ΔΟΜΗ ΞΥΛΟΥ ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ - ΥΠΟΔΟΜΗ

ΔΟΜΗ ΞΥΛΟΥ ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ - ΥΠΟΔΟΜΗ

ΧΗΜΙΚΗ ΣΥΣΤΑΣΗ - ΥΠΟΔΟΜΗ

Ανόργανα συστατικά % ξηρού βάρους ξύλου C 49-50 H 6 O 44-45 N 0,1-1,0 Τέφρα* 0,2-1,0 (σε ορισμένα τροπικά είδη μέχρι 5) * διάφορα μεταλλικά στοιχεία (Ca, K, Mg, κλπ) και ιχνοστοιχεία

ΟΡΓΑΝΙΚΑ ΣΥΣΤΑΤΙΚΑ ΞΥΛΟ ΟΛΟΚΥΤΤΑΡΙΝΗ ΛΙΓΝΙΝΗ ΕΚΧΥΛΙΣΜΑΤΑ ΤΕΦΡΑ ΚΥΤΤΑΡΙΝΗ ΗΜΙΚΥΤΤΑΡΙΝΕΣ Υδατάνθρακες -> όνομα που προέρχεται από το γενικό τύπο C x (H 2 O) y Είναι ένώσεις (polyhydroxy compounds) που εμφανίζονται συχνά στη φύση σαν σχετικά μικρά μόρια (σάκχαρα) ή σαν μακρομόρια (πολυσακχαρίτες) Φωτοσύνθεση -> σχηματίζει σάκχαρα από CO 2 και H 2 O δια μέσω βιοσύνθεσης Τα σάκχαρα λειτουργούν σαν πηγή ενέργειας ενώ οι πολυσακχαρίτες (π.χ. άμυλο) καλύπτουν τις ανάγκες αποθήκευσης ουσιών ή (κυτταρίνη και ημικυτταρίνες) συνεισφέρουν στη μηχανική στήριξη του κυτταρικού τοιχώματος

ΥΔΑΤΑΘΡΑΚΕΣ μονοσάκχαρα (simple sugars) D-glucose D-mannose D-galactose D-xylose L-arabinose ολιγοσάκχαρα (carbohydrates with number of monosaccharide units < 10 linked by glycosidic linkages) di- tri- tetrasaccharides πολυσάκχαρα (complex molecules composed of large number of monosccharides units joined together by glycosidic linkages) ΓΛΥΚΟΖΗ

6 5 O 4 1 3 β-glucose 2 κυτταρίνη

μερική δομή της κυτταρίνης 1->4 γλυκοζητικός δεσμός

crystalline structure of cellulose has been characterized by X-ray diffraction analysis and methods based on the absorption of polarized infrared radiation (IR) antiparallel chains βαθμός πολυμερισμού (DP) = 2000-10000 long chain carbon bonding high longitudinal strength

DP = 2000-10000 κυτταρίνη DP 200 ημικυτταρίνες heterogeneous polysaccharides

κωνοφόρα ξυλόζη κωνοφόρου

κύριοι συνδυασμοί μονοσακχάρων

κυτταρίνη και ημικυτταρίνες κυτταρίνη ημικυτταρίνες κωνοφόρων ημικυτταρίνες πλατύφυλλων

ΛΙΓΝΙΝΗ 3-D polymers composed of phenylpropane units with a somewhat different composition in softwoods and hardwoods. They encrust the intercellular space and any openings in the cell wall after the cellulose and hemicelluloses have been deposited. Most normal softwoods contain 30%±4% lignin and hardwoods of the temperate zone 25%±3% κωνοφόρα & πλατύφυλλα πλατύφυλλα phenolic oxygen methoxy group

σπουδαιότερος δεσμός

μοντέλο λιγνίνης

τα πολυμερή του κυτταρικού τοιχώματος κυτταρίνη ημικυτταρίνες λιγνίνη Συστατικά κωνοφόρα πλατύφυλλα Κυτταρίνη 40 50% 40 50% Ημικυτταρίνες 18 25% 25 35% Λιγνίνη 25 35% 20 25%

