Transcript Uvodna vezba

MODIFIKACIJA DRVETA
1.
2.
Hemijska građa drveta kao uzrok
pojave bubrenja i utezanja
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 vode
Hemijska građa lišćara i četinara

Hidrofilna jedinjenja:

Celuloza


Hemiceluloze



normalno drvo lišćara i četinara sadrži oko 42 ± 2 %
celuloze
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

sekundarni zid - sastoji se od tri sloja S1, S2 i S3
pri čemu se S3 sloj zbog specifične strukture
često smatra tercijalnim zidom.
- sastoji se od jednog sloja.
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 aprimarni 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 aNadsvođene 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