raziskave in razvoj UDK: 630*852:176.1 Alnus glutinosa L originalni znanstveni ~lanek (Original Scientific Paper) ^rna jel{a (Alnus glutinosa (L.) Gaertn.) - lesna zgradba in obdelavnostne lastnosti* Black alder (Alnus glutinosa (L.) Gaertn.) - wood structure and machinability avtor prof. dr. dr. h.c. Niko TORELLI izvleček/Abstract Opisana je lesna anatomija ~rne jel{e (Alnus glutinosa) s poudarkom na parenhimskih pegah in sekundarnih spremembah v lesu. Testirana je bila kvaliteta skobljanja, rezkanja, bru{enja, vrtanja, stru‘enja, ‘ebljanja in vija~enja jel{evine po normativih ANSI/ASTM in Davisovih navodilih in primerjana z bukovino. Jel{evina se obdeleluje z lahkoto in kvalitetno. Parenhimske pege predstavljajo dekorativen element. Najhuj{a specifi~na napaka jel{evine je “rde~e srce” (diskolorirani les) v debelni sredici. An outline is given of the wood anatomy of black-alder-wood (Alnus glutnosa) with particular emphasis on pith flecks and secondary changes in wood. Quality of planing, shaping, sanding, boring, turning, nail- and screwsplitting according to ANSI/ ASTM and Davis (1962) was tested and compared with beech-wood (Fagus silvatica). Red alder machines easily. Pith flecks are considered to be a decorative feature. The most serious specific defect of alder-wood is the “red heart” (discolored wood) in the stem core. Klju~ne besede: ~rna jel{a, Alnus glutinosa, zgradba, parenhimske pege, diskolorirani les, strojna ob-delavnost Keywords: black alder, Alnus gluti-nosa, structure, pith flecks, discolored wood, machinability * Najlep{e se zahvaljujem Tinetu Zupan~i~u , univ. dipl. ing. les., za vestno izdelavo preparatov in mikrografij ter Petru Cunderju in Janezu Ur{i~u za natan~no izvedbo strojnih obdelavnostnih testov. 1. U vod Poplavne ravnice z visoko podtalnico so pravo rasti{~e za ~rno jel{o, kjer dose‘ejo vi{ine prek 30 m (^rni log, Mala Polana, Bistrica). Ve~inoma pa z njo gospodarijo panjevsko (prim. Brus 1995). Posebnost jel{ je, da lahko ve‘ejo atmosferski du{ik v koreninskih “gomolj~kih”, ki vsebujejo bakterije iz rodu Frankia (red Ascomycetales). Tako lahko kolonizirajo zelo nerodovitna tla. 1.1 Zgradba in lastnosti jel{evine Les je difuznoporozen, z radialnimi skupki por (4 ali ve~), z lestvi~astimi perforiranimi plo{~icami s po 20 ali ve~ “pre~kami”. Intervaskularne piknje so razporejene nasprotno. Srednji tangencialni premer por je manj{i od 100 mm (30…55…80 μm) in niso vidne s prostim o~esom. Pore so zelo {tevilne (75…100…145/ mm2) z visokim tkivnim dele`em (11…29…42 %). Glede tipa osnovnega tkiva so mnenja deljena. Po Wagenführju (1996) naj bi bilo iz libriformskih vlaken, redkeje iz vlaknastih traheid. Brazier (1961) navaja prisotnost vlaknastih traheid. Po Grosserju (1977) prevladujejo v osnovnem tkivu libriformska vlakna, vlaknastih traheid je malo. Schwein- ijaLes 53(2001) 12 gruber 1990) govori le o vlaknih, ne da bi navedel tip. Braun (1970) uvr{~a les jel{e , tako kot tudi les bukve, v funkcijski tip II s traheidami in trahejami. V osnovnem traheidal-nem tkivu, ki ima vaskularno in mehansko funkcijo, so vklopljene tra-heje. Trahejna omre`ja so omejena na posamezne letne prirastne plasti. Trahejna omre‘ja posameznih letnih prirastnih plasti niso neposredno povezana