Naslov
Utjecaj različitih postupaka modifikacije na biološku otpornost drva
(The influence of different modification procedures onto biological durability of modified wood)

Autori
Hasan, Marin

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, doktorska disertacija

Fakultet
Šumarski fakultet

Mjesto
Zagreb

Datum
08.06

Godina
2010

Stranica
XXII + 259

Mentor
Despot, Radovan

Neposredni voditelj
Despot, Radovan

Ključne riječi
Bijeli bor (Pinus sylvestris L.); biološka otpornost; esterifikacija; FTIR spektrometrija; Gloeophyllum trabeum; Hypoxylon fragiforme; modifikacija drva; limunska kiselina; natrij-hipofosfit; natrij-dihidrogen-fosfat; obična bukva (Fagus silvatica L.); Poria placenta; Pleurotus ostreatus; SEM mikroskopija; Serpula lacrymans; stabilnost dimenzija drva; Trametes versicolor.
(biological durability; citric acid; common beech (Fagus silvatica L.); dimensional stability; esterification; FTIR spectrometry; Gloeophyllum trabeum; Hypoxylon fragiforme; Scots pine (Pinus sylvestris L.); sodium-hypophosphite; sodium-dihidrogen-phosphate; Poria placenta; Pleurotus ostreatus; SEM microscopy; Serpula lacrymans; Trametes versicolor; wood modification.)

