Trevirkets oppbygg-ing og egenskaper

•Hovedprinsippet hos bartrær

Nr. 40

FOKUS på tre

Norsk Treteknisk Institutt • Trefokus2

FOKUS på tre

Trestruktur

Årringgrense

CelleCellevegger

Fibrillstruktur

Cellulose

Norsk Treteknisk Institutt • Trefokus 3

Treets oppbyggingTrevirket har en meget kompli-sert oppbygging som ikke kansammenlignes med noe annet ma-teriale. Hvert treslag har igjen sinkarakteristiske oppbygging, meninnen det samme treslaget er detheller ikke to trær som er like.Tegningene i dette Fokuser forenklede og viser hoved-prinsippene.

Bark er døde celler som beskytt-er vekstlaget innenfor.

Bast er levende celler som trans-porterer byggestoffer nedover itreet.

Kambiet består av celler somdeler seg. De fleste cellene settesav innover, men det dannes ogsåbastceller utover.

Yteved transporter vann og nær-ingsstoffer oppover i treet.

Kjerneveden består av døde cell-er.

Trevirket er bygget opp av hulefibre eller celler med sterkt vari-erende form. Som en ser i figur2, er de aller fleste cellene ori-entert tilnærmet vertikalt i treetslengderetning, mens en del cell-

er også er orientert i horisontalretning. Hos bartrær har de verti-kale cellene som oppgave å stiveopp stammen, samt å være trans-portkanalerfor væske fra roten og opp til

toppen. Det er de tynnveggedevårvedcellene som primært stårfor væsketransporten, mens detykkveggede sommervedcellenestår for avstivningen. I bartre-virke er tykkelsen på cellene ca.0,03 mm og lengden ca. 3 mm,dvs. at lengden er 100 gangerstørre enn tykkelsen. De hori-sontalt orienterte kanalene kall-es margstråler og går i radiell ret-ning ut fra margen. De har bl.a.som oppgave å lede nærings-stoffer som er danneti kronen innover fra basten.

Enkeltcellenes opp-byggingGår en videre og studerer opp-byggingen av den enkelte celle,vil en finne ut at celleveggen erbygget opp av flere sjikt. Det ytt-erste sjiktet som grenser til nabo-cellene, kaller man midt-lamell-en. Denne består for det mesteav lignin, og er på enmåte limet som binder de enk-elte celler til hverandre.

FOKUS på tre

Bast

Harpikskanal

HarpikskanalVårvedcelle

Porer

Sommervedcelle

Margstråle

Margstrålecelle

Bark

Kambium

Kjerneved

YtevedSommerved

Vårved

Figur 1. Treets ulike lag.

Figur 2. Oppbygging av bartrær.

Det neste sjiktet kalles primær-veggen. Dette sjiktet består avcellulosefibriller som er gjen-nomtrukket med lignin.Mikrofibrillene i primærveggenhar ingen bestemt retning, menligger sammenflettet i alle ret-ninger. Innenfor den finner mansekundærveggen, som igjen erdelt opp i flere lag; overgangs-lamellen (S1), den egentlige se-kundærveggen (S2) og tertiær-veggen (S3). S3 danner den inn-erste veggen mot cellehul-romm-et. S1 er forholdsvis mot-stands-dyktig mot soppangrep, detteskyldes at mikrofibrillene herikke består av ren cellulose og atde er kapslet inn av lignin. I S1har mikrofibrillene en tendenstil regelmessig oriente-ring påtvers av cellens lengde-retning.S2 er betydelig tykkere enn allede andre sjiktene til sammen. IS2 ligger cellulose-fibrillene tettsammen og danner en vinkelsom er nærliggende til aksial ret-ning. Mikrofibrillene som er ori-entert i celleveggen på denne

måten, danner grunnlaget fortrevirkets store strekkfasthet.Sjiktet består hovedsakelig avcellulose (40 - 60 %), hemicellu-lose (20 - 30 %) og lignin (10 -20 %). S3 grenser mot cellehul-rommet, som kalles lumen.Sjiktet består av litt mindrecellulose og lignin, men merhemicellulose enn S2. Mikro-fibrillene i S3 ligger mer ellermindre på tvers av fiberretningen.

