CC BY
53
УДК 674.038.781
АНАЛИЗ ДЕКОРАТИВНЫХ ПРИЗНАКОВ ДРЕВЕСИНЫ И МОДЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ТЕКСТУРЫ ДРЕВЕСИНЫ
Н. А. Трубников
ФГБОУ ВПО «Воронежская государственная лесотехническая академия»
^иЬ_тск@таП . ш
Внешний вид древесины характеризуется цветом и текстурой. Цвет древесины при наличии большого выбора красителей и отбеливателей можно задавать практически любой. Сложнее обстоит дело с текстурой. Чтобы найти механизм улучшения текстуры нужно проанализировать описание термина "текстура".
У Б.Н. Уголева [1] приведено такое описание: "текстурой называют рисунок, образующийся на поверхности древесины вследствие перерезания анатомических элементов. Чем сложнее строение древесины и разнообразнее сочетание отдельных элементов, тем богаче текстура".
В данном описании текстуры большое значение придается анатомическому строению древесины. Однако рисунок текстуры в основном определяется контрастностью окраски групп однородных анатомических элементов.
Например, анатомическое строение осины и березы более сложное, чем строение сосны. Однако рисунок текстуры сосны более красивый из-за контраста в окраске ранней и поздней зоны древесины.
Для древесины лиственных пород со сложным строением характерно наличие видимых невооруженным взглядом крупных сосудов (ясень, бархатное дерево, дуб и др.) и сердцевинных лучей, обычно окрашенных темнее, чем окружающая
древесина (бук, ильм, платан и др.), неправильно расположенных волокон (карельская береза, древесина капов) и т.д. Это создает более богатую текстуру.
Выбор направления разреза древесины определяет характер текстуры. Из отечественных лиственных пород на радиальном разрезе красивую текстуру, обусловленную наличием сердцевинных лучей, имеют клен, бук, платан, явор, дуб, ильм, карагач. Три последние кольцесосу-дистые породы ценятся своей текстурой и на тангенциальном разрезе.
Кроме этих пород, на тангенциальном разрезе красивую текстуру, образованную в основном перерезанными сосудами, имеют ясень, орех грецкий, бархатное дерево, каштан съедобный, вяз. Путаное расположение волокон (свилеватость) создает отличающуюся высокими декоративными свойствами текстуру древесины капов (наростов) на стволах деревьев лиственных пород.
Так называемая узорчатая древесина наблюдается у карельской березы. Очень ценится текстура клена-явора "птичий глаз", которую создают неразвившиеся в побег спящие почки. Выразительна волнистая текстура ясеня маньчжурского [2, 3].
Своеобразную текстуру можно получить при неравномерном прессовании
древесины, лущении ее ножом с волнистым лезвием, а также при лущении древесины под углом к направлению волокон.
Выясним, чем обусловлены особенности строения этих пород:
- Текстура древесины палисандра и персимона - впечатление «объемности» рисунка из-за различного окрашивания волокон либриформа и сердцевинных лучей в сочетании с золотистым цветом и наличием разноцветных прожилок;
- Текстура древесины красного дерева и ясеня образована разной окрашенностью ранней и поздней древесины в годичном слое, дающей полоски на радиальном срезе и волны на тангенциальном;
- Текстура древесины карельской березы - свилеватостью волокон и бело-розовым окрашиванием;
- Текстура древесины бука, платана и клена. Рисунок обусловлен широкими сердцевинными лучами, которые окрашены темнее окружающей древесины;
- Текстура древесины акации - волнистые годичные слои.
Видно, что красивая текстура древесины обусловлена следующими признаками:
- разная окрашенность ранней и поздней зон древесины. При этом на радиальном срезе наблюдаются полоски, а на тангенциальном - волны. Такую текстуру имеют дуб, карагач, ясень, орех грецкий, бархатное дерево, клен;
- широкие, хорошо видимые сердцевинные лучи, окрашенные темнее окружающей древесины. Такие сердцевинные лучи на радиальном срезе имеют вид ленточек, а на тангенциальном - вид черточек.
