Mendelova univerzita v Brně LESNICKÁ A DŘEVAŘSKÁ FAKULTA Ústav nauky o dřevě DIPLOMOVÁ PRÁCE Degradace tropického dřeva Meranti /Shorea spp./ napadeného dřevokaznou houbou /Trametes versicolor/. 2009/2010 Bc.Vymětalík Jan
Prohlášení Prohlašuji, ţe jsem diplomovou práci na téma: Degradace dřeva meranti dřevokaznou houbu zpracoval sám a uvedl jsem všechny pouţité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uloţena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora Mendlovy univerzity v Brně o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, ţe před sepsáním licenční smlouvy o vyuţití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyţádá písemné stanovisko univerzity o tom, ţe předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne:... Bc. Jan Vymětalík 1
Poděkování Děkuji hlavně mé rodině za pochopení pro časovou náročnost v průběhu celého studia a při zpracování mé diplomové práce. Dále děkuji panu ing. Jiřímu Holanovi, Ph.D. při řešení problémů a otázek, které se vyskytly v průběhu jejího zpracování, a ing. Stávkové a ing. Adámkovi za pomoc při řešení praktických úkolů v laboratoři. 2
Abstrakt Autor: Název práce: Jan Vymětalík, Bc. Degradace dřeva Dark red Meranti napadeného dřevokaznou houbou Obsahem diplomové práce je sledování biologické degradace, kterou způsobuje dřevokazná houba bílého tlení. Zkušební vzorky připravené z tropického dřeva tmavě červeného Meranti, ze skupiny Dark red, (OBAR Suluk). Jako degradační činitel zkušebních tělísek byla vybrána dřevokazná houba Trametes versicolor. Úkolem je sledování postupného znehodnocování kvality dřeva a posouzení změn jeho vybraných fyzikálních a mechanických vlastností dřeva časovém intervalu 4, 8, 12, a 16 týdnů. V kaţdém časovém úseku budou zjištěné výsledky porovnávány se stejnými vlastnostmi dřeva zdravého, dřevokaznou houbou nenapadeného. Postupným působením dřevokazné houby, dochází k jejich úbytku. Potvrdily to i provedené zkoušky vybraných fyzikálních a mechanických vlastností degradovaného dřeva, které se zhoršovaly s délkou působení jmenované dřevokazné houby. Klíčová slova Tropické dřevo Meranti, bílá hniloba, dřevokazná houba, fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva, vlhkost, hmotnost úbytky, mez pevnosti a modul pruţnosti v tlaku podél vláken. 3
Abstract Name: Vymětalík Jan, Bc. Title of the Work: Degradation of wood Meranti DRM attacted with wood-destroying dry- rot. Dark red Meranti wood Degradation contested wood-destroying fungus contaminated with Content theses is monitoring biological degradation, which causes sponge white rot wood-desrtoying fungus. Test specimens prepared from tropical wood Dark Red Meranti, from Dark red, (OBAR Suluk). As degradation factor test was chosen wood-destroying fungus Trametes versicolor. The task of monitoring the progressive degradation of quality wood and assessment changes its selected properties and parameters by the fungus, weight and density of the wood, breaking pressure along the fibres and the flexibility in pressure along the fibres in the time interval of 4, 8, 12, and 16 weeks. In each period will be observed results compared with the same characteristics of wood healthy, wood-destroying fungus contaminated with uninfected. Keywords Tropical wood DRM, white Meranti/European, wood-destroying fungus physical and mechanical properties of wood, mass, density, moisture, breaking and modulus of elasticity in pressure along the fibres. 4
