Распределение лигнина в древесине
Электронно-микроскопические исследования образцов древесины хвойных пород, подготовленных различными методами химического и ферментного разложения, показали восточные результаты в распределении лигнина в стенках трахеит древесины. В среднем 74% лигнина содержится в составе прослойки между трахеит и примерно 15 ÷ 16% в других уровнях стенки клетки.
Лигнин в зависимости от его расположения в древесине имеет разную структуру (рис. 4.6 - 4.8). По данным исследований в лигнинных слоях отсутствует упорядоченная кристаллическая структура.
На рис. 4.6, а можно видеть тела размером 20 ÷ 60 нм в диаметре, представляют собой области уплотненного или с более высокой степенью полимеризации лигнина хвойных пород.
Третинная стенка покрывает тонким слоем весь клеточный люмен. Строение третичной стенки индивидуальная для каждой породы древесины, но более значительные отличия проявляются в строении трахеид мягкой и твердой древесины. В разновидностях мягкой древесины, типа сосны Pinus silvestris и Рeсеа abies, толщина третичной стенки составляет примерно 70 ÷ 80 нм. Древесина твердых пород имеет более тонкую оболочку. Третинная стенка состоит из микрофибрилл и аморфного материала как матрицы (рис. 4.6, б). Толщина микрофибрилл колеблется в пределах 12 ÷ 18 нм. Для третичной стенки характерно переплетение микрофибрилл целлюлозы в небольшие пачки хрестнавхрест друг к другу под углом 20 ÷ 30 ° (рис. 4.7, а). Третичные стенки покрывают не только внутреннюю часть трахеит, фибрилл и соединительных капилляров, но и пустоты окаймленных пор и каналы простых пор (рис. 4.7, б)
.а) б)
Рис. 4.6. Лигнин после фтористоводородной кислоты сосны ладанной.а) увеличение × 32000, б) с последующей обработкой хлоридом кальция × 8500
Третинная стенка имеет некоторую устойчивость к кислотам и лугам, а также проявляет высокую устойчивость к разрушению грибами бурой гнили. Это может быть следствием большей, по сравнению с вторичным слоем степенью лигнификации.
В большинстве разновидностей древесины существует дополнительный, так называемый покрыт наростами слой. Эта особая структура покрывает третичную стенку в трахеитах, капиллярах, а также в пустотах окаймленных пор и каналах простых пор. Покрытый наростами слой состоит из сферических частиц, наростов (рис. 4.8, а). Размеры наростов варьируют в пределах от <0,01 мкм до 1 мкм (рис. 4.8, б), средний диаметр находится в диапазоне 0,1 × 0,2 мкм. Кроме того, наростами покрытые поры клеточных оболочек. Их размер меньшей и не такой переменный, как в трахеитах.
а) б)
Рис. 4.7. а) третинная стенка трахеиты ели с переплетенной текстурой микрофибрилл Pecea abies,
б) мембрана окаймленной поры Douglas fir × 3500
а) б)
Рис. 4.8. а) продольный слой, покрытый наростами, Fagus silvatica,
б) распределение по размерами 300 наростов в трахеитах древесины хвойной породы.
Покрытый наростами слой состоит главным образом из производных протоплазмы. Он образуется на этапах завершения клеточного развития, когда лигнификация (одеревьянение) закончилась или почти закончилась. Этот слой отличается высокой стойкостью к химическому растворению.
Третинная стенка и покрытый наростами слой являются двумя различными слоями внутренней поверхности клеток древесины. Их свойства в большинстве отличаются от главной части клеточной стенки, вторичной стенки. И как все жидкости диффундируют из клеточного люмена в стенки и времени, и наоборот, должны перемещаться через оба слоя, они будут влиять на ряд свойств древесины, таких как адгезия, диффузия и растворимость.
Третинная стенка - самый внутренний слой стенки древесной клетки как мягких, так и твердых пород. В большинстве образцов древесины на третинной стенке находится дополнительный слой образованный небольшими наростами, чаще покрытыми аморфным веществом. Жидкие (низковязкие) материалы, используемые для диспергирования древесины, пропиточные защитные составы и клеи должны диффундировать из клеточного люмена в стенку клетки, проникая сквозь третичную стенку и покрытый наростами слой, этим их структура влияет на особенности свойств пород древесины при измельчении, защиты пропиткой, склеивании.
Вторичный слой в стенке состоит в основе из высокопрочной фиброподобной целлюлозы, которая определяет высокую прочность древесины в направлении вдоль волокон. В поперечном направлении прочность древесины определяется адгезионной прочностью лигнина к насыщенной целлюлозой вторичной стенки или когезионной прочностью лигнина как менее прочного, чем целлюлоза, материала.
Лигнинный слой является достаточно толстым, толщина значительно превышает размеры ее структурных сферических элементов диаметром 20 ÷ 60 нм.
Контрольные вопросы
1. Какие породы древесины используются для строительных целей?
2. Положительные и отрицательные свойства древесины.
3. Дать определение, что такое торцевой, радиальный и тангентальный разрезы ствола дерева.
4. Строение древесины по торцевому разрезу?
5. Какое строение древесины на макроуровне?
6. Какое строение древесины на микроуровне?
РАБОТА № 5