Стандартизация и управление качеством березовых лесоматериалов

 
 
 
 
 
 
 
В. И. ФЕДЮКОВ       Л. А. МУСИХИНА      Е. Ю. САЛДАЕВА 
 
 
 
 
СТАНДАРТИЗАЦИЯ 
И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ 
БЕРЕЗОВЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ 
 
 
 
Монография 
 
 
Под общей редакцией 
профессора  В.И. Федюкова 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Йошкар-Ола 
2024 

УДК 006:005.6:630(075.8) 
ББК  30ц:62.291.82:43я73 
Ф 35 
 
Рецензенты: 
д-р техн. наук, профессор кафедры лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств Лесотехнического института Северного (Арктического) федерального университета, заслуженный деятель науки РФ В. И. Мелехов; 
д-р техн. наук, заведующий кафедрой древесиноведения Воронежского государственного лесотехнического университета им. Г.Ф. Морозова, профессор  
А. Д. Платонов; 
д-р техн. наук, заведующий кафедрой лесозаготовительных и деревообрабатывающих производств Костромского государственного технологического университета, профессор А. А. Титунин. 
 
 
Федюков,  В. И.  
Ф 35      Стандартизация и управление качеством березовых лесоматериалов: монография / В. И. Федюков, Л. А. Мусихина, Е. Ю. Салдаева; 
под общ. ред. проф. В. И. Федюкова. – Йошкар-Ола: Поволжский 
государственный технологический университет, 2024. – 160 с. 
ISВN 978-5-8158-2406-5 
 
Изложены теоретические и практические основы стандартизации и 
управления качеством березовых лесоматериалов путем внедрения неразрушающих способов экспресс-диагностики технических свойств древесины на корню, то есть без спиливания дерева. Приведены результаты комплексных исследований взаимосвязей плотности, прочности на сжатие и 
скорости распространения звука вдоль волокон древесины. Получены достоверные уравнения связи, позволяющие на основе выявленных данных 
прогнозировать физико-механические свойства растущего дерева. Рассмотрены вопросы актуализации стандартов на методы испытаний технических свойств древесины. 
Для специалистов лесной и лесопромышленных отраслей, занятых целевым выращиванием и получением лесоматериалов специального назначения, а также исследователей, преподавателей, аспирантов и  магистрантов соответствующего профиля.  
УДК 006:005.6:630(075.8) 
ББК 30ц:62.291.82:43я73 
 
ISВN 978-5-8158-2406-5 
© Федюков В. И., Мусихина Л. А. 
Салдаева Е. Ю., 2024 
© Поволжский государственный  
технологический университет, 2024 
2 

ОГЛАВЛЕНИЕ  
 
 
ПРЕДИСЛОВИЕ 
......................................................................................... 5 
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................. 8 
 
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О БЕРЕЗЕ 
........................................................11 
1.1. Ботанические особенности породы ................................................11 
1.2. Анатомическое строение древесины 
..............................................14 
1.3. Лесоводственно-таксационные особенности березовых 
насаждений ..............................................................................................16 
 
2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О КАЧЕСТВЕ ДРЕВЕСИНЫ  
И ДРЕВЕСНОГО СЫРЬЯ. СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ. 
СТАНДАРТИЗАЦИЯ 
................................................................................20 
 
3. ДЕЙСТВУЮЩИЕ СТАНДАРТЫ НА КАЧЕСТВО  
ДРЕВЕСИНЫ И ДРЕВЕСНОГО СЫРЬЯ 
.............................................23 
3.1 Национальные и межгосударственные стандарты на методы 
испытаний древесины 
.............................................................................23 
3.2. Мегосударственные стандарты на лесоматериалы  
лиственных пород ...................................................................................25 
3.3. Европейские стандарты на лесоматериалы ...................................27 
 
4. ОБЪЕКТ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ  
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ 
.................31 
4.1. Объект исследования. Методика отбора образцов ....................... 
31 
4.2. Исследование плотности древесины ..............................................32 
4.3. Определение предела прочности древесины  
при сжатии вдоль волокон .....................................................................36 
4.4. Определение скорости звука в древесине 
......................................37 
 
5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ  
ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ 
.................39 
5.1. Плотность древесины внутри ствола березы .................................39 
5.2. Прочность древесины при сжатии вдоль волокон 
.........................41 
5.3. Скорость звука в древесине .............................................................42 
3 

 
6. ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗМЕРНО-КАЧЕСТВЕННЫХ   
ХАРАКТЕРИСТИК БЕРЕЗОВЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ ...............44 
6.1. Обзор работ по исследованиям размерно-качественных 
характеристик и раскрою их на сортименты 
.........................................44 
6.2. Методика и объем исследований ....................................................51 
6.3. Анализ пиловочного сырья 
..............................................................59 
6.4. Математические модели хлыстов и пиловочных бревен 
..............63 
6.5. Сбег ствола и его влияние на объем бревен 
...................................67 
6.6. Встречаемость сучков и выход необрезных пиломатериалов  
по зонам торца комлевых и срединных бревен ....................................74 
6.7. Экспериментальные исследования выхода заготовок 
...................78 
 
7. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ УПРАВЛЕНИЯ КАЧЕСТВОМ 
БЕРЕЗОВЫХ ЛЕСОМАТЕРИАЛОВ 
.....................................................83 
7.1. Внедрение неразрушающих способов экспресс-диагностики 
технических свойств древесины на корню и при деревообработке ...83 
7.2. Актуализация стандартов на методы испытаний технических 
свойств древесины ..................................................................................86 
7.3. Совершенствование квалиметрической оценки качества 
древесного сырья и лесопродкукции 
.....................................................87 
7.4. Рациональный раскрой лесоматериалов с учетом квалиметрии 
древесного сырья.....................................................................................93 
7.5. Подтверждение соответствия по целевому назначению ..............95 
 
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .................................................101 
ПРИЛОЖЕНИЯ 
.......................................................................................105 
 
 
 
 
4 

ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
Актуальность и практическая направленность предлагаемой вниманию читателей монографии обоснованы в первую очередь тем, что 
действующие межгосударственные стандарты, особенно на методы 
испытаний физико-механических свойств древесины, были разработаны еще в 40-х годах прошлого века и сегодня, несомненно, нуждаются в актуализации; не являются исключением стандарты и на березовые лесоматериалы. 
С этой целью авторами проанализированы межгосударственные 
стандарты серии ГОСТ 16483 «Методы испытаний физико-механических свойств древесины», а также основные действующие стандарты 
и требования, содержащиеся в них, применительно к лесоматериалам 
лиственных пород. Рассмотрены особенности и возможности использования действующих евростандартов (EN СЕН) при экспорте российских лесоматериалов. 
Главной целью исследования явилась разработка научно-методических основ стандартизации и управления качеством древесного сырья березы с помощью неразрушающих способов диагностики физико-механических свойств древесины на корню и отбора наиболее 
перспективных деревьев для дальнейшего их выращивания и рационального использования по целевому назначению в условиях ВолгоВятского региона России.  
Для реализации этой цели были выполнены комплексные исследования на территории Учебно-опытного лесхоза Поволжского государственного технологического университета в характерных для 
Среднего Поволжья березовых насаждениях. 
В монографии приводятся результаты комплексных исследований взаимосвязей плотности, предела прочности на сжатие и скорости распространения звука вдоль волокон древесины внутри ствола 
растущего дерева березы. 
Получены достоверные уравнения связи, позволяющие на основе 
выявленных данных на высоте 1,3 м прогнозировать перечисленные 
показатели физико-механических свойств на относительных высотах 
0,5 Н и 0,75 Н растущего дерева. Для практической реализации этой 
5 

задачи предлагается внедрение современного метода экспресс-диагностики технических свойств древесины на корню путем выявления 
силы сопротивления сверлению. 
В разделе «Стратегия и основные элементы управления качеством берёзовых лесоматериалов» даются практические рекомендации по совершенствованию квалиметрической оценки качества древесного сырья, внедрению неразрушающих способов экспресс-диагностики технических свойств древесины на корню и при деревообработке, а также актуализации стандартов для совершенствования методов испытаний технических свойств древесины. 
Вторая часть монографии посвящена исследованиям размернокачественных характеристик пиловочного сырья из березы, произрастающей в насаждениях Камско-Волжского региона. В приложении 1 дается справочный материал по межгосударственным и национальным стандартам на лесоматериалы, а также получаемые из них 
многие виды продукции. В приложениях 2-28 приведены таблицы с 
результатами полученными в качестве доказательной базы исследований. 
Монография «Стандартизация и управление качеством березовых лесоматериалов» может быть полезна и интересна и представлять 
научно-практическую ценность для исследователей, специалистов 
лесной и лесопромышленной отраслей, занятых целевым лесовыращиванием и получением лесоматериалов специального назначения, а 
также использоваться в учебном процессе учреждений высшего профессионального образования для подготовки бакалавров и магистров 
по направлениям «Стандартизация и метрология», «Технология лесозаготовительных деревообрабатывающих производств». 
Исследования проводились на протяжении ряда лет на территории Учебно-опытного лесхоза ПГТУ в характерных для Среднего Поволжья березовых насаждениях. В выполнении полевых и камеральных работ, обобщении и анализе результатов принимал большое участие доцент, кандидат технических наук Г. П. Мусихин, а работники 
лесной охраны Нолькинского Учебно-опытного лесхоза ПГТУ выполняли техническую часть работ по рубке модельных деревьев и разделке их на кряжи для заготовки подопытного материала согласно 
6 