pa~ pa jih povezuje osnovno traheidalno tkivo. Nekoliko svojevoljne Braunove ideje o organizaciji hidrosistema stroka ni enotno sprejela in je ob~asno predmet diskusije. Les jel{e je dokaj primitiven. Vlakna so relativno dolga 300…1010-…1650 μm, prav tako trahejni ~leni 300…1230 μm (Wagenführ 1966, 1996), tako da je poskambialno po-dalj{anje vlaken le okrog 120 % (Bailey 1920). Trakovi so izklju~no enoredni in so lokalno zdru‘eni v agregirane trakove. Po Kobayashiju (1952) nekatere od japonskih jel{ nimajo agre-giranih trakov (sl. 1, 2, 3, 4, 5). Agregirani trakovi so visoki tudi ve~ centimetrov! Trakovno tkivo je homogeno. Piknje med trakovi in tra-hejami so drobne s premeri pod 10 μm in podobne intervaskularnim. Aksialni parenhim je apotrahealen v difuznem in dufuznem agregi-ranem razporedu (kot pri bukvi). Posebnost jel{evine (kot tudi breze, topolov, vrb in redkeje leske ter vrst iz rodov Prunus in Sorbus) so paren-himske pege (nem. Markflecken, Zellgänge; angl. pith flecks, medullary spots). Na pre~nem prerezu se vidijo kot tangencialne pege iz ranitvenega tkiva, ki so navadno temnej{e od okoli{kega tkiva in ne segajo prek letnic (sl. 1, 2). V vzdol‘ni smeri se ka‘ejo kot temne proge razli~nih dol‘in (sl. 3,4,5). Povzro~ajo jih revijaLes 53(2001) 12 raziskave in razvoj Slika 1. ^rna jel{a (Alnus glutinosa (L.) Gaertn.): pre~ni prerez z dvema parenhim-skima pegama in dvema agregiranima trakovoma. 1X Slika 2. ^rna jel{a (Alnus glutinosa (L.) Gaertn.): pre~ni prerez s parenhimsko pego. 10 X Slika 3. ^rna jel{a (Alnus glutinosa (L.) Gaertn.): radialni prerez s paren-himsko progo. 2X Slika 4. ^rna jel{a (Alnus glutinosa (L.) Gaertn.): radialni prerez s paren-himsko progo. 10X Slika 5. ^rna jel{a (Alnus glutinosa (L.) Gaertn.): tangencialni prerez s paren-himsko pego in agregiranim trakom. 10X raziskave in razvoj muhe rudarke iz rodu Dizygomyza, podrod Dendromyza, dru‘ina Agro-myzidae (Brauns 1964, str. 413; Panshin, de Zeeuw 1980, str. 387). Med majem in julijem sami~ke teh insektov odlagajo jaj~eca v {e neole-senele poganjke na{tetih vrst. Izlegle nitaste li~inke grizejo v kambijevi coni in delno v beljavi (redko po skorji) po drevesu navzdol s hitrostjo do 1 m na teden. Sprva so rovi popolnoma ravni, na bazi drevesa pa postajajo vse bolj zaviti. V nastali rov proliferirajo celice kambijeve cone in ga zapolnejo z ranitveni parenhi-mom. Ker ranitveno tkivo, ki oklu-dira rove, spominja na str‘en, jih imenujejo tudi str‘enske pege (kar je dobesedni prevod nem{kega in an-gle{kega izraza). Preden se li~inka zabubi, se pregrize skozi skorjo, pade na tla, kjer v ovoju prezimi. V lesu se vidijo rjave ~rtaste pege. Rjava obarvanost naj bi bila posledica larvinih ekskrementov (npr. Brauns 1964) ali pa dejstva, da nastale rove zapolnijo parenhimske celice, ki proliferirajo iz (kambijevih) floem-skih (materinskih) celic; te celice naj bi imele temno vsebino (Jane 1970). Verjetno pa je tudi, da gre za oksi-dativno obarvanje. Spomnim se, kako sva s Suessom v Berlinu na slovenski topolovini, ki nama jo je odstopil profesor Sgerm, opazovala tako temne kot tudi svetle paren-himske pege. S parenhimom zapolnjene galerije kambijeva dejavnost prekrije. Proces se ponavlja iz leta v leto, tako da so parenhimske