Такую текстуру имеют бук, клен, дуб, платан, карагач;
- наличие анатомических элементов, зрительно отличающихся по своим размерам (крупные сосуды дуба, ясеня и др. пород);
- отклонение в правильности строения (свилеватость волокон карельской березы, волнистые годичные слои белой акации и граба);
- разноцветные прожилки (палисандр) [4, 5].
Следовательно, если древесине малоценных пород (ольха, береза, осина) при помощи физического или химического воздействия придать эти признаки, то её декоративные свойства заметно улучшатся. И такую древесину можно будет использовать в качестве заменителя древесины ценных пород.
Наиболее подходящей породой древесины, которой можно придать первые два признака, является ольха. Во-первых, ольха имеет хорошо видимые границы годичных слоев, которые на радиальном срезе имеют вид полосок, а на тангенциальном - вид волн. Во-вторых, у ольхи кроме однорядных узких сердцевинных лучей присутствуют ложноширокие агрегатные сердцевинные лучи. Если эти лучи окрасить темнее окружающей древесины, то можно получить на радиальном срезе рисунок в виде ленточек, а на тангенциальном срезе - в виде черточек.
Разную окраску различных анатомических элементов древесины можно получить только при помощи избирательного окрашивания. Так как избирательное окрашивание древесины
ольхи ранее никто не делал, то мы проведем модельное исследование такого окрашивания. Для исследования влияния избирательного окрашивания на текстуру древесины ольхи построим ее структурно-анатомическую модель. Для этого необходимо детальное описание строения древесины ольхи.
Ольха относится к рассеяннососу-дистым породам. Древесина ольхи состоит из члеников сосудов (16...24 %), клеток тяжевой и лучевой паренхимы (15.19 %) и волокнистых элементов (57.69 %). Волокнистые элементы - волокна либрифор-ма, сосудистые и волокнистые трахеиды. Годичные кольца более или менее отчетливые, пограничная полоса состоит из 1-3 рядов слегка сплюснутых в радиальном направлении волокнистых элементов.
Сосуды на поперечном срезе многочисленные одиночные и парные. В направлении к поздней зоне количество и размер просветов слегка уменьшаются. Членики сосудов длиной 800.1200 мкм и диаметром 30.80 мкм. Толщина стенок члеников 2.5 мкм. Перфорации лестничные, число перекладин от 10 до 30.
Волокна либриформа имеют длину 800.1200 мкм и диаметр 10.15 мкм. Толщина стенок 2.7 мкм. Тяжевая паренхима скудная апотрахеальная диффузная. Тяж паренхимы состоит из 5.7 сильно вытянутых вдоль оси клеток.
Лучи в очень большом количестве гомогенные, узкие однорядные высотой 3-5 рядов клеток. Наряду с узкими имеются широкие, высокие агрегатные лучи, включающие группу узких лучей, отделенных друг от друга волокнистыми элементами [3].
По данному описанию построим структурно-анатомическую модель древесины ольхи (рис. 1) и проведем исследование влияния окрашивания сосудов и сердцевинных лучей на текстуру древесины ольхи, используя полученную модель.
Сосуды и сердцевинные лучи представляют собой группу клеток, расположенных на одной линии. Таким образом, окрашивание сосуда или сердцевинного луча сводится к окрашиванию каждой клетки этих анатомических элементов или большинства клеток.
У клетки можно окрасить следующую часть:
- клеточная стенка;
- внутренняя поверхность полости
летки;
- содержимое живой клетки.
Если в процессе окрашивания в полости клетки окажется воздушный пузырь, а краситель имеет большое поверхностное натяжение, то после испарения растворителя останется воздушный пузырь под пленкой красителя. Таким образом, на срезе в полости клетки будет видна пленка красителя, закрывающая весь просвет полости или его часть.