Sažetak
Na 60 °C u destiliranoj vodi ekstrahirano drvo obične bukve (Fagus sylvatica L.) i bijeljika bijeloga bora (Pinus sylvestris L.) impregnirano je vodenim otopinama limunske kiseline (CA) uz katalizator natrij-hipofosfit (SHP) u različitim koncentracijama, a potom termokondenzirano na različitim temperaturama i vremenima trajanja. Na temelju provedenih istraživanja dobitka mase modifikacijom (DMM), učinka smanjenja bubrenja (USB), učinka smanjenja utezanja (USU), gubitka mase ispiranjem (GMI), koeficijenta stabilnosti mase dobivene modifikacijom (KSM) i koeficijenta ispirljivosti mase dobivene modifikacijom (KIM) odabran je optimalni režim modifikacije za svaku vrstu drva. Potom su uzorci obje vrste drva modificirani optimalnim režimima uz primjenu dva katalizatora paralelno (natrij-hipofosfit, SHP i natrij-dihidrogen-fosfat, SdHP) te im je istraživana biološka otpornost. Za usporedbu biološke otpornosti drva modificiranog limunskom kiselinom, koristili su se uzorci dvije dodatne grupe: jedni modificirani u biljnom ulju optimalnim režimima termokondenzacije i drugi impregnirani ekološki dozvoljenim komercijalnim zaštitnim sredstvom na osnovi bakra, kroma i bora. Kao kontrola su se koristili netretirani uzorci istih vrsta drva. Biološka otpornost protiv čistih kultura ksilofagnih gljiva truležnica ispitivana je mini blok metodom sukladno EN 113. Za ispitivanje su korištene gljive bijele truleži: Hypoxylon fragiforme, Pleurotus ostreatus i Trametes versicolor, a od gljiva smeđe truleži korištene su: Gloeophyllum trabeum, Poria placenta i Serpula lacrymans. Postojanost novonastalih esterskih veza između OH skupina kemijskih komponenata drva i limunske kiseline protiv ispiranja destiliranom vodom i protiv enzimskog djelovanja gljiva mjerena je FTIR spektrometrijom uzoraka prije i poslije ispiranja, taloga poslije ispiranja, te uzoraka prije i poslije izlaganja gljivama. Efekti stabilnosti dimenzija drva određeni su na temelju razlike maksimalnog volumnog bubrenja i utezanja kontrolnih i modificiranih uzoraka, a izraženi su parametrom učinkovitosti smanjenja bubrenja (USB), odnosno utezanja (USU). Relativni dobitak mase modifikacijom (DMM), koeficijenti stabilnosti mase dobivene modifikacijom (KSM) i koeficijent ispirljivosti mase dobivene modifikacijom (KIM) računati su na temelju dobitka mase pri modifikaciji i gubitka mase pri ispiranju destiliranom vodom. Na temelju mjerenja USB, USU, DMM, KSM i KIM odabrane su optimalne koncentracije limunske kiseline i katalizatora te vrijeme i temperatura termokondenzacije. Dobiveni su različiti optimalni režimi za modifikaciju drva bukve i bijeljike bijeloga bora limunskom kiselinom. Rezultati provedenih istraživanja biološke otpornosti, a na osnovu gubitaka masa djelovanjem čistih kultura testiranih ksilofagnih gljiva truležnica, pokazali su da je modifikacija drva limunskom kiselinom rezultirala statistički značajnim poboljšanjem biološke otpornosti protiv ispitanih gljiva truležnica. Utvrđeno je statistički značajno poboljšanje biološke otpornosti drva modificiranog limunskom kiselinom u odnosu na nemodificiranu kontrolu i borovine i bukovine i to protiv svih ispitanih vrsta gljiva truležnica. Statistički značajne razlike u biološkoj otpornosti između korištenih katalizatora natrij-hipofosfita i natrij-dihidrogen-fosfata prilikom modifikacije i borovine i bukovine limunskom kiselinom ima protiv pojedinih gljiva, ali su one vrlo male. Nije utvrđena signifikantna razlika u biološkoj otpornosti protiv gljiva smeđe truleži između drva modificiranog limunskom kiselinom i u ulju pri istim režimima termokondenzacije. Utvrđena je statistički značajno veća biološka otpornost protiv gljiva bijele truleži i borovine i bukovine modificirane limunskom kiselinom u odnosu na biološku otpornost istih vrsta drva modificiranih u ulju pri istim režimima termokondenzacije. Instrumentalna FTIR spektroskopija potvrdila je postojanje esterskih veza nastalih vezivanjem limunske kiseline na OH grupe polimera drva kao i otpornost te esterske veze na enzimsko djelovanje ispitanih gljiva. Skenirajuća elektronska mikroskopija potvrdila je značajno umanjenu enzimsku aktivnost testiranih gljiva Gloeophyllum trabeum i Trametes versicolor u modificiranoj bijeljici borovine. Vidljiva je znatno manje narušena struktura stanične stijenke modificirane bijeljike borovine u usporedbi s nemodificiranim kontrolama. Mehanizam razaranja modificirane bijeljike borovine promatranih gljiva sličan je mehanizmu razaranja prirodnog drva. Obzirom na način određivanja optimalnih režima modifikacije borovine i bukovine limunskom kiselinom nužno je dalje ispitivati i one režime koji su za neka promatrana svojstva bili i povoljniji. Cilj daljnjih istraživanja svakako je i određivanje biološke otpornosti i trajnosti modificiranog drva dugotrajnim izlaganjem na otvorenom (u doticaju s tlom, horizontalni dvostruki-sloj test iznad tla, …). Problem izluživanja katalizatora iz drva nakon modifikacije kao i veća vlaga drva prilikom izlaganja čistim kulturama gljiva truležnica ostaje i dalje otvoren te se u budućim istraživanjima treba posvetiti rješavanju tog problema. Jedno od rješenja moglo bi biti adekvatno ispiranje nakon termokondenzacije. Optimizacijom režima modifikacije drva limunskom kiselinom, postignuto je vrlo značajno poboljšanje biološke otpornosti u odnosu na rezultate preliminarnih istraživanja. Imajući to na umu, nameće se zaključak da je modifikacija drva limunskom kiselinom na dobrom putu da ponudi zadovoljavajuću zaštitu te u budućnosti bude alternativa zaštiti drva ispitanim zaštitnim sredstvom na bazi bakra, kroma i bora.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Drvna tehnologija

POVEZANOST RADA