DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu
| ŠUMARSKI LIST 11-12/1997 str. 45 <-- 45 --> PDF |
H. Turkulin, V. Jirouš-Rajković, I. Grbac:PQVRŠlNSKA POSTOJANOST DRVNIH GRAĐEVNIH KONSTRUKCIJA Šumarski list br. 11-12, CXXI (1997), 617-629 SPEKTAR I PRODIRANJE SVJETLA - Light spectrum and penetration Najvaniji čimbenik površinske razgradnje je fotodegradacija, tj. razgradnja površine drva djelovanjem sunčevog svjetla. Opće je potvrđeno daje ultraljubičasto svjetlo (UV, prema ultravioletnoj, koje je samo relativno uska traka elektromagnetskog spektra, najodgovornije za primarnu fotooksidativnu razgradnju drva. Ako neka komponenta polimera može apsorbirati svjetlo, tada svaka od njegovih molekula može apsorbirati kvant radijacije. Ovo uzrokuje primarne disocijacije molekula polimera, te niz sekundarnih reakcija slobodnih radikala. Kvantum energije pridružen ultra-ljubičastom svjetlu može razoriti mnoge kemijske veze prisutne u drvnim sastojcima (ugljik-ugljik, ugljikkisik, ugljik-vodik veze). Drvo i apsorbira više u ultraljubičastom nego u drugim područjima spektra. Feist i Hon (1984) naveli su da celuloza apsorbira intenzivno ispod 200 nm, nešto manje između 200 i 300 nm (290 nm je doljnja granica sunčevog zračenja koje pada na površinu zemlje), a rep krivulje apsorpcije celuloze proteže se do 400 nm (tj. u UV područje). Lignin i polifenoli, s druge strane, mnogo lakše apsorbiraju svjetlo s izraženim vrhom na 280 (im i s apsorpcijom sve do u vidljivo područje spektra. Žućenje lignina počinje kod zračenja valnim duljinama između 385 i 335 um, a doseže najveće vrijednosti između 335 i 305 nm(Sandermann i Schlumbom, 1962). Ljuljka (1971) je primijetio da je zračenje živinom svjetiljkom s visokim udjelom UV svjetla prouzročilo jače promjene boje nego zračenje ksenonskom svjetiljkom, čiji je spektar sličan onom prirodnog svjetla. Očito je da je područje između 290 i 400 Lim upadnog sunčevog zračenja najvažniji dio spektra za prirodnu svjetlosnu razgradnju drva. Vjeruje se daje vidljivo svjetlo između 400 i 700 nm nedovoljno da razori kemijske veze u drvu, jer je njegova energija manja od 293kJ/molu, za što se vjeruje daje najniža energija veze nekog od drvnih sastojaka (H o n, 1991). Kakogod, Derbyshire i Miller (1981) su našli daje vrijednost of 540 nm gornja granica valnih duljina koje su djelotvorne u razgradnji drva. Fluorescentno svjetlo, koje može predstavljati opasnost za drvo u unutarnjem prostoru, stvara samo malu koli ćinu slobodnih radikala koji su relativno postojani kod sobne temperature (H o n i dr. 1980). Dubina prodiranja sunčevog UV i vidljivog zračenja u drvo nije velika pa su promjene ograničene na plitki površinski sloj. Brown i S imonsen (1957) su koristili dvije fotografske i spektrofotometrijske metode kako bi odredili da dubina smećkastog sloja koji nastaje razgradnjom zbog djelovanja svjetla iznosi samo 0.5 do 2.5 mm u dubinu površine drva žutog bora {Pinus ponderosa) i bijelog bora (pinus silvestris). Hon i Ifju (1978) mjerili su mjesto, prirodu i koncentraciju svjetlom uzrokovanih slobodnih radikala koristeći tehnike UV transmisije i elektron-spin rezonancije (ESR). Odredili su da UV svjetlo ne prodire dublje od 75 mm, dok vidljivo svjetlo prodire do 200 um. Hon i Chang (1984) supoduprijeli postavku da slobodni radikali ne nastaju ispod 80 um od površine drva. Eventualne promjene u boji ispod 200 um debelog sloja (kao što su ga izmjerili Browne i S imonsen) pripisuju se sekundarnim reakcijama, a ne izravnom djelovanju svjetla. Drvo sadrži aromatske sastojke za koje su Hon & Feist pretpostavili da početno apsorbiraju UV energiju, a tada se višak energije rasipa prijenosom od molekule do molekule da bi se stvarali novi slobodni radikali dublje od površine drva. Horn i dr.(1992) su spektrofotometrijski (FTIR) odredili da se posljedice izlaganja tujovine protežu do 200 um od površine drva, dok ispod te dubine sastav drva ostaje u osnovi nepromijenjen. Puni učinak prodiranja svjetla se, međutim, proteže do dubine od 120 um, dok se između 120 um i 200 Lim javlja nagli pad učestalosti kemijskih promjena. Drvo je prirodan kompleksni polimerni materijal koji bez svoje biološke zaštite podliježe razornom djelovanju svijetla. Iz navedenoga je vidljivo da svjetlom uzrokovane promjene djeluju samo u 0,2 mm debelom površinskom sloju, ali da su te promjene vrlo razorne i da bitno umanjuju funkcijsku podobnost drvnih građevnih konstrukcija. KEMIJSKE PROMJENE - Chemical changes Apsorbirana svjetlosna energija uzrokuje cijepanje veza između molekula. Ovaj homolitički proces, koji se može odvijati i bez prisutnosti kisika ili vode, a neovisan je i o temperaturi, stvara slobodne radikale kao primarne fotokemijske produkte. Depolimeriz.acija dovodi do formacije kromofornih (na svjetlo osjetljivih) grupa kao što su karbonilne, karboksilne, kinonske, pe roksidne, hidroperoksidne i konjugirane dvostruke veze (Feist i Hon, 1984). Sekundarne reakcije - lančano stvaranje slobodnih radikala - ovisno je o temperaturi i pojačano prisutnošću kisika i vode (Kalnins 1966. Hon i dr. 1980,Hon i Feist 1981). Drvo apsorbira svjetlo brzo i intenzivno (Hon 1991). Svi kemijski sastojci drva - poimence celuloza, |