Svež les moramo osušiti do vlažnostnega stanja, ki zagotavlja njegovo optimalno predelavo, obdelavo in predvsem vgradnjo. Zaradi higroskopnih lastnosti je vlažnost lesa v uporabi odvisna od klimatskih razmer na mestu vgradnje, zaradi nihajočih razmer pa ne moremo povsem preprečiti niti njegovega »delovanja«, to je krčenja in nabrekanja, lahko pa ga z ustreznimi ukrepi omilimo.

Delovanje lesa v spreminjajočih se klimatskih razmerah

Izhodišče

Svež les vsebuje velike količine vode, ki zelo omejujejo njegovo uporabnost. Najrazličnejši postopki sušenja lesa so zato prva in nujna faza predelave. Naloga sušenja je, da se les osuši do takšnega stanja, ki zagotavlja njegovo optimalno nadaljnjo predelavo, obdelavo ali končno vgradnjo.

Zaradi svoje specifične zgradbe je les higroskopen in zato vselej bolj ali manj vlažen, hkrati pa nenehno vzpostavlja vlažnostno ravnovesje s klimo, v kateri je. Pri tem je najodgovornejši dejavnik relativna zračna vlaga, temperaturni vpliv je močan le posredno, ko v zimskih mesecih z ogrevanjem prostorov precej znižujemo relativno zračno vlažnost.

Tako kljub pazljivemu in pravilnemu sušenju ne moremo zagotoviti stabilnega vlažnostnega stanja lesa. Pomembnejše od same spremembe vlažnosti so dimenzijske spremembe, vezane na sprejemanje (nabrekanje) in oddajanje (krčenje) higroskopske vode.

Zaradi nihajočih klimatskih razmer tako tudi v uporabi ne moremo preprečiti večjega ali manjšega delovanja lesa, omilimo pa jih lahko z:

- osušitvijo na primerno vlažnost (ustrezati mora povprečnim klimatskim razmeram na mestu vgraditve – predvsem relativni zračni vlažnosti in tudi temperaturi);

- izbiro orientiranih elementov (les se v tangencialni smeri krči in nabreka dvakrat bolj kot v radialni);

- pravilnim postopkom vgradnje (preprečevanje dodatnega navlaževanja od sovgrajenih materialov, primerna hidroizolacija, uporaba pomožnih materialov, na primer lepil, ki ne vsebujejo vode);

- zaščitnimi premaznimi sredstvi, ki delujejo hidrofobno in upočasnijo hitrost uravnovešanja;

- posebnimi postopki dimenzijske stabilizacije lesa.

Delovanje lesa v talnih oblogah

Talne obloge sodijo med najbolj obremenjene notranje elemente tudi z vidika nihajoče vlažnosti, zato je omejevanje delovanja lesa tu še posebno pomembno.

Veljavni (ali tisti, ki se še pripravljajo), pa tudi starejši standardi dopuščajo razmeroma širok razmik dopustne končne lesne vlažnosti, zato je odločitev o primerni končni vlažnosti odvisna od razmer na mestu vgraditve. Tako je za centralno ogrevane prostore z nižjo relativno zračno vlažnostjo primernejša nekoliko nižja vlažnost lesa (med 7 in 9 odstotki), v individualno ogrevanih ali klimatiziranih prostorih (tudi z uravnavanjem relativne zračne vlažnosti) pa nekoliko višja (od 9 do 11 odstotkov). Vendar tudi omenjeni razpon vlažnosti lesa zagotavlja dimenzijsko stabilnost le v omejenem obsegu nihanja relativne zračne vlažnosti. Delovanje lesa zato vrednotimo s kazalniki, s katerimi v nihajočih klimatskih razmerah definiramo tako spremembe lesne vlažnosti kot tudi dimenzije.

V skrajno nihajočih klimatskih razmerah, ki trajajo daljši čas, se lesna vlažnost spremeni tudi za več kot 10 odstotkov, seveda so temu ustrezne tudi dimenzijske spremembe. Ob tem se pri togo lepljenih parketnih elementih na podlago prenaša tudi nabrekovalni tlak (pri navlaževanju) oziroma nateg (pri sušenju). Specifični nabrekovalni tlak (pri spremembi vlažnosti lesa za 1 odstotek) za bukovino je 0,45 MPa/%.

Heterogena in variabilna zgradba lesa

Na specifično odzivanje lesa v nihajočih klimatskih razmerah vplivajo tudi njegove variabilne in nehomogene lastnosti, kot so gostota oziroma hitrost priraščanja s širino branik ter razmerje med deležem ranega in kasnega lesa, anizotropno krčenje, potek in usmerjenost vlaken z zavito (spiralno) ali menjaje zavito rastjo, prisotnost in pojav reakcijskega lesa, ki omogoča vzravnavanje nagnjenih debel in poševno rast vej, čas nastanka lesa v kambiju oziroma starost kambija – na začetku rasti drevesa nastaja mladostni ali juvenilni les (približno do 20 let), ki se anatomsko in po lastnostih razlikuje od zrelega ali adultnega lesa, ki je uporabnejši, saj ima bolj stabilno in normalno zgradbo, rastne napetosti in grče ter biološke in mehanske poškodbe.