εκχυλίσματα οργανικές κυρίως ουσίες που δε συμμετέχουν στη δομή της ξυλώδους ύλης αλλά βρίσκονται στα κυτταρικά τοιχώματα ή στις κοιλότητες μπορούν να απομακρυνθούν με διάφορα διαλυτικά μέσα: νερό, αλκοόλη, βενζόλιο, εκετόνη, αιθέρα κλπ η χημική τους σύσταση ποικίλει (περιλαμβάνονται ρητίνες, λίπη, ταννίνες, άμυλο, σάκχαρα κλπ) ποσοστό <1% ως περίπου 20% στα διάφορα είδη

Δομή της ξυλώδους ύλης

κρυσταλλίτης άμορφη περιοχή

στρώσεις κυτταρικών τοιχωμάτων μικροϊνίδια κυτταρίνης κοιλότητα μεσοκυττάρια στρώση στρώση πάχος θ ML & P P 0.1 0.4 μm 0.1 0.2 μm S1 0.2 0.5 μm 50-70 S2 πρωτογενές τοίχωμα δευτερογενές τοίχωμα 1.0 2.0 μm (earlywood) 3.0 8.0 μm (latewood) 10-30 S3 0.1 0.2 μm 60-90

κατανομή χημικών συστατικών στο κυτταρικό τοίχωμα τοποχημεία δευτερογενές τοίχωμα

επιδράσεις στις ιδιότητες και χρήσεις του ξύλου η παραγωγή χαρτιού - χημικών προϊόντων οφείλεται στην κυτταρίνη η μηχανική αντοχή σχετίζεται με την υποδομή (αξονικός εφελκυσμός κυτταρίνη, ελαστικότητα & θλίψη λιγνίνη και ημικυτταρίνες) η υγροσκοπικότητα οφείλεται κυρίως στα ελεύθερα ΟΗ της κυτταρίνης (αλλά και σε ημικυτταρίνες και πηκτινικές ουσίες) η ανισοτροπία ρίκνωσης και διόγκωσης οφείλεται στη διάταξη μικροϊνιδίων στα κυτταρικά τοιχώματα η λιγνίνη δίνει σταθερότητα διαστάσεων (κατέχει χώρους στα κυτταρικά τοιχώματα που αλλιώς θα κατέχονταν από νερό) σημαντική και η επίδραση των εκχυλισμάτων (χρώμα, οσμή, γεύση, αντοχή σε έντομα-μύκητες, υγροσκοπικότητα, διαπερατότητα, ξήρανση, παραγωγή πολτού)

ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΣ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΤΟΥ ΞΥΛΟΥ

Παραγωγή νέων κυττάρων: το κάμβιο

διαίρεση καμβιακών κυττάρων φλοιός ξύλο

εξέλιξη των κυττάρων του ξύλου 1. Στάδιο παραγωγής: διαίρεση κυττάρων 2. Στάδιο αύξησης: μεγέθυνση κυττάρων (εκτός από παρεγχυματικά και μέλη αγγείων ορισμένων ειδών) σε μήκος και διάμετρο ως το τελικό σχήμα και μέγεθος με τάνυση του πρωτογενούς τοιχώματος (χαλάρωση δικτύου μικροϊνιδίων, δημιουργία χυμοτοπίων, απώθηση πρωτοπλάσματος) με σκοπό την κίνηση των τροφών 3. Στάδιο απόθεσης δευτερογενούς τοιχώματος: σε διαφορετικά πάχη ανάλογα με είδος δέντρου-κυττάρου, εποχή παραγωγής, κ.α., από το μέσο του κυττάρου προς τα δυο άκρα, σχηματισμός βοθρίων και σπειροειδών παχύνσεων 4. Στάδιο λιγνοποίησης: απόθεση λιγνίνης στο κυτταρικό τοίχωμα, πρώτα στις γωνίες του κυττάρου και από εκεί ταυτόχρονα προς μεσοκυτάρια στρώση και δευτερογενές τοίχωμα, ολοκληρωτική κατανάλωση πρωτοπλάσματος

ΜΕΤΑΒΛΗΤΟΤΗΤΑ ΔΟΜΗΣ

Δομή δακτυλίων Μορφολογία κυττάρων Χημική σύσταση Υποδομή Μέσα σ ένα δέντρο Ανάμεσα στα δέντρα Οριζόντια Κατακόρυφα Πλάγια Στο ίδιο είδος Σε διαφορετικά είδη