De enkelte sjiktene er igjen bygg-et opp av enda mindre bygge-klosser, som blir kalt mik-rofibriller. Dette er lang-straktebunter av cellulosekjeder, somligger i forskjellige vinkler i for-hold til fiberens lengdeakse.

Vinkelen på mikrofibrillene iforhold til fiberens lengdeakseavgjør hvor mye fiberen ogderved treet krymper i lengde-

Norsk Treteknisk Institutt • Trefokus4

FOKUS på tre

Figur 3. Oppbygging av celleveggene.Figur 4. Celleveggtykkelsei fuktig og tørt virke.

S3

S2

S1

Primærvegg

Sekundærvegg

Midtlamell

Fuktig celle Tørr celle

retningen. Stor vinkel gir storlengdekrymping og motsatt.Den sentrale delen S2 i sekundær-veggen er den klart tykkeste isommerveden, og mikrofibrill-vinkelen i denne vil ha den do-minerende effekten på lengde-krympingen.

Mellom fibrillene finner mandet bundne vannet i trevirket.Når trevirket tar opp mer bundetvann mellom fibrillene, vil detforårsake at fibrillene blir skjøvetfra hverandre. Tilsvarende vil enuttørking forårsake at fibrillenenærmer seg hverandre. Det erdette fenomenet som gjør at tre-virket sveller ved fuktopptak ogtilsvarende krymper når vannetfjernes.

VedegenskaperKjerneved og yteved

Kjerneved består av døde celler,og dannes i sentrale deler avstammen. Hovedforskjellenmellom kjerne- og yteveden er atyteveden fortsatt deltar i vann-og næringstransporten til de as-similerende deler av treet, menskjernevedens funksjon er me-kanisk å holde stammen oppe.Yteveden inneholder reserve-

stoffer som fett, sukker-arter,stivelse og proteiner.

Gran har liten synlig forskjellmellom kjerne- og yteved.Kjerneveden hos gran harmindre fuktighet og er mer hold-bar enn yteveden.

Vedstrukturen i furu yteved erforholdsvis åpen og permeabel,slik at veden er lett å impreg-nere. Den åpne vedstrukturenog det høye innholdet av re-servestoffer gjør at yteveder lite motstandsdyktig motsoppangrep. Yteveden vil ogsålettere suge til seg vann i forholdtil kjerneveden.

Kjerneveddannelsen begynnerstraks etter at de ytterste årringenehar fått den nødvendige breddefor stofftransport. I kjernevedener alle porene som forbindervedcellene tettet igjen slik atveden er lite permeabel.Reservestoffene er fjernet elleromdannet til andre ekstraktiv-stoffer. Kjerneveden er tørrere,tyngre, hardere og mer varig ennyteveden. Den krymper littmindre på grunn av de inn-leir-ede stoffene. På grunn av atkjerneveden er lite permeabel,er den tregere å tørke enn yte-veden, som har åpen vedstruktur.

Kjerneveddannelsen fører ogsåtil at veden blir vanskeligere åimpregnere. Dette kommer av atlinseporene lukkes og permea-biliteten avtar.

Før tørking vil det være storefuktighetsforskjeller mellomkjerneved og yteved. Grunnetalle ekstraktivstoffene, vil kjerne-veden tørke vesentlig saktereenn yteveden. Ved tørking vildette medføre at rå trelast, somvanligvis består av en blandingav yteved og kjerneved, får enkombinasjon av rask uttørkingav yteveden og en sakte uttørk-ing av kjerneveden.

Kjerneved hos furu er:• tørrere• hardere• langsommere å tørke• mer varig• vanskelig å impregnere

Årringbredde og densitetHvert år blir det avsatt en kjegle-formet vedmasse fra kambiet. Pået tverrsnitt av en stamme serdette ut som årringer, fordi vedensom dannes har forskjelligstruktur i begynnelsen og sluttenav hver vekstperiode.