Usmerjenost in potek vlaken – spiralnost

Osnovna osna vlakna in tudi drugi elementi potekajo v drugačni smeri od osi debla, korenin ali vej. Potek je opredeljen s smerjo in velikostjo kota odklona vlaken v tangencialni ravnini glede na stržen ali vertikalno os debla. Elementi najpogosteje sledijo obliki spirale, nenavadne niso niti zavita in izmenična rast ali prepletenost vlaken, saj se novi osni elementi lahko med rastjo in zrelenjem tangencialno na prirastno plast različno odklonijo. V nobenem drevesu ni potek rasti idealno vzporeden z njegovo osjo, možni so odkloni od 0 do 30 stopinj v eno ali drugo smer, izjemoma tudi skoraj do 90 stopinj.

Večina iglavcev ima spiralno rast, katere smer in kot se spreminjata s starostjo drevesa in položajem vzdolž debla. Spiralna rast je normalna rastna shema mnogih drevesnih vrst, ki spremenijo potek rasti le enkrat v življenju. Pri smreki in jelki se je izkazalo, da rasteta levosučno spiralno v mladosti in se pozneje nagibata k desnosučnosti.

Pri listavcih je variabilnost lesnih lastnosti večja kot pri iglavcih, večja je tudi pestrost poteka aksialnih elementov. V nekaj prirastnih plasteh ali celo krajših periodah se lahko smer tudi spremeni.

Prepletenost vlaken je bolj problematična pri tanjših elementih (A), vendar ni zanemarljiva niti pri debelejših (B).

Spiralna rast večinoma poslabša mehanske lastnosti in predvsem povečuje zvijanje lesa ob spremembah njegove vlažnosti, povzroča pa tudi težave pri uporabi izdelkov iz sestavljenega lesa.

Najmočnejši vpliv spiralne rasti se pokaže med postopkom sušenja, ko se pri žaganem lesu s poševnim potekom vlaken tangencialna komponenta krčenja prenaša na vzdolžno smer elementov. Odkloni rasti ob vejah, grčah, vozlastih nabreklinah in drugih rastnih posebnostih še povečajo nevarnost zvijanja. Značilno odstopajoči potek vlaken se kaže tudi v grčah, ki pripomorejo k splošni dezorientaciji osnovnega tkiva.

Veženje lesa s spiralnim potekom vlaken

Starostne kategorije lesa

Juvenilni les nastaja v mladem drevju ali pri starejšem v krošnji. Adultni les ima »normalno« zgradbo, to je razmeroma stabilne dimenzije elementov in lastnosti. Nasprotno lastnosti lesa na juvenilnem območju niso enotne. Obdobje spremljata velika variabilnost ter dokaj hitra sprememba anatomskih, fizikalnih in kemičnih lastnosti, kar se kaže tudi v uporabnosti juvenilnega lesa.

Razlike med juvenilnim in adultnim lesom lahko strnemo v naslednjih točkah:

- ker ni izrazitega kasnega lesa, so celične stene tanjše, premeri lumnov večji, juvenilni les pa ima nižjo gostoto;

- na juvenilnem območju se zaradi potrebe po intenzivnih spremembah usmerjenosti osi praviloma pojavlja veliko reakcijskega lesa (kompresijskega pri iglavcih in tenzijskega pri listavcih) s slabšimi tehnološkimi lastnostmi;

- nastaja velik aksialni skrček, ki je vzrok za veženje lesa. Večje krčenje v vzdolžni smeri je posledica večjega mikrofibrilnega kota, ki je značilen za juvenilni les. Torej, če je deska odrezana tako, da vsebuje juvenilni les, se bo ta del krčil bolj kot drugi, kar bo povzročilo krivljenje in pokanje tudi, ko bo les v uporabi;

- vlakna (traheide) mladostnega lesa so krajše od vlaken zrelega, zato je precej manjša predvsem udarna žilavost, pa tudi druge trdnosti.

Juvenilni les se navadno tudi kemijsko razlikuje od adultnega, ima več lignina in ksilana ter manj celuloze in galaktoglukomanana.

Kemijske razlike imajo manjši vpliv na kakovost kot anatomske;

zaradi centralne lege je vlažnost juvenilnega lesa praviloma nižja kot v perifernem adultnem lesu.

Razlog je predvsem fiziološki, saj je periferni del udeležen pri prevajanju vode. Če pa je na primer prisotno mokro srce, vlažnost močno naraste;

spiralni kot poteka vlaken je v juvenilnem lesu večji, kar poslabša mehanske lastnosti in povečuje zvijanje.

