Puun laadun määrittäminen jo leimikkovaiheessa auttaisi ohjaamaan puutavaran sen oikeaan käyttöön

 

 

Puumekaniikan alkeita
Kuusi- ja mäntysahatavaraa käytetään pääosin rakentamisessa. Kantavissa rakenteissa käytettävän sahatavaran (rakenteellinen sahatavara) on oltava lujuuslajiteltua. Mitä korkeampi lujuusluokka on, sitä paremman hinnan myyjä voi siitä pyytää.

 

Kokenut sahuri tietää, millaisilta leimikoilta parhaat tukit tulevat – tällöin arviointi liittyy sahatavaran oksikkuuteen ja muuhun visuaaliseen laatuun. Kappaleen lujuuteen ja jäykkyyteen vaikuttavat oksien lisäksi myös puuaineen tiheys, vuosilustojen leveys ja sen voimakkaat vaihtelut esimerkiksi lannoituskäsittelyiden seurauksena sekä puun syiden suuntapoikkeamat.

 

Koska lujuuteen vaikuttavia seikkoja on useita, ei visuaalisesti arvioitu lujuuslaatu vastaa täysin todellisuutta eli sitä, kuinka paljon kappale muuttaa muotoaan tietyllä kuormituksella (jäykkyys) tai kuinka paljon se kestää kuormaa pinta-alayksikköä kohti (lujuus).

 

Koneellisessa lujuuslajittelussa kappaletta kuormitetaan sen verran, että sen jäykkyyttä kuvaava kimmokerroin voidaan määrittää. Kertoimen avulla ennustetaan kappaleen lujuusluokka. Lujuuden mittaaminen ei lyö leiville tuotannollisessa toiminnassa, koska se edellyttää aina kappaleen rikkomista.
     

Pioneeritutkimusta Suomessa
Tutkimuksessa kartoittiin päätehak­kuuikäisten kuusi- ja mäntyleimikoi­den puissa esiintyvää ominaisuus­vaihtelua äänennopeusmittauksien avulla. Lisäksi tutkittiin, miten hyvin puussa etenevän ääniaallon nopeuden avulla voidaan ennustaa tyvitukeista saatavan sahatavaran lujuuslaatua.

 

Ääniaaltojen nopeutta pystypuissa mitattiin uusiseelantilaisen Fibre-Gen Ltd:n valmistamalla mittalaitteella.

 

Ääniaalto liikkuu sitä nopeammin, mitä tiheämpää puuta sillä on vastassaan
Ääniaallot liikkuvat rungoissa keski­määrin 4300–4700 metriä sekunnis­sa. Rehevillä kasvupaikoilla hitaam­min kuin karuilla, ja vallitsevien latvuskerrosten puissa hitaammin kuin alempien latvuskerrosten puissa. Karumpien kasvupaikkojen ja varjossa kasvaneiden puiden hidas kasvu kohottaa puuaineen tiheyttä. Tämä näkyy suurempana äänennopeutena.

 

 

Muun muassa Uudessa Seelannissa kasvatettava radiatamänty (Pinus radiata) tuottaa puuta nopeasti ja sen ominaisuudet vaihtelevat voimakkaasti sen mukaan, millaista taimimateriaalia on käytetty. Jos yhdessä metsikössä on käytetty vain yhtä taimikloonia, ovat puut hyvin samankaltaisia toistensa kanssa. Tällaisissa leimikoissa käytetään akustisia työkaluja pystypuiden laadun määrittämiseen. Leimikoiden ennakkomittausten tuloksista riippuen tukit voidaan ohjata sahoille, vaneri- tai LVL-tehtaille tai ääritapauksessa jopa kuiduttavan teollisuuden raaka-aineeksi. Kuva: Metla/Henrik Heräjärvi.

  

Pystypuusta mitatun ääniaallon etenemisnopeuden perusteella laskettava dynaaminen kimmokerroin kuvastaa yllättävän hyvin erityisesti tukin pinnasta saatavien sahatavarakappaleiden, mutta kohtuullisesti myös sydäntavarakappaleiden jäykkyyttä ja lujuutta. Männyllä korrelaatiot olivat kuusta korkeampia.

 

Kun puun mitattu tai arvioitu tiheys kerrotaan äänennopeuden neliöllä, saadaan dynaaminen kimmokerroin. Sen avulla voidaan ennustaa puuaineen käytön kannalta olennaisia lujuusominaisuuksia. Tiheyden mittaaminen pystypuista olisi työlästä.