OBSAH 1 ÚVOD...8 2 CÍL... 10 3 LITERÁLNÍ PŘEHLED... 11 3.1 DŘEVO JAKO PROSTŘEDÍ DŘEVOKAZNÝCH HUB... 11 3.2 TROPICKÉ DŘEVO MERANTI... 11 3.2.1 Druhy dřeva Meranti... 12 3.3 TROPICKÉ DŘEVO MERANTI /DARK RED MERANTI/... 14 3.3.1 Výskyt:... 14 3.3.2 Všeobecné znaky:... 14 3.3.3 Makroskopická struktura dřeva Dark red Meranti... 15 3.3.4 Mikroskopická struktura dřeva Dark red Meranti... 15 3.3.5 Chemické složení dřeva Dark red Meranti... 16 3.3.6 Zpracování dřeva - Technologické vlastnosti... 16 3.3.7 Mechanické vlastnosti dřeva Dark red Meranti... 17 3.3.8 Fyzikální vlastnosti dřeva Dark red Meranti :... 17 3.3.9 Sesychání :... 18 3.3.10 Vady, trvanlivost, škůdci... 18 3.3.11 Upotřebení, uţití... 18 3.4 ČINITELÉ ZPŮSOBUJÍCÍ DEGRADACI DŘEVA... 18 3.4.1 Biotičtí činitelé... 19 3.5 DŘEVOKAZNÉ HOUBY... 21 3.5.1 Dřevokazné houby bílé hniloby... 23 3.5.2 Outkovka pestrá (Trametes versicolor).... 25 3.5.2.1 Systémové zařazení... 25 3.5.2.2 Morfologie... 25 3.5.2.3 Výskyt... 26 3.5.2.4 Podmínky růstu... 26 3.5.2.5 Vyuţití... 27 4 MATERIÁL, METODIKA A MĚŘENÍ... 29 4.1 PŘÍPRAVA ZKOUŠKY... 29 4.1.1 Zkušební materiál... 29 4.1.1.1 Příprava zkušebních tělísek... 29 4.1.1.2 Výběr zkušebních tělísek... 30 4.1.1.3 Sterilizace zkušebních tělísek... 31 5
4.1.2 Živná půda... 31 4.1.3 Houbová kultura... 32 4.1.3.1 Příprava houbové kultury... 32 4.1.3.2 Naočkování houbové kultury do kultivačních boxů... 32 4.2 POSTUP ZKOUŠKY... 33 4.2.1 Vložení zkušebních tělísek do kultivačních boxů... 33 4.2.2 Doba zkoušky... 34 4.2.3 Vyjmutí zkušebních tělísek z kultivačních boxů... 34 4.2.4 Zjištění meze pevnosti a modulu pružnosti v tlaku podél vláken... 36 4.2.4 Zařízení a pomůcky... 38 4.3 STANOVENÍ VÝSLEDKŮ ZKOUŠEK... 39 4.3.1 Změna vybraných vlastností dřeva Dark red Meranti... 40 5 VÝSLEDKY... 41 5.1 FYZIKÁLNÍ VLASTNOSTI... 41 5.1.1 Fyzikální vlastnosti dřeva Dark red Meranti degradovaného dřevokaznou houbou Trametes versicolor... 41 5.1.1.1 Změna hmotnosti dřeva v absolutně suchém stavu m 0... 41 5.1.1.2 Hustota zdravého dřeva v absolutně suchém stavu ρ 0... 43 5.1.1.3 Změna hustoty dřeva ve vlhkém stavu ρ w... 44 5.1.1.4 Změna vlhkosti degradovaného dřeva zkušebních tělísek... 46 5.1.1.5 Procentuální změna fyzikálních vlastností napadeného dřeva... 46 5.2 MECHANICKÉ VLASTNOSTI DEGRADOVANÉHO DŘEVA DARK RED MERANTI... 48 5.2.1 Změna meze pevnosti v tlaku podél vláken ve vlhkém stavu σ w... 48 5.2.2 Změna modulu pružnosti v tlaku podél vláken ve vlhkém stavu E w... 49 5.2.3 Vliv hustoty na pevnost degradovaného dřeva... 50 5.3 HODNOCENÍ MAKROSKOPICKÝCH ZMĚN PŘI DEGRADACI TROPICKÉHO DŘEVA... 52 DARK RED MERANTI HOUBOU TRAMETES VERSICOLOR... 52 5.3.1 Zkušební tělíska dřeva Dark red Meranti degradovaná houbou... 52 5.3.2 Zkušební vzorky dřeva Dark red Meranti po mechanických zkouškách... 53 6 DISKUSE... 54 6.1 MAKROSKOPICKÉ ZMĚNY TROPICKÉHO DŘEVA DARK RED MERANTI PO... 54 NAPADENÍ DŘEVOKAZNOU HOUBOU TRAMETES VERSICOLOR... 54 6.1.1 Zkušební tělíska degradovaná houbou... 54 6.2 ZMĚNA FYZIKÁLNÍCH VLASTNOSTÍ TROPICKÉHO DŘEVA DARK RED MERANTI... 54 DEGRADOVANÉHO DŘEVOKAZNOU HOUBOU TRAMETES VERSICOLOR... 54 6.2.1 Změna hmotnosti dřeva Dark red Meranti v absolutně suchém stavu m 0... 54 6