Также полость клетки можно заполнить окрашенным веществом. Таким веществом может быть нерастворимый краситель, вводимый в полость клетки в виде суспензии. Обычно такой нерастворимый краситель - это суспензия красящего пигмента в воде. Также он может быть получен в результате взаимодействия двух или более растворимых химических реагентов (обычно в виде солей).
Рис. 1. Модель древесины ольхи: С - сосуд; СЛ - сердцевинный луч; Л - либриформ; Г - граница годичного слоя
Если рассмотреть эти способы окрашивания клеток применительно к избирательному окрашиванию сосудов и сердцевинных лучей, то видно, что при окрашивании клеточных стенок окрасятся все анатомические элементы, то есть не происходит избирательного окрашивания сосудов или сердцевинных лучей. В остальных способах будет происходить избирательное окрашивание сосудов или сердцевинных лучей [4, 5].
Наиболее простой способ избирательного окрашивания - использование нерастворимого красителя в виде суспензии, но молекулы такого красителя не пройдут через поры между сосудами и сердцевинными лучами. Это обусловлено тем, что размеры молекул красителя больше размеров пор. Однако если использовать два ре-
актива, которые при соединении дают такой краситель, а сами легко растворимы, то при последовательной пропитке этими реактивами краситель будет образовываться не только в полостях сосудов, но и в полостях клеток сердцевинных лучей. При этом будет окрашиваться внутренняя поверхность полости клетки. Таким способом можно избирательно окрасить только сосуды (рис. 2) или только сердцевинные лучи (рис. 3), а также сосуды и сердцевинные лучи (рис. 4). По данному варианту получается наилучшая текстура, имеющая декоративные свойства двух предыдущих вариантов.
Для окраски сосудов пропитку нужно проводить с торца, что на практике вполне возможно. Для окраски сердцевинных лучей пропитку следует проводить
вдоль сердцевинных лучей, однако практически это трудно реализовать. Для окраски сосудов и сердцевинных лучей пропитку нужно проводить с торца растворимыми реактивами.
Если после окрашивания сосудов и
сердцевинных лучей одним красителем пропитать эту же древесину с торца красителем со сравнительно большими молекулами (как в первом варианте), то сосуды будут иметь окраску, отличную от окраски сердцевинных лучей [4, 5].
Рис. 2. Модель древесины ольхи с окрашенными сосудами: ОС - окрашенный сосуд; СЛ - сердцевинный луч; Л - либриформ; Г - граница годичного
слоя
Рис. 3. Модель древесины ольхи с окрашенными сердцевинными лучами: ОСЛ - окрашенный сердцевинный луч; С - сосуд; Л - либриформ; Г - граница годичного
слоя
Рис. 4. Модель древесины ольхи с окрашенными сосудами и сердцевинными лучами: ОС - окрашенный сосуд; ОСЛ - окрашенный сердцевинный луч; Л - либриформ; Г - граница годичного слоя
Используя два последних варианта окрашивания можно древесине малоценных пород придать одноцветную или двухцветную окраску различных групп анатомических элементов. Это позволяет получать разнообразную текстуру, в том числе текстуру, схожую с текстурой древесины ценных пород. Древесина с такими вариантами текстур будет являться заменителем древесины ценных пород.
Библиографический список
1. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения / М.: МГУЛ, 2001. 340 с.
2. Шамаев В.А. Трубников Н.А., Калинина О.А. Модифицированная древесина марки "Дестам" в производстве мебе-
ли // Дизайн и производство мебели. 2004. № 4. С. 30-31.
3. Вихров В.Е. Диагностические признаки древесины / М.: Изд-во АН СССР, 1959. 132 с.
4. Трубников Н.А. Получение древесины с измененной текстурой // Деревообрабатывающая промышленность. 2007. № 4. С. 20-21.
5. Трубников Н.А. Разработка технологии улучшения текстуры древесины мягких лиственных пород избирательным окрашиванием и прессованием: Дисс. канд. техн. наук. Воронеж: ВГЛТА, 2009. 169 с.