 

”Havaitsimme kuitenkin, että laskennassa käytettävä tiheysarvo voidaan poimia kirjallisuudesta eli sitä ei tarvitse mitata.  Kyseisestä puusta mitatun tiheysarvon käyttäminen laskentakaavassa ei nimittäin paranna tutkittavien muuttujien riippuvuussuhteita olennaisesti,” kertoo Uudistuvat puutuotearvoketjut ja puunhankintaratkaisut -tutkimusohjelman johtaja, tutkija Henrik Heräjärvi.

 

Selitys löytyy matematiikasta. Dynaamisen kimmokertoimen laskentakaavassa äänen nopeus on dominoiva ja tiheys sekundaarinen muuttuja.  Lisäksi tiheysvaihtelu – mitattuna päätehakkuukokoisten puiden tyvitukkien pintaosista vakiokorkeudelta – on verraten pientä, jolloin sen selitysvoimakin jää vähäiseksi.

 

MMM Pekka Anttonen teki Metlan toimeksiannosta tästä kiintoisasta aiheesta metsänhoitotieteen pro gradu -työn Itä-Suomen yliopistoon.

 

Tutkimukset jatkuvat viljelymetsistä kerättävällä aineistolla
Mitä vähemmän leimikon puiden ominaisuudet eroavat toisistaan, sitä yksinkertaisempaa tällainen ennustaminen on. Tasaisesti hoidetussa kloonimetsikössä yhdestä puusta tehdyt mittaukset voisi periaatteessa yleistää koskemaan kaikkia muitakin puita. Luonnonsyntyisessä, varttuneessa puustossa vierekkäisetkin rungot voivat sen sijaan poiketa toisistaan olennaisesti jonkin kiinnostavan laatumuuttujan suhteen.

 

Suunnitelmissa on kerätä uutta aineistoa viljelymänniköistä ja -kuusikoista, joissa runkojen välinen vaihtelu on luultavasti vähäisempää kuin luonnonsyntyisissä metsiköissä.

 

Näistä aineistoista halutaan selvittää muun muassa se, kuinka hyvin ääniaallon etenemisnopeus pystypuussa kuvaa normaalin kaupallisen sahatavaran lujuusluokkajakaumia. Lisäksi tarvitaan tietoa siitä,  kuinka suuri ennakkomittausaineisto kunkin tyyppisessä leimikossa olisi tarpeen riittävän tarkan ennusteen tuottamisessa.

 

Kohti tukkien laatuhinnoittelua?
Kun sahatavaralle tehdään lujuuslajittelu joko koneellisesti tai visuaalisesti, saadaan jokainen sahatavarakappale lajiteltua lujuusominaisuuksiensa perusteella asianmukaisiin loppukäyttötarkoituksiin.

Huonot lujuusluokat, etenkin jos niiden osuus on kovin suuri, ovat sahoille ongelma, koska huonolaatuinen puutavara joudutaan myymään pois halvalla. Puukauppaan tämä vaikuttaa siten, että mänty- tai kuusitukista maksetaan nykyisin tietty keskihinta likipitäen sen laatuun katsomatta. Vasta sahauksen jälkeen, saadun sahatavaran laatuluokkia analysoimalla ja sahatavaran myyntihintoihin suhteuttamalla selviää, oliko tukista maksettu hinta liian korkea vai sahurin näkökulmasta kannattavan halpa.

 

Entä jos lajittelua aikaistettaisiin siten, että sahalle tulisikin – sopivaa lisähintaa vastaan – vain tietyn lujuuslaadun ylittävää sahatavaraa tuottavia tukkeja? Myydyn sahatavaran arvo kuutiometriltä kasvaisi, mutta samalla kasvaisi myös sahan kyky ja halu maksaa toivotunlaisesta tukkiraaka-aineesta.

Olisiko jo pian aika siirtyä askel kohti tukkien aitoa laatuhinnoittelua?

 


Lisätietoja:

<< paluu etusivulle



Jaa sivu |


Jaa sivu |

 

© Metsäntutkimuslaitos (Metla), Jokiniemenkuja 1, PL 18, 01301 VANTAA, p. 010 2111
www.metla.fi | Liity tai poistu uutiskirjeen jakelusta verkkolomakkeella
Lähetä palautetta | Toimitus: Merja Lindroos, etunimi.sukunimi @ metla.fi