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 красителя,  полученного при экстракции ягод черники и горячей обработки маслом, был  выбран  истлевший образец древесины можжевельника. После пропитки образца холодным способом (выдер-жка в экстракте черники в течении 24-х часов) производилась  сушка на открытом воздухе при комнатной температуре и  нормальной влажности в течении 24 часов.
После пропитки образца холодным способом (выдержка в экстракте черники в течении 24-х часов) производилась  сушка на открытом воздухе при комнатной температуре и  нормальной влажности (80%) в течении 24 часов.
После обработки красителем и последующей сушки образца на воздухе при нормальной температуре на образце были произведены срезы древесины на более истлевших местах и местах менее подверженных разрушению. Более истлевшие  места образца крошились и сминались при резке,  а также оказались более влажными, нежели более сохранные  места образца.  Одной из причин задержки влаги в волокнах можно назвать скопление грибов, создающих колонии и разрушающих древесную структуру. 
Далее для изучения воздействия на волокна древесины масляной пропитки при высоких температурах  150  0 С,  истлевший образец древесины можжевельника, предварительно пропитанный черничным экстрактом, подвергся термической обработке в растительном масле. Во время пропитки поры истлевшего образца заполнялись маслом, о чем свидетельствовали пузырьки воздуха, исходящие из древесного образца. После глубокой температурной обработки (150 0 С) маслом образец приобрел прочность и твердость;  глубина воздействия обработки ок. 2 мм. Этот факт подтвердился на срезе образца. Таким образом, оказалось, что повышение прочности истлевших древесных волокон возможно вследствие горячей пропитки растительным маслом.  
Обсуждение результатов работы
Пропитка черничным экстрактом истлевшего образца древесины (можжевельник) показала, что: а) более истлевшие места напитались влагой, анало-гично губке, и довольно длительное время (более 24 часов) удерживались внутри волокон. Это можно объяснить биологическими процессами (наличие грибов и бактерий, дополнительно задерживающих влагу).
По работам Ю.П.Нюкши, самыми опасными для древесины грибами являются 40 видов, некоторые названия которых представлены ниже. Они являются сильными целлюлозоразрушителями. Грибы, наиболее часто встречающиеся в древесине, проникающие в волокна и приводящие их в состояние дезинтеграции: Alternaria alternata, Aspergillus fumigatus, A.terreus, Doratomyces stemonitis, Chaetomium chartarum, и другие.  Всех перечисленных представителей объединяет способность к разрушению целлюлозы,благодаря ферментной целлюлазной активности грибов.
Грибы, вызывающие нарушение текстуры: Acremonium charticola, A. murorum, Alternaria tenuissima, Aspergillus candidus, A. clavatus, A.flavus, A.niger, A.versicolor, A.wentii и другие. Некоторые из них при известных условиях могут сильно разрушать древесину, но не в таких масс штабах, как предыдущие. Они могут также действовать совместно с другими организ-мами, принимая активное участие в утилизации продуктов их распада. В благоприятных условиях в кислой среде (pH 4,5-5,0) они приобретают ведущую роль в повреждении древесины, благодаря способности синтезировать 3 группы целлюлозоразрушающих ферментов: -эндоглюконазы – ферменты, способные неупорядоченно гидролизовать в целлюлозе β-1,4-связи с образованием целлоолигосахаридов; экзоферменты – действуют на частично расщеплённую целлюлозу. Представлены в двух видах: одни отщепляют от концов сразу конечный продукт гидролиза целюллюзы – глюкозу, другие – целлобиозу (димер глюкозы). Эти ферменты действуют на аморфную целлюлозу и растворимые β-олигосахариды. Целлобиоза расщепляется пополам, образуя молекулы глюкозы под действием последнего фермента –целлобиаза. Кислая среда черничного экстракта и повышение влажности при пропитке  способствовала активизации грибных колоний в древесине.
При термической пропитке маслом обнаружилось явление быстрого заполнения маслом межволоконных пор (5 минут при объеме образца 12см3). При этом воздух и влага, ранее находившиеся внутри древесных волокон, вытеснились маслом и выходили в виде пара. После проведения термической пропитки маслом выяснилось, что более истлевшие волокна приобрели плотность и связность, отсутствующую до обработки. Это проявилось в значительном уменьшении крошения древесины при срезании волокон, вплоть до появ-ления цельной стружки (см. рис.).

 
Выводы

Пропитка растительными экстрактами определяет степень разрушения древесных волокон грибами и микроорганизмами по характерной длительной задержке влаги в древесных волокнах после пропитки экстрактом.
Повышение прочности древесных волокон возможно при масляной пропитке при воздействии температур до 150 0 С, при дополнительной диструкции грибного мицелия, и растворении грибного хитина, дополнительно способствующего повышению прочности древесных волокон.
В результате проведения опытов и исследования литературных источников, найден экономичный  и экологически чистый способ воздействия на древесные во-локна для повышения прочности истлевшей древесины.
Способ  повышения прочности древесины можно применять при реставрационных работах над  мебелью, изделиями, а также истлевшими архитектурными деталями  из древесины.

Литература
1.  The flavonoids, Eds Harborne J. B., Mabry T. J. and Mabry Н., L., 1975.
2. Гудвин Т., Мерсер Э., Введение в биохимию растений, пер. с англ., т. 1-2, М., 1986.
3. Хитин-глюкановый комплекс грибного происхождения. Состав, свойства, моди-фикации. Отчет по инженерной практике.Санкт-Петербургский государственный институт растительных полимеров. Л. А. Нудьга, А.В.Екимов. С-Петербург 2003.                             
4.  Кретович В. Л. Основы биохимии растений, 5 изд., М., 1971.
5. Указание о пропитке деревянных деталей в горячих и холодных ваннах. ГосСтройИздат.1961.
7. Эриньш П.П. Исследование строения и диструкции лигноуглеводной матрицы древесины. Автореф. дис.-Рига. 1978.
10. Нюкша Ю.П., Биологическое повреждение бумаги и книг. СПб. БАН. 1994. 233 c.
11.  Нюкша Ю.П., Сист. состав и эколого-физиологические особенности грибов, развивающихся на бумаге документов./ Автореферат дис. д-ра биол наук. 1972.
12. Петров А.А., Бальян Х.В., Трощенко А.Т., Органическая химия. СПБ. 2002. 623 c.