Sprememba anatomskih in fizikalnih lastnosti na prehodu iz juvenilnega v adultno obdobje

Reakcijski les

Reakcijski les se oblikuje kot odgovor na nevertikalno usmerjenost debla, ki nastane pod vplivom asimetrične oblike krošnje, močnega vetra, snega ali naklona rastišča. Deblo je tu ovalno (ekscentrično) z večjim radijem na »reakcijski« strani.

Pri iglavcih nastane reakcijski – kompresijski – les na spodnji, tlačni strani ukrivljenih debel in vej.

Pri listavcih nastaja tenzijski les na zgornji natezni strani ukrivljenih debel in vej. Območja tenzijskega lesa so pri listavcih navadno omejena na rani les.

Velik aksialni skrček tako tenzijskega lesa pri listavcih kot kompresijskega pri iglavcih precej pripomore k veženjem v procesu sušenja. Ta učinek se še stopnjuje v juvenilnem lesu, kjer je pogostost pojavljanja reakcijskega lesa največja. V adultnem lesu se reakcijski les pojavlja občasno in nepredvidljivo.

Dokaj uspešno je mogoče negativni učinek reakcijskega lesa preprečiti s sušenjem pod obtežbo, zato se zlaga žagan les ali elementi, ki ga vključujejo, v spodnje dele zložajev ali pa zložaje dodatno obtežimo.

Močnejše krčenje tenzijskega lesa v vzdolžni smeri povzroča vzvalovanost normalnega lesa.

Notranje ali rastne napetosti

Notranje ali rastne napetosti nastajajo v lesu že med rastjo. Obod debla je v osni smeri obremenjen na nateg, sredina debla pa na tlak. V tangencialni smeri se na obodu pojavljajo tlačne napetosti, v sredini pa natezne. Sproščanje notranjih napetosti se pri vzdolžnem in prečnem razžagovanju kaže v značilnih veženjih in srčnih razpokah. Posledica rastnih napetosti sta tudi kolesivost in krhko srce.

Velike rastne napetosti otežujejo uporabo lesa. Zaradi sproščanja napetosti pri poseku in med razžagovanjem se takoj pojavijo deformacije; tangencialne deske se zvijajo lokasto, radialne pa se usločijo. V sredici debla se zaradi tangencialnih nateznih napetosti pojavijo srčne razpoke, kolesivost pa je posledica radialnih nateznih napetosti. 

S parjenjem je mogoče napetosti nekoliko sprostiti in s tem zmanjšati njihov negativni vpliv med sušenjem.

Razporeditev rastnih napetosti v deblu

Grče

Grče so posledica naravnega razvoja oziroma rasti drevesa, vendar jih zaradi njihovega vpliva na lastnosti lesa, tako da niso ugodne za uporabo, štejemo za napake. Z rastjo drevesa se na spodnjem delu debla sušijo in prej ali slej odpadejo, medtem ko višje in v krošnji rastejo še žive veje. S priraščanjem v debelino drevo zarašča ostanke vej. Suhe veje se pri iglavcih lomijo stran od debla in ostanejo štrclji, pri listavcih pa se po razkroju veje odlomijo ob deblu. Zrasle grče živih vej pri iglavcih in zdrave grče živih vej pri listavcih pomenijo manjšo napako lesa, medtem ko nezrasle grče od suhih vej pri iglavcih in slepice pri listavcih bolj razvrednotijo lesne sortimente. Nezrasle grče in slepice se pojavljajo večinoma v spodnjem, zrasle in zdrave grče pa na zgornjem delu debla. Slepice so lahko že bolj ali manj biološko okužene ali razgrajene in se pojavljajo na sami površini, lahko jih preraščajo bule ali pa so povsem prerasle in jih na površini debla zaznamo le po sledovih. Grče od pavej in vodnih poganjkov ne segajo globoko v les in jih ne razvrščamo med (večje) napake.

Vpliv grč na kakovost lesa ocenjujemo z njihovo velikostjo in številnostjo.

Sklep

Na končno kakovost izdelka vpliva vrsta dejavnikov, ki jih moramo upoštevati že pri obdelavi in predelavi lesa, pa tudi med samo vgraditvijo. V prispevku sem želel opozoriti tudi na heterogenost in variabilnost, ki ju kaže les kot material biološkega izvora. Njegove posebnosti rasti v raznolikih teksturnih oblikah lahko izkoristimo za zelo cenjene in drage unikatne izdelke, v serijski in množični proizvodnji pa prinaša odstopajoča struktura bolj neprijetne posledice, ki pa se jim z dobrim poznavanjem lesa lahko tudi izognemo.

izr. prof. dr. Željko Gorišek, univ. dipl. inž. les.

Biotehniška fakulteta, Oddelek za lesarstvo