|
Северо-западный государственный заочный технический университет (г.Санкт-Петербург)
Эта статья опубликована сборнике научных трудов "Проблемы и перспективы современной науки" с материалами Четвертой Международной Телеконференции "Фундаментальные науки и практика" - Том 3 - №1. - Томск - 2011.
Для изучения воздействия на волокна древесины экстракта ягод брусники было выбрано два покоробленных образца шпона (орех), толщиной 0,5 мм.
После пропитки образцов шпона древесины ореха холодным способом (выдержка в экстракте брусники в течении 2-х часов) производится сушка на открытом воздухе при комнатной температуре и нормальной влажности (80%) в течении 2 часов. Далее оба образца подвергались выпрямлению под прессом. Образец слева (рис. 2), – не обработанный экстрактом – разрушился под действием нагружения, образец справа, обработанный экстрактом – выпрямился. Более того, проверка на пластичность образца древесины, обрабо-танного брусничным экстрактом через 48 часов показала, способность волокон древесины подвергаться гнутью в различных направлениях без расслоения, обломов и растрескивания. Таким образом, оказалось, что процессу выпрямления древесных волокон под давлением способствовало предварительное обработка образца экстрактом брусники. Повышение пластичности волокон возможно вследствие холодного способа обработки растительными экстрактами, содержащих катехины.
Причины повышения пластичности древесины в процессе пропитки
1. Наличие химически активных веществ в растительных экстрактах влияет как на технологические, так и механические свойства древесных волокон, в частности, на пластичность древесного материала.
Одними из таких веществ являются катехины - относящиеся к группе флавоноидов. Они обнаружены во многих съедобных плодах и ягодах (в бруснике содержание катехинов 0.3 -1.1[6]. Химическое строение катехинов (наличие групп ОН) обусловливает их свойства. Полимеризация катехинов приводит к образованию дубильных веществ. Образование макромолекул дубильных веществ может приводить к увеличению пластичности древесины, даже при нормальных условиях (18-25 0С). Благодаря высокой дисперсности, катехины способны проникать вглубь древесных волокон и вступать в химическое взаимодействие с углеводными и другими компонентами древесины.[ 1, 2, 6]
2. Другие методы повышения пластичности древесины связаны с изменением условий процесса пропитки, в частности, проведение гидротермической обработки древесины. В литературе приводятся разные мнения о причинах повышения пластичности древесины при ее гидротермической обработке и особенностей деформации древесины в нагретом состоянии. В работе [3] утверждается, что повышение пластичности нагретой древесины вызвано одновременным протеканием двух процессов:
- переход лигнина (твердого коллоидного вещества) при нагревании в состояние геля, с одновременным ослабеванием связей между волокнами древесины[4].
- переход при гидротермическом воздействии целлюлозы из стекловидного в высокоэластичное состояние. В этом случае горячая вода играет роль пластификатора – разрывает поперечные связи между макромолекулами. Это приводит ко временному увеличению гибкости древесины. Размягчение древесины гидротермической обработкой состоит во временном выводе ее из стекловидного в эластичное состояние, в котором она способна выдерживать значительные упругие деформации без разрушения [4]. К недостаткам гидротермической обработки древесины с повышением температур до 150 0 С относится разрушение естественных связей между волокнами древесины, что значительно уменьшает сроки ее эксплуатации.
Однако при более низких температурах до 400 активизируются естественные процессы повышающие пластичность древесных волокон, при этом не наблюдается необратимого разрушения водородных связей между целлюлозными волокнами древесины, а лигно-подобные вещества не испытывают необратимые коллоидные превращения.
Выводы.
Повышение пластичности древесных за счет химического взаимодействия катехинов с основными составляющими древесины лигнином и гемицеллюлозами, которые служат основой (лекалом, формой) при полимеризации катехинов и образовании дубильных веществ при температурах до 40 0С.
При дополнительном воздействии температур не превышающих 40 0 С, т. е. таких температур, которые характерны для растения в период пика его годовой активности, когда наблюдается самые высокие показатели пластичности древесины. Таким образом, процесс нагрева древесины до сравнительно небольших температурах (ок. 40 0 С), с одновременной пропиткой древесины растительными экстрактами содержащими катехины,, способствует повышению пластичности древесины. Что значительно понижает энергозатраты, протяженность во времени пропитки более того, не нарушает естественную структуру древесины при обработке материала, что в конечном счете, продлевает сроки эксплуатации изделий.
При пропитке растительным экстрактом содержащим катехины пластичность древесины сохраняется длительно, это является доказательством появления прочных химических связей между основными составляющими древесины и экстрагируемыми растительными компонентами.
В результате проведения опытов и исследования литературных источников найден щадящий и экологичный способ воздействия на древесные волокна для повышения пластичности древесины.
Способ повышения пластичности древесины можно применять при реставрационных работах над мебелью и изделиями из древесины, а также при изготовлении декоративных изделий из древесины (при таких операциях как гнутье, мозаичные работы, отделка шпоном, проведение подготовительных работ перед лазерным раскроем листов шпона т. е. непосредственно перед теми операциями , где важна высокая пластичность древесных материалов)
Литература
1. Гудвин Т., Мерсер Э., Введение в биохимию растений, пер. с англ., т. 1-2, М., 1986.
2. Биохимия катехинов, Запромётов М. Н., М., 1964
3. Кретович В. Л. Основы биохимии растений, 5 изд., М., 1971.
4. Указание о пропитке деревянных деталей в горячих и холодных ваннах. ГосСтройИздат.1961.
6. Химический состав плодов брусники, выращенной на опытных участках Костромской области. Фомичева Г.К., Комарова С. П., КГУ им. Н.А. Некрасова.
|
