Έρευνα της αποκόλλησης των αυξητικών δακτυλίων σε ξύλο καστανιάς (castanea sativa mill.) και των συνεπειών της στην ποιότητα της παραγόμενης ξυλείας

Abstract

Chestnut (Castanea sativa Mill.) is a forest species widespread in Mediterranean area and chestnut wood is considered as valuable for several uses due to good mechanical properties, natural duration and its design. But, unfortunately, the ring shake defect very often occurs in chestnut wood after trees felling, leading to qualitative degradation and causing problems to chestnut’s wood utilization. Ring shake is a phenomenon with unknown causes and of a great concern among people that deal with chestnut wood allover the Europe. This work included a research of ring shake occurrence in chestnut coppice forests and chestnut trees from orchards, as well as on chestnut logs at woodcutting areas and log storage yards in order to detect possible relations with morphological or growth characteristics with ring shake occurrence. Basic mechanical and physical properties of ring-shaken chestnut logs were determined. Afterwards, comparisons between wooden areas at different distance from ring shake, of the same log and between ring-shaken and non ring-shaken logs were made. Finally, three ringshaken and three non ring-shaken logs were transformed to lumber in order to calculate the qualitative and quantitative performance. Relationships between age, log’s diameter and ring width with ring shake were established. Ring shakes presence was frequent at logs with some stem or cross section abnormalities such as forking, double-pith, large knots, burls, pith eccentricity and elongated cross sections (ellipsoid-oval). The ring shake defect mainly occurred on logs from the older trees with large diameters (at base or breast height) coming from orchards. On logs coming from a coppice forest (origin of Halkidiki, Greece), where young chestnut trees were cut without reaching large diameter, ring shake didn’t occur on logs from trees cut after one rotation and rarely occurred on logs from trees cut after two rotations (9.5%). The presence of a wider ring followed by narrower rings or the width differentiation along the same ring of a cross section, consist an area that ring shake is possible to be developed. Differentiations between wooden areas from ring-shaken logs were determined for some mechanical and physical properties (areas close or at a distance from ring shakes, juvenile, mature wood. Mature wood from the ring shakes area had lower axial compression and hardness strength compared with mature wood away from ring shakes. Wood from ring shakes area had lower tangential swelling and, precisely, at the shakes position, wood had higher coefficient of anisotropy than the surrounding wood. The juvenile wood’s density from the ring-shaken logs was higher compared to mature wood, as well as proportional limit and hardness strength. From comparisons between ring-shaken and non ring-shaken logs properties, the following results came up: Mature wood from any area (independently of shake’s presence) of ring-shaken logs had lower modulus of rapture, proportional limit, modulus of elasticity under static bending, axial compression, toughness and hardness strength compared with mature wood from non ring-shaken logs. Moreover, lower radial swelling was determined for ring-shaken logs. The juvenile wood’s density from the ring-shaken logs was higher compared either to mature or to juvenile wood from non ring-shaken logs. Juvenile wood from ring-shaken logs had higher modulus of elasticity under shearing compared to juvenile wood from non ring-shaken logs. A prognostic statistical model based on logistic regression, and using age and diameter as estimators, was built giving an efficiency of success up to 80%. This model could be useful into selecting trees for cutting process by finding the proper age/diameter for the selected trees in order to reduce the possibility of ring shake occurrence. Ring shakes rarely occur on juvenile or overmature wood. They usually occur on adult wood from logs of tree’s base and the proportion of timber affected by ring shake defect can be relatively estimated only after 20-30 days after trees felling. This proportion is expected to be increased during drying process. All above factors cause many difficulties to chestnut wood manufacture. From a test sawing of logs that took place in this research, significant qualitative and quantitative degradation was determined for ring-shaken logs. Specifically, lumber performance from ring shaken logs was found degraded to 28%-29% compared with 55%-64% from non ring-shaken logs.