Οριζόντια μεταβλητότητα - στην κατεύθυνση εντεριώνη-φλοιός και σε διάφορα παράλληλα προς το έδαφος επίπεδα, κάθετα προς τον άξονα του δέντρου - το µέγεθος του χαρακτηριστικού συσχετίζεται µε τον αριθµό των αυξητικών δακτυλίων που παράγονται προοδευτικά αυξανόµενης της ηλικίας του καµβίου

Κατακόρυφη μεταβλητότητα - στην κατεύθυνση βάση-κορυφή και σε διάφορα παράλληλα µεταξύ τους και προς τον άξονα του δέντρου επίπεδα, κάθετα προς το έδαφος - το µέγεθος του χαρακτηριστικού συσχετίζεται µε το έτος σχηµατισµού του καµβίου.

Πλάγια μεταβλητότητα - µέσα σε κάθε αυξητικό µανδύα σε διάφορα παράλληλα µεταξύ τους επίπεδα, πλάγια προς τον άξονα του δέντρου. Μελετάται ξύλο που σχηµατίστηκε τον ίδιο χρόνο αλλά από κάµβια µικρότερης ηλικίας όσο προχωρούµε από την βάση του δέντρου προς την κορυφή - το µέγεθος του χαρακτηριστικού συσχετίζεται µε τον αριθµό των ετήσιων τµηµάτων αύξησης καθ ύψος

ώριμο και ανώριμο ξύλο

Γενικά, το ανώριμο ξύλο είναι χαμηλής ποιότητας σε σχέση με το ώριμο.

ώριμο ξύλο ανώριμο ξύλο

γωνία μικροϊνιδίων ΥΛΟΧΡΗΣΤΙΚΗ

μεταβολή πυκνότητας σε σχέση με την ηλικία του δένδρου

στρατηγική για μείωση % ανώριμου υλοτομία αργότερα αύξηση πυκνότητας δένδρων κλάδεμα νωρίς Pruning elevates the live crown and hastens the production of mature wood as well as clear wood

κλάδεμα στα 15, 20 & 25 χρόνια κλάδεμα στα 13, 15 & 17 χρόνια 1000 board feet = 2,36 m 3

ΕΛΛΑΤΩΜΑΤΑ ΔΟΜΗΣ

1. Αποκλίσεις δέντρων από την τυπική εξωτερική μορφή - κλίση - κάμψη - διχάλωση - γονατοειδής (πιστολοειδής) βάση - κωνικομορφία - διόγκωση της βάσης - απόκλιση από την κυκλική διατομή (ελλειψοειδής, κυματοειδής, ακανόνιστη)

1. Αποκλίσεις δέντρων από την τυπική εξωτερική μορφή Διχαλωμένοι κορμοί σε διάφορα ύψη στον κορμό

1. Αποκλίσεις δέντρων από την τυπική εξωτερική μορφή Κορμοτεμάχιο με γονατοειδή βάση

1. Αποκλίσεις δέντρων από την τυπική εξωτερική μορφή Παραδείγματα ακανόνιστων εγκάρσιων διατομών

2. Αποκλίσεις από την ευθυΐνια - στρεψοΐνια - λοξοΐνια Slope of grain (SOG) can reduce strength of wood, also affects machining and dimensional stability spiral grain. Intensive culture practices and irrigation tend to reduce occurrence of spiral grain. Pruning stems at early age is suppressing SOG

3. Ακανόνιστη διάταξη αυξητικών δακτυλίων - εκκεντρότητα - ψευδείς δακτύλιοι - ασυνεχείς δακτύλιοι - οδοντωτοί δακτύλιοι - διπυρύνωση ή πολυπηρύνωση

3. Ακανόνιστη διάταξη αυξητικών δακτυλίων Κανονικοί και ψευδείς αυξητικοί δακτύλιοι σε άρκευθο

3. Ακανόνιστη διάταξη αυξητικών δακτυλίων Μικροσκοπική εμφάνιση ασυνεχών δακτυλίων (βέλη)

3. Ακανόνιστη διάταξη αυξητικών δακτυλίων Μικροσκοπική εμφάνιση οδοντωτών δακτυλίων σε εγκάρσια τομή ξύλου ερυθρελάτης

3. Ακανόνιστη διάταξη αυξητικών δακτυλίων Διπυρύνωση σε εγκάρσια διατομή δασικής πεύκης

ακανόνιστο ξύλο 3. Ξύλο με ακανόνιστη δομή (θλιψιγενές, εφελκυσμογενές) Reaction wood is formed as a response by the tree to a triggering event such as tipping from the vertical known to regulate the orientation or angle of branches relative to the main stem εφελκυσμογενές θλιψιγενές πλατύφυλλα κωνοφόρα

θλιψιγενές θλιψιγενές κανονικό ξύλο

θλιψιγενές δεν υπάρχει S3!

