LES wood 52 (2000) 5 Raziskave in razvoj 141 UDK:630*811.115 Pregledni znanstveni ~lanek (Review Scientific Paper) To~ka nasi~enja celi~nih sten (TNCS) - pregled Fiber saturation point (FSP)- A review Niko Torelli * Povzetek Abstract Botani~no je les zelo variabilen heterogen tkivni kompleks, Botanically wood is highly variable heterogeneous tissue complex. fizikalno pa heterokapilarni sistem iz lumnov, pikenj, odpr- Physically it can be treated as heterocapillary system consisting of tin v pikenjskih membranah in prostorov v (suhi) celi~ni ste- lumens, interconnecting pits, pit openings and “microvoids” in the ni. Teoreti~no je to~ka nasi~enja celi~nih sten (TNCS, Uf) (dry) cell walls. Theoretically fiber saturation point (FSP, Mf) is definirana kot lesna vla`nost, pri kateri so celi~ne stene defined as the moisture content at which the cell walls are saturated nasi~ene, medtem ko v lumnih in piknjah ni proste (kapi- with no free water in the lumens and pits. It is impossible to clearly larne) vode. Nemogo~e je jasno lo~iti obe vrsti vode. Zelo differentiate these two kinds of water. Very probable bound and free verjetno vezana in prosta voda soobstajata v relativno {iro- water coexist over a relatively wide range of moisture content. For kem vla`nostnem obmo~ju. Prakti~no je smiselno interpre- practical purposes it is reasonable to interprete the FSP as moisture tirati TNCS kot vla`nost U, ki ustreza spremembi naklona content M corresponding to a change in slope of a dP/dM relations-dP/dU, kjer je P poljubna fizikalna lastnost. Opisane in hip where P is any physical property. diskutirane so razli~ne eksperimentalne metode dolo~anja Various methods of experimental determination of the FSP are TNCS. described and discussed. Klju~ne besede: to~ka nasi~enja celi~nih sten, dolo~itev Key words: fiber saturation point (FSP), determination To~ka nasi~enja celi~nih sten (TNCS, prtin v pikenjskih membranah in praz- ~unala tudi zgostitev vezane vode v Uf) (angl. fibre/fiber saturation point, nih prostorov v (suhih) celi~nih stenah. celi~ni steni. Izpodrivanje celi~ne stene FSP; nem. Fasersättigungspunkt, FSP) sta izvedla z vodo in nepolarnimi topili je eden najpomembnej{ih pojmov v Zato poleg monomolekularne in poli- ter helijem. Najprej sta izmerila speci-lesarski znanosti. molekularne adsorpcije pri vi{jih rela- fi~ni volumen suhe celi~ne stene z tivnih vla`nostih nastopi {e kapilarna izpodrivanjem z nepolarnim silikon-Prvi jo je definiral Tiemann (1906, str. kondenzacija (kot jo izra`a Kelvinova skim oljem in toluenom: n’ = 0,6825 -82), ko je preu~eval odvisnost mehan- ena~ba, ki povezuje kondenzacijo x 10 ³ m³kg-1. Tako dobljeni speci-skih lastnosti od vla`nosti. Ugotovil je, vodne pare, relativni parni tlak in pol- fi~ni volumen vklju~uje mikroprostore da v procesu su{enja mehanske last- mer kapilar, cf. Wangaard in Grana- v celi~ni steni. Specifi~ni volumen, nosti sprva ostajajo konstantne (in dos, 1967). dobljen z izpodrivanjem z vodo je bil minimalne), pri dolo~eni vla`nosti pa 0,6470 x 10-³ m³kg-1. Razlika za~no nara{~ati. Prelomno vla`nost je Obseg kapilarne kondenzacije je ome- 0,0355 naj bi bila posledica (1) ad-imenoval to~ko nasi~enja celi~nih vla- jen, saj je praznih prostorov v suhi sorpcijske kompresije (kompaktacije) ken (FSP, Uf). 