Η καστανιά (Castanea sativa Mill.) είναι ένα δασοπονικό είδος με μεγάλη εξάπλωση στη μεσογειακή περιοχή και το ξύλο της θεωρείται πολύτιμο σε διάφορους τομείς επεξεργασίας ξύλου, χάρη στις καλές μηχανικές ιδιότητές του, τη φυσική του διάρκεια και τις αισθητικές του ιδιότητες. Όμως, το σφάλμα της αποκόλλησης των αυξητικών δακτυλίων (κ. πλόχα) εμφανίζεται συχνά στο ξύλο καστανιάς μετά τη ρίψη και τεμαχισμό των κορμών των δέντρων και οδηγεί σε ποιοτική υποβάθμιση και στη δημιουργία προβλημάτων κατά την αξιοποίησή του. Η αποκόλληση των δακτυλίων στο ξύλο καστανιάς αποτελεί ένα φαινόμενο του οποίου τα αίτια δεν έχουν αποσαφηνισθεί μέχρι σήμερα και προβληματίζει όσους ασχολούνται με ξυλεία καστανιάς σε πανευρωπαϊκή κλίμακα. Στην παρούσα εργασία διερευνήθηκε η συχνότητα εμφάνισης του σφάλματος της αποκόλλησης σε πρεμνοφυή δάση και σπερμοφυή άτομα καστανιάς καθώς και σε κατακείμενα κορμοτεμάχια καστανιάς στο υλοτόμιο και σε κορμοπλατείες πριστηρίων και η πιθανή σχέση του σφάλματος με φυσικά ή αυξητικά χαρακτηριστικά των δένδρων της καστανιάς. Επίσης, προσδιορίσθηκαν βασικές φυσικές και μηχανικές ιδιότητες του ξύλου των κορμοτεμαχίων που παρουσίασαν το σφάλμα και έγινε σύγκριση των τιμών και μεταξύ θέσεων σε διαφορετική απόσταση από τις περιφερειακές ραγάδες στο ίδιο κορμοτεμάχιο και μεταξύ κορμοτεμαχίων με ή χωρίς το σφάλμα. Ακόμη έγινε δοκιμαστική πρίση κορμοτεμαχίων με και χωρίς το σφάλμα της αποκόλλησης των αυξητικών δακτυλίων για να αξιολογηθεί συγκριτικά η ποσοτική και ποιοτική τους απόδοση. Διαπιστώθηκε συσχετισμός του σφάλματος της αποκόλλησης με την ηλικία, τη διάμετρο των δέντρων και με την ανομοιομορφία του πλάτους των αυξητικών δακτυλίων. Επίσης, παρατηρήθηκε συχνή εμφάνιση του σφάλματος σε κορμοτεμάχια που είχαν ταυτόχρονα ορισμένες αυξητικές ακανονιστίες ή σφάλματα του κορμού των δένδρων (π.χ. διπυρήνωση, εξογκώματα, συμφύσεις, μεγάλοι ρόζοι, εκκεντρότητα εντεριώνης, ελλειπτική διατομή του κορμού). Το σφάλμα εμφανίζεται σε μεγάλο βαθμό σε σπερμοφυή δέντρα καστανιάς μεγάλης ηλικίας και διαμέτρου και μάλιστα όσο αυξάνονται αυτά τα δυο χαρακτηριστικά αυξάνεται και το ποσοστό εμφάνισης του σφάλματος. Σε πρεμνοφυή δέντρα καστανιάς περιοχής Αρναίας, που υλοτομήθηκαν σε σχετικά μικρή ηλικία (μονοπερίτροπα), το σφάλμα δεν εμφανίσθηκε, ενώ σε μεγαλύτερης ηλικίας άτομα (διπερίτροπα) το σφάλμα εμφανίσθηκε σπάνια (ποσοστό 9,5%). Η παρουσία ενός αυξητικού δακτυλίου με μεγάλο πλάτος, τον οποίο διαδέχονται δακτύλιοι με σημαντικά μικρότερο πλάτος ή η διαφοροποίηση του πλάτους κατά μήκος ενός αυξητικού δακτυλίου και, γενικά, ανομοιομορφία στο πλάτος των αυξητικών δακτυλίων βρέθηκε να ευνοεί το σχηματισμό του σφάλματος. Σε κορμοτεμάχια με το σφάλμα αποκόλλησης των αυξητικών δακτυλίων διαπιστώθηκαν διαφοροποιημένες τιμές ιδιοτήτων μεταξύ θέσεων (θέσεις κοντά ή σε απόσταση από το σφάλμα, ανώριμο, τυπικό ξύλο). Συγκεκριμένα, προσδιορίσθηκε μικρότερη μηχανική αντοχή σε αξονική θλίψη και σκληρότητα του τυπικού ξύλου των κορμοτεμαχίων σε θέσεις που ήταν πλησιέστερα στο σφάλμα σε σύγκριση με θέσεις που ήταν απομακρυσμένες από το σφάλμα. Στην περιοχή της αποκόλλησης των δακτυλίων το ξύλο εμφάνισε μικρότερη εφαπτομενική διόγκωση, και ακριβώς στη θέση της περιφερειακής ραγάδας σημαντική διαφορά στο συντελεστή ανισοτροπίας Η πυκνότητα του ανώριμου ξύλου βρέθηκε μεγαλύτερη στα κορμοτεμάχια με τις περιφερειακές ραγάδες σε σύγκριση με το αντίστοιχο τυπικό ξύλο. Στις μηχανικές ιδιότητες, οι στατιστικά σημαντικές διαφορές που προέκυψαν ανάμεσα στο ανώριμο ξύλο των κορμοτεμαχίων με περιφερειακές ραγάδες και στο αντίστοιχο τυπικό, ήταν μεγαλύτερη τάση στο όριο ελαστικότητας και μεγαλύτερη αντοχή σε σκληρότητα υπέρ του ανώριμου ξύλου. Συγκρίνοντας τα κορμοτεμάχια με και χωρίς περιφερειακές ραγάδες, διαπιστώθηκαν τα εξής: Τα κορμοτεμάχια με περιφερειακές ραγάδες βρέθηκε να έχουν (σε όλες τις θέσεις του τυπικού ξύλου με διαφορετική απόσταση από το σφάλμα) μικρότερη αντοχή σε κάμψη, κρούση, αξονική θλίψη, σκληρότητα και μικρότερο μέτρο ελαστικότητας σε στατική κάμψη και όριο τάσης ινών σε σύγκριση με κορμοτεμάχια χωρίς το σφάλμα. Επίσης, παρουσίασαν μικρότερη ακτινική διόγκωση σε σύγκριση με κορμοτεμάχια χωρίς το σφάλμα. Η πυκνότητα του ανώριμου ξύλου βρέθηκε μεγαλύτερη στα κορμοτεμάχια με τις περιφερειακές ραγάδες σε σύγκριση με το ανώριμο και το τυπικό ξύλο των κορμοτεμαχίων χωρίς τις περιφερειακές ραγάδες. .............................................................................