pege skorajda normalen anatomski znak pri jel{i, ~eprav gre za patolo{ki pojav. Zlasti izrazite so proge v tangencialnem prerezu, manj v radialnem. Parenhimske pege praviloma niso napake. Pri nordijski brezi so kot dekorativna posebnost pri izdelkih umetne obrti celo za‘eleni. Lu{-~en furnir iz {vedske in finske brezo- vine ima atraktivno teksturo predvsem zaradi {tevilnih parenhimskih peg oziroma prog. Nasprotno pa pri vrbi beki (Salix viminalis) spodnji deli {ib ob mo~nem napadu niso ve~ uporabni za pletenje. Hkratna prisotnost agregiranih trakov ob enorednih, skalariformnih perforacij in paren-himskih peg omogo~a lahko razlikovanje jel{evine od podobnih lesov. Letnice niso izrazite. 1.2 Sekundarne spremembe Mnenje o morebitni jedrovini pri jel{i so nejasna. Avtorji so pri opisu jel-{evine o~itno v mo~ni zadregi. Nekateri navajajo, da ni barvnih razlik med beljavo in jedrovino, drugi spet, da je jedrovina nekoliko rde~kasta ali pa da se beljava po barvi ne lo~i od jedrovine (npr. Handbook of Hardwoods 1972, Holzlexikon 1988). Trendelenburg (1955) npr. uvr{a jel{o med “beljavce” (nem. Splintbäume), torej med drevesa brez jed-rovine oz. ~rnjave in brez su{ine. Po isti terminologiji je tudi bukev brez jedrovine, ima pa su{ino (nem. Reifhölzbäume), sodi torej med “su{in-ce”. Schweingruber (1990) navaja, da je jel{a brez obarvane jedrovine (“ohne Farbkern”). Najbolj dolo~en sku{a biti Bosshard (1982), ki v skladu s svojo ojedritveno terminologijo uvr{~a ~rno jel{o med vrste z zadr-`ano ojedritvijo (podobno kot beli gaber) in hkratno mo`nostjo tvorbe fakultativno obarvane jedrovine (Bosshard 1966, 1968). Sam menim, da ima jel{a le diskolorirani les (slika 6). Raziskave so v teku. Sve`a jel{e-vina se po poseku oksidativno obarva intenzivno rde~eoran`no. Preliminarne raziskave v Veliki Polani ka`e-jo, da je “rde~e srce” pogostej{e pri starej{ih, visokih in debelih jel{ah s kratko kro{njo. 1.3 Biolo{ke, fizikalne, mehanske in tehnolo{ke lastnosti Les ~rne jel{e je drobno teksturiran, z ravno rastjo, homogen, lahek, mehak in zelo podoben lesu ameri{ke rde~e jel{e (Alnus rubra). Gostota v su{ilni~no suhem stanju ρo = 450-…490…600 kg/m3 (Sachsse 1984), 450…510…600 kg/m3 (Wagenführ 1996) in 460…610…800 kg/m3 (Bosshard 1982). Gostota v zra~no suhem stanju ρ12…15 = 490…550-…640 kg/m3 (Wagenführ 1996). Volumenski skr~ek βv = 12,0…12,6-revijaLes 53(2001) 12 raziskave in razvoj Preglednica 1. ^rna jel{a (Alnus glutinosa (L.) Gaertn.). Obdelavnostne in druge lastnosti Ohdelavnost Druge Lastnosti StohlJ»it>t Brušenje Vrtanje Hi-fl,..rpj,- DiilUjčtiJe Struitnjc Aebljanjt VLjifenJe Podajilna hitrost Vzorci brez defektom ia- Gladki vzorci Dobre tlu odliG» izviti LS- Dubri do odlični vzeca Prav dobre dnodjifcnc izdjolbitve Pt*v dobri da odlični V7.nra Vz«ci brez Vzorci 'bt ez rež Prsni kot C) 30 25 20 13 m/mim. * % 'S. ■fc % * % % a % * 15,25 2 14 12 58 22 98 92 72 32 8 19.06 ö 25,44 4 58,13 0 Preglednica 2. ^rna jel{a (Alnus glutinosa (L.) Gaertn.). Sumarni prikaz kvalitete obdelave po posameznih postopkih. [tevila pomenijo odstotek vzorcev v posameznem kakovostnem razredu Preglednica 3. Bukev (Fagus sylvatica L.). Obdelavnostne in druge lastnosti ObdeJavnost Druge Uutnasti SknhlJaBj* Brušenje Vrtanje Kezkaiije