De cellene som avsettes omvåren eller forsommeren (vår-ved), har et større tverrsnitt oger mer tynnveggede enn de somblir avsatt senere på sommeren(sommerved). Årringene dannessom følge av hvilepauser somavbryter treets vekst. I den tem-pererte og den kalde sone fallervekst og hvileperiodene sammenmed de årlige klima-variasjon-ene. Årringbredden er en viktigparameter som brukes for å sinoe om kvaliteten på tømmer ogtrelast.

Med trevirkets densitet menervi forholdet mellom masse ogvolum. Fordi selve celleveggenhos alle treslag har tilnærmetsamme densitet, 1,5 g/cm3

(1500 kg/m3) i absolutt tørr til-stand, vil det være forholdet

Norsk Treteknisk Institutt • Trefokus 5

FOKUS på tre

Yteved

Kjerneved

Marg

mellom cellevegg og cellehul-rommet som bestemmer treetsdensitet.

Densiteten i bartre påvirkes avmange faktorer. Den vil variereinnenfor et treslag både mellomskogsbestand, mellom trær isamme bestand og innenforsamme tre.

I hovedsak er densitet er styrt avhvor stor andel sommerved deter i forhold til vårved. Vårvedhar tynnere cellevegger, og denvil derfor ha lavere densitet ennsommerved. Jo høyere andelsommerved, jo høyere blir densi-teten. Det som styrer andelsommer- og vårved er vekst-hast-ighet og vekstområde. I sammegeografiske vekstområde vilsommervedtykkelsen være om-trent konstant. Årring-breddenvil imidlertid øke med økendenæringsinnhold i jorda og godskogskjøtsel. Økningeni årringbredden vil her skje i vår-veden. Densiteten synkerda siden andelen sommerved re-duseres. Sammenlignes virke frasamme vokseområde vil mindreårringbredde gi høyere densitet.

Mindre gunstig klima for vekstvil redusere tykkelsen av somm-erved fordi veksten stopper tid-ligere på høsten. Dette betyr atved samme årringbredde vil bar-skog som har vokst lenger nord

eller høyere over havet ha laveredensitet enn sydligere og merlavtliggende barskog.

Høy densitet vil føre til økt vol-umkrymping, og lav densitet vilgi mindre krymping.

UngdomsvedÅrringene nærmest marg defi-neres som ungdomsved. Den vilha lavere densitet enn veden fraårring 15 - 20 og ut til barken.Ungdomsveden har unormal storkrymping og svelling i lengde-retningen. Dette kommer av atmikrofibrillene i sekundær-vegg-

en i ungdomsveden dannerstørre vinkel med fiberretningen.

Fiber

I et tre står de lange fibrene vedsiden av hverandre tett i tett,som vårvedsoner og sommer-vedsoner. På tvers av dette gårmargstrålene. Sommerved-fibr-ene er generelt 10 - 15 % lengreenn vårvedfibrene. Fiberlengdenøker markant med avstand framarg. Fibrene er også lenger inedre del av stammen enn itoppen av stammen. For papirviser det seg at rivstyrken økermed økende fiberlengde. Det kantyde på at det samme gjelder forstyrkeegenskapene for trelast.Når det gjelder styrke-egenskap-er til trelast er det kvist og fiber-forstyrrelser som påvirkerstyrkereduksjonen mest. Medfiberforstyrrelse menes at fiber-retningen avviker fra lengderet-ningen til treet på grunn av foreksempel kvist, gankvist, topp-brudd og vre.

VæskebevegelseVæsketransporten i treet foregåri tre retninger: Lengdestrømning,som er i treets lengderetning,radialstrømning, som er fra treetsoverflate og inn mot margen ogtangentialstrømning, som følgerårringens kurve. Alle fibre erhule i sentrum. Fiberens ender erlukket slik at det kan beskrivessom et rør med lukkede ender.Selve hullrommet heter lumen,mens veggene kalles cellevegger.Alle fibre er celler.