1944 jo je Tiemann po- celi~ni steni le med 4 in 5 % (Weather- vode in (2) prisotnosti mikroprostorov novno definiral, tokat kot vla`nost, pri wax in Tarkow, 1968, cf. tudi Kellog in in v katero je penetrirala voda ne pa kateri so (teoreti~no) celi~ne stene Wangaard 1969). Do kapilarne kon- tudi nenabrekovalno silikonsko olje nasi~ene z vezano ali higroskopsko denzacije utegne priti tudi v o`e~ih se oz. toluen. vodo in pri kateri diferencialna sorp- koncih lumnov v vlaknih. cijska toplota dose`e vrednost 0. Teo- Da bi izmerila volumen prostorov v reti~no pri TNCS v lumnih ni proste ali Tehnika dolo~itve praznih prostorov v celi~ni steni, sta Weatherwax in Tarkow kapilarne vode. Les je heterokapilarni celi~ni steni je zelo zanimiva. Weat- najprej nabreknila lesene sekcije z tkivni kompleks iz lumnov, pikenj, od- herwax in Tarkow (1968) sta jih doka- vodo. Vodo sta nato zamenjala z eta-zala in dolo~ila v postopku dolo~itve nolom, ki je topen tako v vodi kot tudi specifi~nega volumna (n‘) in gostote v heksanu, pa tudi les nabreka podo-* prof. dr. dr. h. c., Gozdarski inštitut Slovenije, Ve~na pot 2, celi~ne stene (r‘) z izpodrivanjem z bno kot voda. Nato sta etanol zame-1000 Ljubljana razli~nimi teko~inami. Pri tem sta izra- njala z nenabrekovalnim nepolarnim LES wood 52 (2000) 5 Raziskave in razvoj 142 Preglednica 1. Sitka (Picea sitchensisCarr.): (aparentna) gostota suhe celi~ne stene (r‘ ), specifi~ni volumen (n‘ ) in zmanj-oo {anje specifi~nega volumna glede na vrednost, dobljeno z izpodrivanjem s silikonskim oljem (Weatherwax & Tarkow, 1968) Izpodrivni medij (Aparentna) gostote {ko/ml r‘0 Specifični volumen nq (m3/kg) (Aparentno) zumanj{anje n’0 Dele`no zmanj{anje n’0 glede na vrednost, dobljeno glede na vrednost, dobljeno z izpodrivanjem s silikonskim oljem s silikonskim oljem Voda 1545,7 0,6470 x 10"3 0,0355 x 10"3 (0,0355/0,6825) = 0,0520 Heksan* 1533,3 0,6522 x 10"3 0,0303 x 10"3 (0,0303/0,6825) = 0,0444 Silikonsko olje 1465,0 0,6825 x 10"3 0,0000 - * Vrednost, dobljena p o nabrekanju z vodo in njeni zamenjavi z etanolom in heksanom, ki je tako prodrl v celi~no steno. heksanom. Tako je nepolarni heksan zapolnil mikroprostore v nabreklem lesu. S posrednim izpodrivanjem s hek-sanom izmerjeni specifi~ni volumen je -bil 0,6522 x 10 ³ m³kg-1, kar je za 0,0303 manj od specifi~nega volumna, dobljenega z izpodrivanjem s silikonskim oljem (preglednica 1). Interpretacija rezultatov je naslednja (preglednica 1): od razlike med speci-fi~nima volumnoma dobljenima z izpodrivanjem z vodo in silikonskim -oljem (0,0355 x 10 ³ m³kg-1) odpade 0,0303 x 10-³ m³kg-1 na mikropro--store in 0,0052 x 10 ³ m³kg-1 na zgostitev vode. oz. 0,0303/0,0355 x 100 % = 85,3 % na mikroprostore in 0,0052/0,0355 x 100 % = 14,6 % na zgostitev vode. V suhi celi~ni steni je 0,0303/0,6470 x 100 % = 4,6 % praznih prostorov. To~ko nasi~enja celi~nih sten je {e najla`je definirati kot izrazito spremembo v naklonu dP/dU, kjer je P vrednost za poljubno merljivo fizikalno lastnost (ali njen logaritem) in U (odstotna) vla`nost (Siau 1995, str. 83, Dinwoodie 1994, str. 433). Fizikalne lastnosti se ne spremenijo skokovito pri dolo~eni vla`nosti, zato je izraz “to~ka nasi~enja celi~nih sten oz. vlaken” nekoliko problemati~en. “To~ko” bi bilo treba spremeniti v “obmo~je”, “vlakno” pa v “celi~no steno” (kot sem sam predlagal pred 25 leti), torej: “obmo~je nasi~enja celi~nih sten” (prim. Babiak & Kúdela, 1995). Ob TNCS ima les (`e) svoje maksimalne dimenzije. TNCS bi lahko defi- nirali tudi kot najni`jo vla`nost, pri kateri ima les maksimalne dimenzije. Nadaljnje vla`enje gre na rova{ proste vode in obratno: v procesu su{e-nja lesa se za~ne les kr~iti, ko pade vla`nost pod TNCS. Le tako je mo-go~e razumeti “muhasto” zvezo med lesno vla`nostjo U (%), gostoto (in relativno gostoto (“specific gravity”) d (prim. Torelli 1998) (slika 1). V literaturi je kar nekaj pregledov metod dolo~anja TNCS: Stamm (1964, 1971) navaja 6 oz. 9 metod, medtem ko jih danes poznamo `e 12 (prim. Skaar, 1988, Siau 1995, Babi-ak & Kudela 1995). Vrednosti TNCS se med vrstami razlikujejo, prav tako med beljavo in jedro-vino iste vrste. TNCS je - tako kot gostota - zelo variabilna, saj je odvisna od lokalne anatomske in kemi~ne zgradbe. Prav tako so dobljene vrednosti precej odvisne od metode dolo~a-nja. Omenimo najva`nej{e eksperimentalne metode. 1) Najrazumlji-vej{a je metoda, pri kateri se volumenski ali linear- ni skr~ki ekstrapolirajo do vrednosti 0 (slika 2). 2) Dolo~itev (aparentne) kompresije adsorbirane vode z meritvijo gostote vla`ne celi~ne stene z imerzijo v benzenu in ekstrapolacijo do vla`nosti, kjer ni zgostitve in ki ustreza TNCS (slika 3). 3) Meritev vla`ilne toplote W ali sorp-cijske toplote QL. Metoda temelji na predpostavki, da les z vla`nostjo pod TNCS pri sprejemanju vode razvija toploto. Vla`ilna toplota W je definirana kot toplota (kJ), ki se sprosti, ko se 1 kg (suha masa) drobno zmletega lesa, kondicioniranega do enakomerne vla`nosti, ovla`i v prebitku vode do vla`nosti, ki je ve~ja od TNCS. Za razliko razliko od vla`ilne topote W, je diferencialna sorpcijska toplota teko~e vode za les QL definirana kot energija (kJ), ki se sprosti, ko les z zadosti veliko maso sprejme 1 kg vode, pri ~-emer ostane vla`nost lesa nespremenjena. Omenimo, da je la`e meriti W eksperimentalno s kalorimetri~no metodo kot pa QL z izostersko metodo (Skaar 1989, str.146). Slika 1. Zveza med lesno vla`nostjo, gostoto in relativno gostoto lesa (risba po Siauu 1995) LES wood 52 (2000) 5 Raziskave in razvoj 143 1,30 1,28 1,26 1,24 1,22 1,20 o ^ 1,18 1,16 1,14 1,12 1 1 1 1 I I I 1 i,ooc 4 8 12 16 20 24 28 30 Ü (%)' Slika 2. Pinus taeda: zveza med volumenskim skr~kom in lesno vla`nostjo z ekstrapolacijo do Slika 3. Relativna gostota adsorbirane vode kot funkcija lesne vla`nosti (risba po Stammu in kr~itvene intersekcijske to~ke, ki pomeni oceno to~ke nasi~enja celi~nih sten (risba po Stammu Seborgu 1934 iz Mac Leana 1952) 1964) 1200 80 nj •o O > ! 