ĐotNJrhjc KtiuAtnJr brbljanje Viđenje Podajalna. hitrost Vzurci brez defektov za- Glidfci vzorci Dobre do oflHĆnS iiYrtirie Dobri do odlični vzorci PrJW dobre do odlične larkürifK Prav dobri do odlični Vzorci Ijrez rez VzörcibteÄ reä Ptsni kot (* > 30 25 20 15 m/mio. % % % 5& % % $> % * * % I5P25 80 67 KO 70 13 87 90 67 ]9.i* 73 25.44 67 :ifi 1> 53 ijaLes 53(2001) 12 raziskave in razvoj ...14,2 % (Sachsse 1984). Linearni skrčki (Bosshard 1982, Wagenführ 1996): ß, = 0,5 %, ß = 4,4...4,8 %, ßt = 7,3...9,3 %. Skrček svežega lesa do vlažnosti U = 12 % je radialno pribl. 4,0 % radialno in 6,5 % tangencialno (Handbook of hardwoods 1972). Po istih avtorjih je tlačna trdnost aksialno o / cc / = 31...55...77 MPa, upogibna trdnost aksialno a J/ = 44...97- bb ------- ...172 in 43...83... 169 MPa, udarna žilavost 2,5.. .5^1.. .10,8 J/cm2. Trdota prečno po Janki HJ// = 76 MPa in bočno HJ1 = 29 MPa. Upogibni elastičnostni modul aksialno EJ/ = b 7.771...9316...11.473 MPa. Krivljenje lesa je označeno kot zmerno dobro (Handbook of Hardwoods 1972) in je slabše kot pri bukvi. Literatura navaja, da je sušenje jelše-vine povsem neproblematično in hitro (program J po podatkih Building Research Establishment, Princes Risborough Laboratory, Handbook of Hardwoods 1972). Lahko se cepi. Je krhka. Odpornost proti glivam in insektom je slaba. Zato je naravna trajnost jelševine na zraku in v menjavajoči se vlažnosti slaba, izjemna pa pod vodo. Benetke stojijo v veliki meri na jel-ševih kolih (Giordano 1976)! Upo-rabljali so jo na veliko tudi mostiščarji, saj je bila zelo pri roki. Zanimivo je, da Handbook of Hardwoods govori o trajnosti beljave in jedrovine . Obe naj bi bili slabi (angl. perishable). Tudi ta podatek govori v prid podmeni, da jelša nima jedrovine in da je v tem primeru z jedrovino (angl. heartwood) mišljen diskolorirani les. Sicer pa je jelševina permeabilna in se dobro impregnira. Prekmurci povečajo trajnost jelševine tako, da jo po zimski sečnji vsaj dva tedna namakajo v vodi in šele potem posušijo do zračne suhosti. Brus (1995) poroča še o bolj nenavadnem postopku za pove~anje trajnosti: les za pode namakajo v gnojnici. Zakaj naj bi bil tak{en les bolj trajen, ne vem. V tej zvezi omenimo, da starogr{ki filozof Teofrast (cit. iz Tsoumis), navaja, da so lesene “{arnirje” premazovali z iztrebki, da bi upo~asnili njihovo su{enje in tako prepre~ili ve`enje. Zaradi ravne rasti ima malo tenzij-skega lesa. Pogosta je debelna v‘leb-ljenost in zavita rast, ro‘e na mestu o~i{~enih vej in gol{e zaradi lokalnega masovnega odganjanja spe~ih (zavrtih, supresiranih) popkov (nem. Wasserreiserkropf). Slika 8. Testni vzorci za rezkanje razli~nih lesov z ocenami obdelovalnostne kvalitete Slika 9. Testni vzorci za stru‘enje razli~nih lesov z ocenami obdelovalnostne kvalitete 2. Obdelavnost 2.1 Material in metode Vzorci jelševine in primerjalne bukovine so bili izbrani naključno. Testiranja so bila izvedena v skladu z normami ASTM (ANSI/ASTM D 1666-64 dop. 1976) na 50 vzorcih: • skobljanje s štirimi prsnimi koti in s štirimi podajalnimi hitrostmi na štiristranskem skobeljnem stroju s po dvema widia reziloma Unimat 17 N Weinig ; • brušenje s širokotračnim brusilnim strojem Boerle TKS 1300 z dvema brusilnima enotama in dvema