a. betydning for tregulv. Flere metoder fin­ nes, men vesentlig benyttes et kuleinntrykk (Janka-metoden) av en kule med diameter 11.3 mm som trykkes ned i kulens halve diameter. Som man kan vente varierer hårdheten betydelig i snittflaten, bl.a. ved at årringsstrukturen spiller inn. Hårdheten er vanligvis størst i endeved. Den viser seg vanligvis å ha brukbar korrelasjon med knusningsfastheten (sviIletrykket). Hårdheten veksler sterkt med treslagene. For bartrevirke er den relativt lav. Etter Janka-metoden defineres hårdheten som forholdet mellom inntrykk kraft og inntrykk flate. Finske studier viser for furu (radielt) verdier på omkring 30 MPa. En samlet oversikt over de viktigste fasthetsegenskapene for «feilfrie» småprøver av gran er gitt i figur 2.28. Her fremgår den til dels sterke avhengighet mellom fasthet og den­ sitet. Samtlige data gjelder styrke i fiberretning ved 12 % fuktighet.

2-31

(Kilde: M. Foslie) Figur 2.28. Oversikt over granvirkets fasthetsegenskaper (småprøver). (12 % fuktighet.)

2.7.2 Miljøfaktorenes innvirkning på styrken (fuktighet og temperatur) . . . 1f|uktl’9heten- men ' noen 9rad °gså temperaturen, har stor innvirkning på tre­ virkets forskjellige fasthetsegenskaper. Her siktes det til den umiddelbare virkning og ikke trttrnktmere r T 'nnflytelSe disse faktorer kan f-eks. gjennom nedbrytning av

T" ( ;

nid a e råte’ lnsektan9reP etc.). Igjen er det naturlig å studere disse for­ hold såvidt mulig «rendyrket» for «feilfrie» småprøver (2 x 2 x 32 cm). (Virkningen når det gjelder kommersielle konstruksjonsdimensjoner er mere kompliserte, bl.a. ved at trevirkeskvaliteten spiller en relativ stor rolle.) For fuktighetsinnflytelsen, som er den mest utslagsgivende faktor, danner fibermet2'n9spunktat et slags krysningspunkt, idet de egentlige styrkeegenskaper (E-modul Und \ h ’ b°ymn9) tilnærmet er konstante ved fuktigheter over fibermetningspunktet.’ nder fibermetning vil alle fasthetsegenskaper med unntak av slagbruddfastheten øke jo lavere trefuktigheten er. Virkningen veksler dog noe med de forskjellige styrkeegenskaper Or ?ra2 (