900 60 CO CP Oi M ^ 600 — \ ft in W 40 U \ \^ Oi 300 ~~ ^VAG v 20 ^> d ^^^ S 1 T^--+~^ir—■ 0 5 10 15 20 U (%) 25 30 1200 1000 800 'oi 600 M 400 d 200 \ \.d Ö 1 1 1 —I 5 10 15 20 25 30 a (% ) Slika 4. Odvisnost diferencialne sorpcijske toplote, vla`ilne toplote in spremembe proste energije od lesne vla`nosti (risba po Skaaru 1989) Slika 5. Diferencialna sorpcijska toplota kot funkcija lesne vla`nosti. Vi{je vrednosti za desorpci-jo (d) so posledica histereze (risba po Kamkeju iz Siaua 1995) Koli~ina oddane toplote se z nara{~a-jo~o lesno vla`nostjo v higroskopskem obmo~ju zni`uje in dose`e ob TNCS vrednost 0 (sliki 4 in 5). Po Kajiti (1976 iz Skaara 1988, str. 39) je celotna vla`ilna toplota, t.j. od absolutne suhosti do TNCS, W0, v linearni zvezi s TNCS. 4) Zveza med mehansko trdnostjo in lesno vla`nostjo. Teoreti~no je les najbolj trden v absolutno suhem stanju. Tedaj so stenske sestavine bo~no trdno povezane z vodikovo vezjo. Z vla-`enjem se vodne molekule vrivajo v stensko strukturo in razklepajo vezi. Na enoto volumna je vse manj substance in trdnost pada. [e ve~, vodne molekule delujejo kot mazivo, zato se intenzivira lezenje in relaksacija. Ob TNCS les dose`e minimalne vrednosti za posamezne trdnostne lastnosti in elasti~nostni modul. Za “mehansko” dolo~anje TNCS je zlasti primerna tla~na trdnost, ki je od vseh trdnostnih lastnosti najbolj odvisna od vla`nosti (sliki 6 in 7). 5) Zveza med specifi~no elektri~no upornostjo ali prevodnostjo in lesno vla`nostjo. Na tej zvezi temelji splo{no raz{irjen upornostni vlagomer za les (sliki 8 in 9). 6) Ekstrapolacija sorpcijske izoterme. Metoda temelji na (napa~ni) predpostavki, da pri relativni vla`nosti, manj{i od H = 100 % ne pride do kondenzacije vode v lumnih. Stamm (1964) je spoznal, da se TNCS ne da definirati kot ravnovesne vla`nosti pri 100 % relativni vla`nosti (kar se rado poenostavlja!), saj bi tak{no ravnovesje imelo za posledico popolno nasi~enje lesa! Kapilare (nekoliko) zni`ujejo par- LES wood 52 (2000) 5 Raziskave in razvoj 744 180 TNCS 160 140 ^^elastičnostmi modul (MPa) ,x 10"' 120 100 80 \ 6C \. upogibna trdnost (MPa) 4C V 2G 1 ^^^^^ trdota po Brinellu - čelno (MPa) ■—y~^Z --^^^ M: lačna trdnost (MPa) trdota po Brinellu - bočno (MPa) 1 I ! ! 1 °0 10 20 30 40 50 . 60 'J <%) Slika 6. Na~elen potek razmerja med vrednostmi za mejo proporcionalnosti, upogibno trdnost Slika 7. Pinus sylvestris: odvisnost mehanskih lastnosti od vla`nosti (risba po Kollmannu 1951) in elasti~nostni modul aksialno pri poljubni vla`nosti nad TNCS in vrednostmi pri TNCS (risba po Skaaru 1988) Slika 8. Logaritem specifi~ne elektri~ne upornosti kot funkcija lesne vla`nosti (risba po Skaaru Slika 9. Specifi~na elektri~na prevodnost lesa kot funkcija lesne vla`nosti pri sobni temperaturi 1972 iz Siaua 1995) (risba po Jamesu 1989) ni tlak, zato lahko po tej metodi TNCS dolo~imo le z ekstrapolacijo (prim. na pr. Kollmann 1968, str. 198). Kelvi-nova ena~ba ln (1/h) = 36 g/ (rRTr ) , v kjer je gpovr{inska napetost in r kapilarni polmer, napoveduje, da se voda lahko kondenzira v ozkih kapilarah pod relativno vla`nostjo H = 100 %. Zveza se v poenostavljeni obliki glasi (Skaar 1988, str. 36): H / 100 = h » 1,0 - 0,0011 / r , kjer je r kapilarni pomer v mikrometrih (mm). Ena~ba velja za polmere r = 0,1 mm in ve~je. Relativne vla`nosti H, ki so v ravnovesju s kapilarnimi polmeri 100 