MODIFIKACIJA DRVETA

1. Hemijska građa drveta kao uzrok pojave bubrenja i utezanja

2. Anizotropija drveta

Odnos drveta i vode

Vrste vode u drvetu: Konstituciona Slobodna voda (kapilarna) Vezana (higroskopna)

kondenzaciona (16-30%) površinski absorbovana (0-16%)

monomolekularno absorbovana (0-6%) polimolekularno absorbovana (6-16%)

Odnos drveta i vodeHemijska građa lišćara i četinara

Hidrofilna jedinjenja: Celuloza

normalno drvo lišćara i četinara sadrži oko 42 ± 2 % celuloze

Hemiceluloze lišćari 20 - 25% četinari 20 - 24%

Hidrofobna jedinjenja: Lignin

lišćari 18 - 25% četinari 25 - 31%

Odnos drveta i vode

Slika 1. Strukturna formula celuloze

Odnos drveta i vode Slojevi zidova drvnih ćelija nastaju tako što se molekuli celuloze

udružuju u mikrofibrile, mikrofibrili u fibrile, fibrili u lamele, a lamele čine zidove.

Molekuli celuloze su u mukrofibrilima medjusobno povezani pomoću vodoničnih veza.

Slika 2 Povezivanje lanaca celuloze pomoću vodoničnih veza

Kako svaki molekul glukoze (od kojih je izgrađena celuloza pomoću β 1-4 glikozidne veze) sadrži tri slobodne OH grupe veze između povezanih lanaca celuloze su jake.

Odnos drveta i vode

Lanci celuloze u mikrofibrilima nisu celom svojom dužinom paralelni i uređeni već naizmenično prelaze iz kristalitnih područja (područja u kojima su lanci celuloze uređeni) u amorfna područja (u njima dolazi do ukrštanja lanaca). Odnos između uređenih i neuređenih područja se kreće u granicama 75 - 90% u korist uređenih područja.

Odnos drveta i vode

Odnos drveta i vode

Molekuli vode se umeću između molekula celuloze i takođe se vezuju pomoću vodoničnih veza. Prilikom vezivanja vode za celulozu dolazi do razmicanja lanaca celuloze odnosno udaljavanja mikrofibrila što dovodi do povećavanja dimenzija zidova ćelije odnosno do pojave bubrenja drveta.

Do ove pojave može doći u amorfnim područjima i u intermicelarnom području dok u kristalitnom području ne dolazi do razmicanja molekula celuloze jer su vodonične veze isuviše jake.

Odnos drveta i vode

Slika 4 Veza između molekula vode i lanaca celuloze

Anizotropija drveta Pomoću elektronskog mikroskopa može se uočiti da se

normalna drvna ćelija sastoji iz više slojeva.

Slika 5. Izgled slojeva traheida na poprečnom preseku

(B.E. Moskalevoi i Z.E. Brancevoi)

Anizotropija drveta

Slojevi drvne ćelije:

srednja lamela - sastavljena uglavnom od lignina.

primarni zid - sastoji se od jednog sloja.

sekundarni zid - sastoji se od tri sloja S1, S2 i S3 pri čemu se S3 sloj zbog specifične strukture često smatra tercijalnim zidom.

Anizotropija drveta Tok mikrofibrila u pojedinim slojevima je različit, što je od velikog uticaja na

veličinu promena dimenzija u pojedinim pravcima.

a b c Slika 6: Izgled slojeva zidova ćelija pod elektronskim mikroskopom a-

primarni zid ćelije Eucalyptus deglupta; b- orjentacija slojeva traheida Pseudotsuga menziesii S2 sloj levo , S1 sloj desno; c- orjentacija slojeva traheida Picea jezoensis S2 sloj levo , S3 sloj desno. Fotografija H. Harada

Anizotropija drveta Srednji sloj S2, sekundarnog zida ima najveće

procentualno učešće (30-150 lamela) u odnosu na ostale slojeve pa će i veličine utezanja i bubrenja u pojedinim pravcima u najvećoj meri zavisiti od orjentacije mikrofibrila u ovom sloju.

Kako ovaj ugao iznosi od 10º do 30º (u odnosu na uzdužnu osu), tako će i prilikom apsorpcije odnosno desorpcije vode, drvna ćelija najviše menjati svoje dimenzije u poprečnom pravcu.

Ovim se i objašnjava malo aksijalno utezanje odnosno bubrenje drveta.

Anizotropija drveta

Faktori koji utiču na različito utezanje u radijalnom i u tangencijalnom pravcu:

Različita debljina radijalnih i tangencijalnih zidova. Uticaj sržnih zraka:

povećavajući krutost u radijalnom pravcu omogućavajući pojavu kolapsa u tangencijalnom pravcu

U zavisnosti od veličine i frekvencije jamica, radijalni zid može biti ojačan što bi dalje smanjilo radijalno utezanje.

Anizotropija drveta Ova pojava se može objasniti promenom toka

mikrofibrila u njihovoj blizini.

a b Slika 7: Izgled jamica pod elektronskim mikroskopom a-

Nadsvođene jamice Quercus rubra, b- Tok mikrofibrila oko nadsvođene jamice Pseudotsuga menziesii

Posledice anizotropije utezanja

Slika 8. Deformacije sortimenata u zavisnostu od njihovog položaja na poprečnom preseku.

Posledice anizotropije utezanja