gradacijama brusnega papirja: (a) s kontaktnim valjem s papirjem z gradacijo 80 (DIN 69100) in (b) s pritisno letvijo s papirjem gradacije 120 (DIN 69100); • vrtanje in rezkanje na kombiniranem mizarskem stroju domače izdelave Žičnica in • struženje na polavtomatski stružnici Hempel s standardiziranim nožem po ASTM normativih. • Žebljanje in vijačenje je bilo opravljeno na 25 vzorcih po Davisovi metodi (1962). Vlažnost vzorcev U = 9,9...10,2-...11,9 %. Gostota pI7 = 424...520- r u ------- .. .617 kg/m3. Znaki, ki se ocenjujejo pri posameznih testih, so npr. vol-natost (angl. fuzzy grain), dvignjeno tkivo (angl. raised grain), iztrganine (angl. torn grain), udarne sledi (angl. chip marks) gladkost itd. (si. 8, 9). 2.2. Rezultati Rezultati so prikazani v dveh sumarnih preglednicah (pregl. 1, 2) in primerjalno z bukovino (pregl. 3). Kvaliteta skobljanja jelševine je primerljiva s kvaliteto skobljanja buko- Les 53(2001) 12 vine, bru{enje je bolj kvalitetno, prav tako vrtanje, rezkanje primerljivo, stru‘enje nekoliko slab{e, ‘ebljanje primerljivo in vija~enje slab{e. 3. Raba Jel{evina je primerna za furnir, vezan les, pohi{tvo (predvsem za stru‘ene dele in {e posebej za stole), embala‘o, modelni les, glasbene in{trumente, galanterijo, ro~aje orodja, vin~nike, cokle, kuhinjsko posodje, ~evljarska kopita, pipe, jamski les, vodne zgradbe, krste itd. itd. Jel{evina se dobro lu‘i in se je obnesla za imitiranje dragocenih lesov, zlasti mahagoni-jevine. Ker pri gorenju razvija le malo dima, jo uporabljajo pri varjenju piva za ‘ganje slada. Zelo cenjeno je oglje, ki se je uporabljalo tudi za izdelovanje smodnika. Kljub na{tete-mu pa se je jel{evine v preteklosti dr‘al slab glas. Pesnik Ernst Moritz Arndt je 1847ob nere{enem cesarskem vpra{anju zapel: “Germanija, res ne zmore{ najti cesarja? Nobenega ponosnega? Kje so tvoji hrastovi gozdovi? Seka{ le jel{evino?” (prevod ni najbolj{i). Danes imamo bolj{e mnenje o jel{evini. Zaradi fine teksture in prijetne barve jo radi uporabljamo, le premalo jo je dovolj debele. Avstrijci jo danes bolj cenijo od bukovine in hrastovine. Skorja vsebuje do 20 % in stor‘ki do 16 % ta-ninov, poleg tega pa {e kvercitin-3-galaktosid, rde~e barvilo emodin in flobafene. Listi vsebujejo galusovo, elagno in protokatehinsko kislino. Z zvarkom skorje se dose‘e na volni, pred~im‘ani z galunom, svetlo rjav odtenek, z nadaljnjo obdelavo z ‘e-lezovim-II-sulfatom globoko ~rn odtenek in z bakrovim sulfatom rja-vo~rnega (Schweppe 1993). Iz stor‘-kov so pripravljali trajno ~rnilo. Zaradi visoke vsebnosti ~reslovin so jo uporabljali kot strojilo. [e do nedavnega so mlade, lepljive vejice upo- rabljali kot muholovec, zlasti v hlevih. Posu{ena ‘enska socvetja (“stor‘-ke”) vpletajo v vence. 1. ANSI/ASTM D 19666-64 (reapproved 1976). 1978. Standard methods of conducting machining tests of wood and wood-based materials. Annual Book of ASTM Standards. Part 22:486-512. 2. Bailey, I.W. 1920. The cambium and its derivative tissues, II. Size variation of cambial initials in gymnosperms and angiosperms. Am. J. Bot. 7:417-434. 3. Bosshard, H.H. 1966. Notes on the biology of the heratwood formation. News Bull. IAWA 1(1):1-11. 4. Bosshard, H.H. 1968. On the formation of facultatively colored heratwood in Beilschmiedia tawa. Wood. Sci. Technol. 