mm, 10 mm, 1 mm in 0,1 mm so (po vrsti) pri sobni temperaturi 99,999 % , 99,99 %, 99,9 % in 99,0 % (prim. preglednico 2). V o`e~ih se {iljastih lumnih vlaken lahko voda kondenzira pri relativni vla`nosti H = 99 %. Prisotnost vodotopnih snovi v lumnih prav tako lahko omogo~i kondenzacijo pri ni`jih relativnih vla`nostih. Tako lahko parenhimske celice zadr`ujejo vodo pri ni`jih relativnih vla`-nostih kot vlakna (Hart 1984). Problematiko dolo~anja to~ke nasi~enja celi~nih sten po tej metodi obravnavajo npr. Stamm (1971) ter Wangaard in Granados (1967). Pri tem ne gre le za mo`nost kapilarne kondenzacije, temve~ tudi za to~nost produciranja visokih relativnih vla`nosti. Ka`e, da se vezana in prosta voda “prekrivata” oz. koeksisti-rata (Hernandez & Bizon 1994). LES wood 52 (2000) 5 Raziskave in razvoj 145 60 t o\° 50 parni tlak 1 porozna plošča / (L '13 40 i,^^' o; 30 20 10 1 1 1 1 90 , 99 99,9 H (%) 99,99 r (|J.m) 150 15 1,5 ono 0,15 C ,015 0,0015 150 ' 1 1 ----1 dp ~" 100 50 ^L __________C i i 1 1 . | -103 -10* -105 -106 V (Pa) -107 -108 -109 h 0,993 0,93 0,49 Slika 10. Picea mariana: Sorpcijska izoterma, dobljena s standardno metodo parne sorpcije in Slika 11. Idealizirane vla`nostne zna~ilnosti lesa: (a) listavec z velikimi trahejami v kasnem s tehniko porozne plo{~e nad H= 99 % (risba po Stoneu in Scallanu 1967) lesu, r = 150 mm, (b) iglavec s traheidami z polmerom 15 mm; (c) Picea mariana(Griffin 1977). Del krivulj a in b pod -2,5 x 105 Pa po podatkih iz Wood Handbook (USDA 1955) (risba po Siauu 1995) 7) Z metodo porozne tla~ne plo{~e (Robertson 1965, Cloutier in Fortin 1991) je mogo~e zanesljivo nadzorovati visoke relativne vla`nosti. Na tem mestu lahko poudarimo pomen vodnega potenciala, ki ga lahko uporabimo kot neodvisno spremenljivko pri sorpcij-skih izotermah. Kot ka`e ena~ba (glej na pr. Siau 1995, str. 74), je vodni potencial funkcija parcialnega tlaka: Y= r RT ln h/0,018 . v Tako lahko eksperimentalno obvladamo kriti~no obmo~je relativnih vla`-nostih nad H = 99 %. Metodo tla~ne plo{~e sta uporabila Stone in Scallan (1967) pri lesu Picea mariana (slika 10). 100 mm debele mokre rezine velikosti 2 x 2 cm sta polo`ila na porozno plo{~o, nato pa s pozitivnim plinskim tlakom iztisnila vodo iz vseh kapilar, katerih radij je bil ve~ji od tistega, ki je ustrezal uporabljenemu tlaku. Ko se je vzpostavilo ravnovesje, sta izmerila lesno vla`nost, kot ustreza relativni vla`nosti, izra~u-nani po gornji ena~bi. Tako sta izra-~unala {tiri to~ke na sorpcijski izotermi pri relativnih vla`nostih nad 99 %. Stone in Scallan sta predpostavila, da infleksijska to~ka pri H = 99,75 % (Y = -3,6 x 105 Pa in r = 0,4 mm) pomeni lo~nico med velikimi kapilarami s prosto vodo in manj{imi, ki naj bi vsebovale higroskopsko (“vezano”) vodo (preglednica 2). Dobljena vrednost za TNCS je bila 40 %. Griffin (1977, slika 11 je prav tako uporabil tla~no plo{~o v pribli`no enakem obmo~ju, kot sta jo Stone in Scal-lan. Tedaj je bila TNCS pri -1 atm (» -105 Pa), kar ustreza vi{ji relativni zra~ni vla`nosti H = 99,93 %, ve~jem polmeru r = 1,5 mm in vi{ji TNCS 43 %. 