På en vedcelle er det smultring-formede sirkler og andreirregulære åpninger i veggen.Dette er porer som går gjennomfiberveggen for å sørge for enåpning fra fiberens hulrom og tilfiberens utside. Alle fibrene hardisse åpningene. Disse porene erfestet sammen med tilstøtendefibre, slik at porene sørger fortransport av væske og oppløstemineralstoffer fra en fiberlumen

Norsk Treteknisk Institutt • Trefokus6

FOKUS på tre

50 %

0 %

Pro

sen

tce

lleh

ulr

om

0

Cellehulrom

Cellevegg

100 %

Balsa OspGran

Furu Eik Pokkenholt

0,5 1,0 1,5 g/cm3

Tørr densitetBjørk

Forholdet mellom cellevegg og cellehulrom hos noen treslag.

Ungdoms-ved S2 voksermot venstre

til en annen. Porene har en meg-et viktig funksjon, spesielt vedtørking og impregnering av ma-terialer.

FuktighetTrefuktigheten beregnes som for-holdet mellom vekten av vanneti trevirket og vekten av trevirketi absolutt tørr tilstand uttrykt iprosent. Absolutt tørt trevirkehar dermed 0 % fuktig-het, mensfuktig yteved har over 100 %fuktighet.

Kjerneveden har 35 - 40 % fuktig-het og yteveden 110 -130 %.Celleveggen begynner å tørkenår det frie vannet i celle-hulrommet er tørket ut. Fra ca.28 % fuktighet, som tilsvarerfibermetningspunket, og nedtil 0 % fuktighet vil bartre gjenn-omsnittlig krympe etter følgendeverdier:

Tangentielt 8 %Radielt 4 %Lengde 0,3 %Volum 12 %

I praksis sier man at under fiber-

metningspunktet vil 1 % endringi trefuktigheten tilsvare ca.0,25 % endring i tverrsnitts-di-mensjonen. Det kan værestore individuelle forskjeller.

ReaksjonsvedReaksjonsved finnes hos bådebartrær og lauvtrær. Hos bar-trærne blir den kalt for tennar-ved, og hos lauvtrærne forstrekkved. Reaksjonsvedensfunksjon er å hjelpe treet til åstøtte opp eller rette opp skjev-heter i veksten. Tennarvedendannes på trykksiden i stammen,dvs. på nedsiden av hellendestammer. Tennarved dannes ogsåpå undersiden av kvister. Hoslauvtrærne ligger det i navnet atstrekkveden dannes på strekk-siden i stammen, dvs. på over-

siden av hellende stammer.

TennarTennarveden har en rødbrunfarge som gjør at den er lett åoppdage, den er tettere og hard-ere enn normal ved og nestenhele årringen består av sommer-ved. Tennarved kan ha opptil 40% høyere densitet enn norm-alved. Dette forklares ut fra atcelleveggen er mye tykkere hostennarved enn hos normal ved.Tennarved krymper mye merenn normal ved i lengde-retning-en. For tennarved kan den bli 1 -6 %, mens den for normal ved er0,1 - 0,5 %. Årsaken til den øktekrympingen er større vinkler påmikro-fibrillene i sekundærvegg-en S2. Krympingen i tangentiellog radiell retning er bare halv-

Norsk Treteknisk Institutt • Trefokus 7

FOKUS på tre

Pore. Membranen mellom celler kanåpne og lukke væsketransporten.

I nyskåret trelast av for eksempel furu, vil fuktigheten variere fra 35 % til130 %. Det største tverrsnittet i figuren vil ha en midlere fuktighet på 80 %.Det andre uttaket nærmest margen vil kun ha midlere fuktighet på 60 % pågrunn av en større andel kjerneved.

