Гетерокапиллярная структура древесины
В процессе взаимодействия древесины с водой не считая гидрофильности компонентов определяющее значение имеет гетерокапиллярная структура древесины. Древесная ткань представляет из себя гетерокапиллярную систему, в которой присутствуют капиллярные пространства 1-го порядка — макрокапилляры, изучаемые на микроскопическом уровне, и более маленькие 2-го порядка — микрокапилляры разного размера, изучаемые на субмикроскопическом уровне.
К капиллярным пространствам 1-го порядка относят наиболее большие капилляры: межклетники, полости клеток и поры в стенках клеток. К капиллярным пространствам 2-го порядка относят наиболее тонкие капилляры в клеточной стенке между ламеллами, фибриллами, микрофибриллами и снутри микрофибрилл. В абсолютно сухих клеточных стенках субмикроскопические капилляры фактически закрыты (внутренняя поверхность абсолютно сухой древесины, по мнению большинства исследователей, не превышает 1м2/г). Они раскрываются при набухании древесины в итоге взаимодействия ее с водой либо влажным воздухом. Это сопровождается большим увеличением внутренней поверхности древесины.
Во влажной древесине, как во всяком капиллярно-пористом материале, выделяют две формы воды — связанную и свободную. Высочайшая гидрофильность углеводной части древесины обусловливает гигроскопичность древесины (влагопоглощение) — способность всасывать пары воды из воздуха. При всем этом вода наполняет капилляры второго порядка в клеточной стенке и адсорбируется поверхностями капилляров первого порядка; она называется гигроскопической влагой. Эта влага является связанной. При условной влажности воздуха 100% клеточные стенки полностью насыщаются водой и достигают предела гигроскопичности. В этом влажностном состоянии в древесине находится лишь связанная вода, и равновесная абсолютная влажность в среднем составляет в зависимости от породы 25...30%. Экспериментально предел гигроскопичности определяют при относительной влажности воздуха несколько меньше 100% (<р = 99,5%). Древесину, содержащую лишь гигроскопическую воду, называют влажной древесиной.
При контакте с водой древесины, насыщенной гигроскопической влагой, происходит дополнительное поглощение воды. Эта избыточная вода заполняет капилляры первого порядка и рассматривается как свободная. Способность древесины из-за пористой структуры впитывать воду в жидком состоянии называют водопоглощением. Древесину, содержащую кроме связанной воды свободную воду, называют сырой древесиной.
Особенности поглощения гигроскопической и свободной воды и сушки древесины
Насыщение сухой древесины гигроскопической влагой подчиняется общим закономерностям взаимодействия полимеров с парами низкомолекулярных жидкостей. При поглощении гигроскопической воды наблюдается набухание (разбухание) древесины с увеличением линейных размеров (до 7... 15%) и объема. Отличительная особенность древесины — анизотропия набухания в 3-х структурных направлениях, подобная анизотропии усадки. Вдоль волокон степень набухания меньше, чем в поперечном направлении; в тангенциальном — больше, чем в радиальном.
Набухание увеличивает внутреннюю поверхность капилляров древесины и содействует дальнейшему поглощению воды. Максимальную внутреннюю поверхность набухшей древесины пока еще достоверно определить не удалось, и приводимые в литературе данные противоречивы: от 15 м2/г до 250... .330 м2/г.
Набухание сопровождается особенными для процесса набухания полимеров явлениями. При поглощении первых порций воды (приблизительно до 6%) наблюдается контракция вследствие сжатия поглощенной воды, которое может достигать 26%. Размер набухшей древесины оказывается меньше суммы объемов сухой древесины и поглощенной воды. Считают, что структура связанной древесиной воды в конденсированной фазе различаются от структуры обычной жидкой воды. Проникновение воды в капилляры второго порядка клеточной стенки приводит к увеличению плотности поглощенной воды и и вместе с ним увеличивает плотность упаковки системы в целом. Связанная веществом клеточной стенки вода приобретает аномальные характеристики.
ПОХОЖИЕ СТАТЬИ:
Страницы: 1 2
Загрузка ...