8) Stone in Scallan (1967) sta rezultat Preglednica 2. Zveza med vodnim potencialom, relativno zra~no vla`nostjo in kapilarnim polmerom v lesu pri T = 300 K (Siau 1995) Y (Pa) H (%) r (mm) -10 3 99,9993 150 -10 4 99,993 15 -10 5 99,93 1,5 -10 6 99,28 0,15 -10 7 93,03 0,015 -10 8 48,58 -2 x 10 8 23,60 -5 x 10 8 2,70 s tla~no plo{~o potrdila {e z metodo z dekstranom-110. Nasi~eni mikrotomi-rani sekciji lesa ali vlaknini sta dodala razred~eno raztopino dekstrana-110 znane koncentracije. Dekstranove molekule so prevelike, da bi pre{le v ce-li~no steno. Prosta voda v lesu ali vlaknini zato razred~i raztopino. Po vzpostavitvi ravnovesja sta dolo~ila kon~no koncentracijo dekstranove raztopine in iz razlike med kon~no in prvotno koncentracijo dolo~ila koli-~ino odstranjene proste vode. ^e odstranjeno prosto vodo od{tejemo od za~etne vla`nosti lesa ali vlaknine, dobimo TNCS. Po tej metodi sta dobila za TNCS vrednost 42 %, kar je skoraj toliko kot z metodo tla~ne plo{~e. 9) Perem (1954) je centrifugiral vzorce beljave vrst in Picea glauca in Pinus resinosa. Pri slednji vrsti je s centrifugalno silo 11 atm (3 h), 13 atm (3 h) in 13 atm (5 h) pri sobni temperaturi dosegel (preostale, “rezidualne”) vla`-nosti 31,6 %, 31,3 % in 31, %, ki jih je interpretiral kot TNCS. Navedene centrifugalne sile so zadostovale za odstranitev proste vode iz lumnov in pikenj, ne pa tudi za odstranitev vode iz celi~nih sten. Seveda pa je metoda s centrifugiranjem primerna le za razmeroma permeabilne lesove, saj pri manj permeabilnih lesovih voda le ste`ka prehaja iz celice v celico. To {e LES wood 52 (2000) 5 Raziskave in razvoj 146 posebej velja za jedrovino, kjer se lahko permeabilnost lesnega tkiva oz. pikenjskih membran kriti~no zmanj{a. Podoben pomislek velja tudi za metodo s porozno tla~no plo{~o (prim. Skaar 1988, str. 38). 10) Feist in Tarkow (1967) sta izmerila TNCS z metodo izklju~itve polimera. Z metodo je mogo~e lo~iti vezano vodo v celi~ni steni od proste vode v lumnih in piknjah. Avorja sta uporabila vodotopni polimer polietilenglikol (PEG) z molekulsko maso 9000. Molekule PEG 9000 so tako velike, da ne morejo prodreti v celi~no steno, pa~ pa v lumne in piknje. Ko sta potopila les v raztopino PEG sta predpostavila, da je koncentracija PEG v lumnih in piknjah enaka kot zunaj njih. TNCS sta izra~unala takole: a) Potem, ko se je vzpostavilo ravno-te`je, sta z interferometrijo dolo~ila koncetracijo PEG v zunanji raztopini. b) Odstranila sta les iz raztopine PEG in ga stehtala. c) Z vodo sta odstranila PEG iz lesa in izmerila vsebnost PEG z interfero-metrijo. d) Les brez PEG sta su{ila v su{ilniku in ga stehtala. ^e poznamo koli~ino PEG ekstrahira-nega iz lesa in ob predpostavki, da je bila koncentracija PEG v lumnih enaka kot v zunanji raztopini, potem se da izra~unati koli~ino vode v lumnih. Preglednica 3. To~ka nasi~enja celi~nih sten doma~ih drevesnih/lesnih vrst TNCS (%) Drevesna/lesna vrsta 32 - 35 Difuzno porozni listavci brez jedrovine (lipa, vrba, topol, jel{a, bukev, beli gaber) in beljava ven~astoporoznih in pol ven~astoporoznih listavcev s ~rnjavo (robinija, pravi kostanj, hrasti, oreh in ~e{nja). 30 - 34 Iglavci brez ~rnjave (jelka, smreka) in beljava iglavcev s ~rnjavo (bori, macesen). 