2(1):1-12. 5. Bosshard, H.H. 1982. Holzkunde. .2. del. Birk-häuser Verlag, Basel, Boston, Stuttgart. 6. Braun, H.J. 1970. Funktionelle Histologie der sekundären Sprossachse; I. das Holz. Handbuch der Pflanzenanatomie. 2.izd. Borntraeger, Berlin. 7. Brauns, A. 1964. Taschenbuch der Waldinsekten. Gustav Fischer Verlag, Stuttgart. 8. Brazier, J.D., Franklin, G.L. 1961. Identification of hardwoods. A microscope key. HMSO, London. 9. Brus, R. XXX.^rna jel{a. Gea 40(7):40-41. 10. Davis, E.M. 1962. Machining and related characteristics of United States hardwoods. Technical Bulletin No. 1267. U.S. Department of Agriculture, Forest Service. Washington. 68 s. 11. Giordano, G. 1976. Technologia del legno. Vol. 3. Unione tipografico . Editrice Torinese. 12. Greguss, P. 1945. Bestimmung der mitteleuropäischen Laubhölzer und Sträucher auf xylo-tomischer Grundlage. Ung. Naturwiss. Museum, Budapest. 13. Grosser, D. 1977. Die Hölzer Mitteleuropas. Springer Verlag, Berlin 14. Handbook of Hardwoods. 2. izd. Dept. Of the environment. Building research Establishment, Princes Risborough Laboratory. Her Majesty’s Stationery Office. 15. Jane, F.W. 1970. The structure of wood. 2. izd. Adam & Charles Black, London. 16. Kobayashi, Y. 1952. Identification of Japanese alder woods. Forestry Abstracts 14 (1953). 17. Metcalfe, C.R., Chalk, l. 1950. Anatomy of the dicotyledons. Clarendon Press, Oxford. 18. Panshin, A.J., Zeeuw, C. 1980. Textbook of wood technology, 4. Izd. McGraw-Hill Book Company, New York, itd. 19. Sachsse, H. 1984. Einheimische Nutzhölzer. Paul Parey, Hamburg, Berlin. 20.Schweppe, H. 1993. Handbuch der Naturfarbstoffe. EcomedLandsberg/Lech. 21. Schweingruber, H. 1990. Anatomie europäischer Hölzer. WSL/FNP, Verlag Paul Haupt, Bern, Stuttgart. 22. Torelli, N., Stewart, H.A. 1983. Machining and related characteristics of five wood species from Bayanga region (Cedntral African Republic). Tehni~no poro~ilo. 23. Trendelenburg, R./Mayer-Wegelin, H. 1955. Das Holz als Rohstoff. Carl Hanser Verlag, München. 24. Wagenfür, R. 1996. Holzatlas. 4. izd. Fachbuchverlag, Leipzig. raziskave in razvoj JAGODI^, Franc Sistem za spremljanje proizvodnje lesnoindustrijskega podjetja Diplomsko delo (univerzitetni {tudij) Mentor: Mirko Tratnik, Leon Oblak (somentor) Recenzent: Franc Bizjak X, 91 str., 4 pregl., 48 sl., 18 pril., 27 vir UDK:65.011.8:674 V ~asu globalne konkurence je v proizvodnem podjetju zelo pomembno obvladovanje proizvodnega procesa, obvladovanje informacij in proizvodne dokumentacije. Proizvodni proces, infonnacije in dokumentacijo o njem je mo~ uspe{no obvladovati le s pomo~jo u~inkovi-tega sistema za spremljanje proizvodnje. Zato smo se lotili prav tega problema in sicer v organizacijski enoti furnirnica podjetja Bohor d.d., [entjur. Izhajali smo iz ugotovitve, da proizvodni proces ni organiziran na najbolj{i mo`ni na~in. Predvsem problemati~no je obvladovanje informacij in proizvodne dokumentacije, {e posebej neustrezen pa je proizvodni informacijski sistem. Opravili smo analizo obstoje~ega stanja tako proizvodnega procesa kot proizvodnega informacijskega sistema ter podali predlog prenove. Klju~ne besede: informatika/ informacijski sistem/vodenje proizvodnje ijaLes 53(2001) 12