εφελκυσμογενές ξύλο

ζελατινώδης στρώση G-στρώση κανονικό ξύλο εφελκυσμογενές tension poplar

θλιψιγενές εφελκυσμογενές

ώριμο ξύλο ανώριμο ξύλο θλιψιγενές

θλιψιγενές ξύλο σε πριστό

optical scan of sitka spruce compression wood compression x-ray scan notice high density compression wood as lighter in color

5. Διακοπή συνέχειας ιστών - ραγάδες (θλιψιγενείς, τοξοειδείς, περιφερειακές, διαμετρικές, αστεροειδείς) - ρητινοθύλακες

5. Διακοπή συνέχειας ιστών Β διαμετρική ραγάδα Α Γ Α. Μικροσκοπική εμφάνιση θλιψιγενών ραγάδων σε ψευδοτσούγκα (εφαπτομενική τομή). Β. Διαμετρικές ραγάδες σε πριστό. Γ. Τοξοειδείς ραγάδες σε καστανιά

5. Διακοπή συνέχειας ιστών Ρητινοθύλακες διαφόρων μεγεθών σε εγκάρσια τομή ερυθρελάτης

6. Χρωματικές ανωμαλίες - χρωματικές κηλίδες - εγκλεισμένο σομφό - ακανόνιστο (κόκκινο) εγκάρδιο της οξιάς - καστανό εγκάρδιο του φράξου - παγοεγκάρδιο - προστατευτικό ξύλο

6. Χρωματικές ανωμαλίες Α. Κηλίδες ανόργανων συστατικών σε ξυλόφυλλο από Tsuga. Β. Εγκλεισμένο σομφό σε δρυ. Γ. Ακανόνιστο (κόκκινο) εγκάρδιο της οξυάς. Δ. Καστανό εγκάρδιο του φράξου Α Β Γ Δ

7. Τραυματικές ακανονιστίες - επουλωτικός ιστός - φλοιοθύλακες ή λιθοθύλακες - τραυματικοί ρητινοφόροι αγωγοί - τραυματισμοί από άνθρωπο και ζώα - παρεγχυματικές κηλίδες - φλοιόκαυση - παγοραγάδες - τραυματισμοί από κεραυνούς, χαλάζι, φωτιά

7. Τραυματικές ακανονιστίες Β Α Ε ΣΤ Γ Δ Α. Δημιουργία επουλωτικού ιστού (Wxy) σε λεύκη μετά από πλήγωση. Β. Φλοιοθύλακας. Γ. Τραυματικοί ρητινόροι αγωγοί σε Cedrus μετά από πλήγωση. Δ. Παρεγχυματικές κηλίδες σε Prunus από προσβολή εντόμων. Ε. Πληγή σε κορμό δέντρου. ΣΤ. Παγοραγάδα

8. Φυσικά αυξητικά χαρακτηριστικά - ρόζοι (χαλαροί, σύμφυτοι) - εντεριώνη

Ρόζοι κατώτερο τμήμα κλαδιών απόκλιση ινών

διαδοχικός σχηματισμός ρόζου

συμφυής tight αποπίπτον

An intergrown knot is the base of a living branch within a tree. It's surrounded by a halo of circular growth rings. An intergrown knot is also called a "tight" knot because it's tightly bound to the wood around it. A spike knot is formed when a board is cut right through the length of a branch. A spike knot may be tight at its base (the intergrown portion) and loose at its end (the encased portion). An encased knot is formed when a tree grows around a dead branch. It's surrounded by a dark ring of bark, and its center is often decayed. An encased knot is also called a "loose" knot, because the bark prevents the knot from tightly binding to the wood around it.