26 - 28 Iglavci s ~rnjavo z zmerno vsebnostjo smole (rde~i bor, macesen, duglazija). 22 - 24 Iglavci s ~rnjavo in visoko vsebnostjo smole. 22 - 24 Ven~astoporozni in polven~astoporozni listavci s ~rnjavo (robinija, pravi kostanj, hrasti, jesen?, oreh in ~e{nja. Koli~ina vode v celi~nih stenah je enaka razliki med koli~ino vode v lesu in koli~ino vode v lumnih. TNCS je za prvi~ su{en les iglavcev z osnovno gostoto nad 300 kg/m³ po tej metodi zna{ala med 35 in 40 %. Za lesove, ki so bili pred tem su{eni in ponovno navla`eni, je bila TNCS nekoliko ni`ja. Razlika je utegnila biti posledica nastanka efektivnih vodikovih vezi v amorfnih regijah pri prvem su{enju. Za balzo (Ochroma lagopus) je zna{ala TNCS 52 %. Menila sta, da s padanjem relativne gostote trdnost celi~ne stene pada, ki se zato manj upira nabrekanju. Sicer pa je to~ka nasi~enja celi~nih sten odvisna od {tevilnih dejanikov, med drugim od anatomske in ke-mi~ne zgradbe. Trendelenburg (1939) navaja TNCS za posamezne kategorije doma~ih lesov (preglednica 3). Iz preglednice 3 se vidi, da ojedritveni proces zni`uje TNCS in ravnovesno vla`nost. To sta zelo nazorno dokazala Wangaard in Granados (1967) s sorpcijskimi meritvami na ekstrahira-nih in neekstrahiranih ~rnjavah tropskih lesov z visoko vsebnostjo ekstrak-tivov (2,88 - 17,05 % glede na maso v su{ilni~no suhem stanju). Na splo{-no ekstraktivi zni`ujejo ravnovesno vla`nost oz. “potiskajo” adsorpcijske in desorpcijske izoterme navzdol v obmo~ju relativne vla`nosti nad pri-bli`no 70 %. Nizkomolekulske jedro-vinske snovi, ki v procesu ojedritve inkrustirajo celi~no steno, “zasedejo” prostor higroskopski vodi. Na sliki 12 je prikazan u~inek jedrovinskih snovi na ravnovesno vla`nost in TNCS pred ekstrakcijo in po njej za ~rnjavo more. Ravnovesna vla`nost in TNCS padajo tudi z nara{~ajo~o temperaturo. To je treba upo{tevati pri izra~unu difuzijskih koeficientov in su{ilnega ~asa. Slika 12. Mora amarilla: adsorpcijski in desorpcijski izotermi pred ekstrakcijo (polna ~rta) in po Slika 13. U~inek temperature na tipi~ne vla`nostne izoterme za les (risba po Skaaru 1989) njej (~rtkano), risba po Wangaardu in Granadosu 1967) LES wood 52 (2000) 5 Raziskave in razvoj 147 30 28 5 26 24 22 20 1 1 1 1 1 1 1 1 0 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 t (°C) Slika 14. Zni`evanje TNCS s temperaturo (risba po Stammu in Nelsonu 1961 iz Siaua 1995) Slika 15. To~ka nasi~enja celi~nih sten kot funkcija lesne gostote po ve~ avtorjih (risba po Skaaru 1988) Slika 13 prikazuje vpliv temperature na sorpcijske izoterme, slika 14 pa odvisnost TNCS od temperature. Na velikost TNCS vpliva tudi lesna gostota (slika 15). Na~elno je vi{ja pri lesovih z ni`jo gostoto. Feist in Tarkow (1967) menita, da utegnejo celice s tanj{imi stenami nuditi manj{i odpor nabrekanju kot tiste z debelimi stenami. Ni`je vrednosti TNCS pri gostej{ih lesovih utegnejo biti tudi posledica ve~je vsebnosti ekstraktivov (kar pogosto dr`i) itd. Preu~evanje TNCS in njena dolo~itev ostaneta “ve~na” izziva za lesarsko znanost. Literatura 1. Babiak, M. & J. Kudela 1995. A contibution to the definition of the fiber saturation point. Wood Science & Technology 29:217-226. 