35 % i kjerneved80 % middelfuktighet

Membran

Celler

130 %

60 %middelfuktighet

parten av det en får hos normalved. Tennarved har stor negativinnvirkning på trevirkets egen-skaper. Virket får dårligerestyrkeegenskaper, og ofte opp-står det deformasjoner i trelast itilknytning til tennarved. Styrke-

egenskapene svekkes, forditennarveden har et langt laverecelluloseinnhold enn normalved. Den økte vinkelen på mikro-fibrillen bidrar til svekket styrke.

Litteraturliste

Kucera Bohumil, 1998. Treetsoppbygning og vedanatomi,Norsk Institutt forSkogforskning, Ås

Nagoda Ludvig, 1992. Feil oguregelmessigheter hos trevirke.

Treteknisk Håndbok. 1999,Treteknisk

Stemsrud Kristian Dagfinn,1989. Trevirkets oppbygning -Vedanatomi,Universitetsforlaget, Oslo

Tronstad Sverre, 2006.Tre og fuktighet. Håndbok nr. 2,Treteknisk.

Tronstad Sverre, 2001.Tørkekompetanse i Verdikjeden,Informasjonsmappe,Treteknisk/Tørkeklubben

Forfatter Eivind Skaug - TretekniskFinansiering TreFokus AS og TretekniskFoto ogillustrasjon Treteknisk

ISSN1501-7427•

Op

pla

g30

00/0

4/07

Forskningsveien 3 B,Postboks 113 Blindern, 0314 OsloTelefon 22 96 55 00Telefaks 22 60 42 91firmapost@treteknisk.nowww.treteknisk.no

TreFokus AS • Wood Focus NorwayPostboks 13 Blindern, 0313 OsloTelefon +47 22 96 59 10Telefaks +47 22 46 55 23trefokus@trefokus.nowww.trefokus.no

FOKUS på tre

Tennar hos bartre er lett å påvise. På høyresiden er det dannet mye tennar forå støtte opp treet.

Tennar

Tidligere utgaver av Fokus på tre

Nr. 1 Sagtømmerandel i massevirke

Nr. 2 Vurdering av norske treslag

til bruk som fasadematerialer

utendørs

Nr. 3 Spenninger og deformasjoner

i trevirke som tørker

Nr. 4 Øket sideborduttak

- Øket videreforedling

Nr. 5 Kvalitetsforbedring basert

på oppfølging av avvikskostnader

Nr. 6 Overflatebehandling av tregulv

Nr. 7 Heltregulv

Nr. 8 Tre og miljø

Nr. 9 Innvendig panel

Nr. 10 Soppfarget lauvtre

Nr. 11 Lerk

Nr. 12 Broer i tre

Nr. 13 Innvendig listverk

Nr. 14 Parkettgulv

Nr. 15 Endebeskyttelse av tømmer

Nr. 16 Tømmervanning

Nr. 17 Avrenning fra tømmervanning

Nr. 18 Lauvtrevirkets egenskaper

Nr. 19 Konkurransefortrinn

gjennom avansert kvalitets-

forbedringsarbeid

Nr. 20 Massivtre

Nr. 21 Trykkimpregnering

Nr. 22 Utvendig kledning

Nr. 23 Overflatebehandling

av utvendig kledning

Nr. 24 Virkesegenskapenes

betydning for tørke- og

høvlingskvalitet

Nr. 25 Kjerneved av furu

Nr. 26 Trebaserte plater

Nr. 27 Trebaserte

konstruksjonselementer

Nr. 28 Gran

Nr. 29 Uttak av furu kjerneved

Nr. 30 Ubehandlede trefasader

Nr. 31 Brannbeskyttet trevirke

Nr. 32 Fleretasjes trehus

Nr. 33 Deformasjoner i trelast

Nr. 34 Furu

Nr. 35 Bjørk

Nr. 36 Tre og lyd

Nr. 37 Tre og brann

Nr. 38 Trefuktighet – tørking

Nr. 39 Tørking av gran og furu