ГОСТ 16483.6-80. Неоценимую помощь в сборе научного материала 
оказали и студенты, члены НИРС по направлению «Стандартизация 
и метрология». 
Всем ученым и специалистам, коллегам и ученикам, помогавшим 
в работе, авторы выражают искреннюю благодарность.  
Авторы признательны также уважаемым рецензентам – профессорам, докторам технических наук В. И. Мелехову, А. Д. Платонову, 
А. А. Титунину, чьи советы, замечания и рекомендации были 
учтены при работе над рукописью и, несомненно, способствовали ее 
совершенствованию. 
С благодарностью будут приняты отзывы о книге всех заинтересованных читателей; их можно присылать по адресу: 
424000, г. Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3. Поволжский государственный технологический университет, кафедра «Стандартизация, сертификация и товароведение», е-mail: ksst@volgatech. net. 
7 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Обеспечение деревообрабатывающей отрасли страны высококачественным сырьем, в том числе для изготовления сортиментов специального назначения с высокими физико-механическими свойствами древесины, было и остается одной из приоритетных задач.  
В этом аспекте можно утверждать, что работы по стандартизации, 
которые играют ключевую роль в обеспечении качества, в России сегодня осуществляются на основе новой концепции, ориентированной 
прежде всего на интересы потребителя. В этом основное отличие современного этапа от предыдущего, когда защищались в основном интересы изготовителя.  
Не является исключением и лесопромышленная отрасль. Причем 
сегодня в числе приоритетных задач в обеспечении потребителей высококачественным древесным сырьем является выполнение правильного отбора срубаемых деревьев строго по целевому назначению. Для 
этого необходимы новые стандарты на неразрушающие способы экспресс-диагностики физико-механических свойств древесины на 
корню, то есть без спиливания дерева.  
Внедрение таких прогрессивных способов является к тому же реальной основой в проведении лесной сертификации древостоев согласно принципам Международного экологического стандарта ISO 
14000:2015 с учетом лесорастительных особенностей региона.  
В лесах России береза является наиболее распространенной среди 
лиственных пород; причем из 70 видов, произрастающих в этих лесах, 
преобладают по площади и запасу древесины на корню два вида: береза повислая (Betula pendula Roth) и береза пушистая (Betula 
pubescens Ehrh).  
Богат березовыми насаждениями и Волго-Вятский регион. Запасы березового сырья здесь составляют 424 млн м3, или 30 % от общего запаса древесины на корню. Несмотря на это, до сих пор деревообрабатывающая промышленность в этом регионе, впрочем, как и 
везде в нашей стране, ориентирована на использование древесины 
хвойных пород, что привело к резкому снижению ее запасов. Как показывает мировой опыт, в других странах доля лиственных пород в 
лесопереработке доходит до 40 % и более против 15-17 % в России.  
8 

Между тем древесина березы, особенно указанных видов, отличается высокими физико-механическими свойствами и имеет важное 
промышленное значение; она находит широкое применение прежде 
всего для производства лущеного шпона и фанеры, паркета, древесностружечных и древесноволокнистых плит, пеллет, а также для изготовления оружейных лож, лыж, строительных деталей. Береза является ценным сырьем для лесохимического и целлюлозно-бумажного 
производства при получении древесного угля, метилового спирта, 
ацетона, фурфурола, целлюлозы и многих других видов продукции.  
Наряду с древесиной ценным сырьем для лесохимического производства служит березовая кора; из нее путем термического разложения без доступа воздуха (пиролиза) получается деготь – густое масляничное вещество черного цвета, которое широко используется для 
смазки деревянных колес, в кожевенном производстве для обработки 
натуральной кожи; обладает антисептическими и дезинфицирующими свойствами, поэтому широкое распространение получил деготь 
в медицине. Используется как чистое вещество, так и его отдельные 
компоненты. Например, без него невозможно получить широко известные мази – Вишневского и Вилькинсона.  
Для производства всех этих, равно как и других видов продукции, 
важное практическое значение имеет техническое качество исходного материала – плотность, прочность, модуль упругости и другие 
физико-механические показатели. Положение усугубляется тем, что 
даже в пределах одной и той же породы качество древесины внутри 
ствола по его высоте и диаметру сильно варьирует в зависимости от 
прямого или косвенного действия комплекса биотических и абиотических факторов: генетических, почвенно-климатических условий 
местопроизрастания, таксационных показателей и, главное, географического региона произрастания конкретных древостоев. 
К большому сожалению, сегодня по известным экономическим 
причинам древесиноведческие исследования в России носят спорадичный характер, выполнялись и выполняются в основном энтузиастами этого научного направления [6, 14, 11, 15, 24, 25, 27-29, 44, 45].  
Другой, не менее существенной, причиной ограниченности 
широкомасштабных древесиноведческих исследований сегодня  
9 

является отсутствие неразрушающих методов экспресс-диагностики 
технического качества древесины на корню и в сортиментах. 
Что же касается работ зарубежных ученых, то в последние годы 
наблюдается их научная активность по изучению качества древесины 
березы, включая непосредственно у растущих деревьев [46-48, 51]; 
однако результаты этих работ не всегда являются репрезентативными 
по отношению к российским лесорастительным условиям по указанным выше причинам.  
Стараясь восполнить данный пробел, авторы монографии посвятили свое исследование разработке научно-методических основ стандартизации и управления качеством древесного сырья березы путем 
внедрения неразрушающих способов диагностики физико-механических свойств древесины на корню и отбора наиболее перспективных 
деревьев для дальнейшего их выращивания и рационального использования строго по целевым назначениям в условиях Волго-Вятского 
региона России.  
 
 
10