1. Cloutier, A in Y. Fortin 1991. Moisture content-water potential relationship of wood from saturated to dry conditions. Wood Science & Technology 27:95-114. 2. Dinwoodie, J.M. 1994. Timber V: J.M. (izd.), Construction materials: 407-508. E&FN Spon/Chap-man & Hall, London. 3. Feist, W.C. in H. Tarkow 1967. Polymer exclusion in wood substance: A new procedure for measuring fiber saturation points. Forest Product Journal 17(10): 65-68. 4. Griffin, D.M. 1977. Water potential and wood-decay fungi. Ann. Rev. Phytopathology 15:319-329. 5. Hart, C. A. 1984. Relative humidity, EMC, an collapse shrinkage in wood. Forest Product Journal 34 (11/12): 45-54. 6. Hernandez, R.E. in M. Bizon 1994. Changes in shrinkage and tangential compression strength of sugar maple below an above the fiber saturation point. Wood and Fiber Science 26(3):360-369. 7. James, W. L. 1989, Electrical properties. V: A.P. Schniewind (izd.), Concise encylopedia of wood & wood based materials: 99-102. Pergamon Press, Oxford, itd. 8. Kellog, R. M. in F. F. Wangaards 1969. Variation in the cell-wall density of wood. Wood and Fiber 1:180-204. 9. Kollmann, F. 1951. Technologie des Holzes. 1. del, 2. izd.. Springer Verlag, Berlin. 10. MacLean, J.D. 1952. Preservative treatments of wood by pressure methods. Agriculture Handbook {t. 40, USDA. 11. Perem, E. 1954. Determination of the fiber saturation point of wood by centrifuging. Forest Product Journal 4(4):77-81. 12. Robertson, A. A. 1965. Investigation of the cellulose water relationship by the pressure plate method. Tappi 48:568-573. 15. Skaar, C. 1988. Wood-water relations. Springer Verlag, Berlin, itd. 16. Skaar, C. 1989. Hygroscopicity and water sorption. V: A. P. Schniewind (izd.), Concise encyclopedia of wood & wood-based materials: 143-147. Pergamon Press, Oxford, itd. 17. Stamm, A. J. 1964. Wood and cellulose science. Ronald Press, New York. 18. Stamm, A. J. 1971. Review of nine methods for determinig the fiber saturation points of wood and wood products. Wood Science 4:114-128. 19. Stone, J. E. & A.M. Scallan 1967. The effect of component removal upon the porous structure of the cell wall in wood II. Swelling in water and the fiber saturation point. Tappi 50:496-501. 20. Tiemann, H. D. 1906. Effect of moisture upon the strength and stiffness of wood. USDA Forest Service Bulletin 70. 21. Tiemann, H. D. 1944. Wood technology. Constitution, properties and uses. 2. izd. Pitman, New York. 22. Torelli, N. 1998, Gostota in relativna gostota lesa. Les, 52-54 23. Trendelenburg, R. 1939. Das Holz als Rohstoff. J. F. Lehman Verlag, München. 13. Siau, J. F. 1995. Wood: influence of moisture on 24. Wangaard, F.F. in L.A. Granados 1967. The effect physical properties. Department of Wood Science and Fororest Products, Virginia Polytechnic Institute and State University. 14. Skaar, C. 1972. Water in wood- Syracuse University Press, Syracuse, New York. of extractives on water-vapor sorption by wood. Wood Science & Technology 1:253-277. 25. Weatherwax, R. C. in H. Tarkow 1968. Importance of penetration and adsorption compression of the displacement fluid. Forest Product Journal 18(7). 44-46.