6.2.2 Změna hustoty dřeva Dark red Meranti ve vlhkém stavu ρ w... 55 6.2.3 Změna vlhkosti dřeva Dark red Meranti napadeného Trametes versicolor... 55 6.3 ZMĚNA MECHANICKÝCH VLASTNOSTÍ DŘEVA DARK RED MERANTI NAPADENÉHO DŘEVOKAZNOU HOUBOU TRAMETES VERSICOLOR... 55 6.3.1 Změna meze pevnosti v tlaku podél vláken u dřeva ve vlhkém stavu σ w.... 55 6.3.2 Změna modulu pružnosti v tlaku podél vláken u dřeva ve vlhkém stavu E.. 56 7 ZÁVĚR... 57 8 SUMMARY... 59 9 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY... 60 10 SEZNAM DOPROVODNÝCH GRAFŮ, OBRÁZKŮ A TABULEK... 62 7
1 ÚVOD Dřevo je ve světě i u nás jedním z nejpouţívanějších a nejvšestrannějších materiálů. Mezi přednosti dřeva patří jeho pevnost, lehkost, dobré tepelné, izolační a rezonanční vlastnosti, můţe se lepit, má dobrou opracovatelnost a tvárnost a jiné výhody. Díky těmto vlastnostem našlo dřevo uplatnění prakticky ve všech historických obdobích lidské společnosti. Nedostatky, které u dřeva shledáváme, jsou způsobeny změnou vlastností dřeva v důsledku anizotropie různé vlastnosti v různých směrech, dále vad dřeva, sesychání, bobtnání, praskání, hnilobě apd. Řadu nedostatků způsobují abiotické faktory a biotičtí činitelé, kteří napadají a poškozují dřevo, protoţe je to materiál také velmi citlivý. Dřevo vlivem působení faktorů vnějšího prostředí, jako je slunce, voda, déšť, emise a jiné, postupně stárne. Jeho povrch černá, rozpadá se, ztrácí pevnost a vznikají trhliny. To usnadňuje jeho napadení plísněmi, houbami a hmyzem, tj. biotickými činiteli. Dřevo se tak stává pro ně potravou. Dřevokazné houby dokáţou ţít na všech dřevěných kompozitech s výjimkou cementotřískových desek a překliţek se speciální povrchovou úpravou. (Šimůnková 2000) Aby se předešlo poškození dřeva, je potřebné znát vývoj těchto škůdců a jejich charakteristické znaky a podle toho zvolit a realizovat správnou a účinnou konstrukční a chemickou ochranu dřeva. Hlavní zásada ochrany dřeva je jeho trvale nízká vlhkost. Pro růst dřevokazných hub je optimální vlhkost dřeva 30 80% a teplota 18 32 C (Gandelová, 2004), ale mohou jiţ napadat dřevo i s vlhkostí 20 30%. Při vlhkosti pod 20%, tj. asi 12 15%, dřevu napadení houbami nehrozí. Dnes je ochrana dřeva a materiálů na bázi dřeva pouţitých v exteriérech i v interiérech nejen ţádoucí a účelná, ale v mnoha případech je i legislativně nutná. Důsledky napadení hnědočerveného tropického dřeva Dark red Meranti dřevokaznou houbou Trametes versicolor, jejíţ růst s degradujícími účinky bude sledován v časových intervalech 4, 8, 12 a 16 týdnů, budou zhodnoceny v laboratorní části této práce. Změny hodnot sledovaných a měřených vlastností by měly potvrdit skutečnost, ţe u tropického dřeva Dark Red Meranti ve vlhkém stavu(w = %), probíhá degradace dřevokaznými houbami, v závislosti na čase, velmi pozvolna, protoţe toto 8
tropické dřevo je pevné a trvanlivé pro svoji dobrou odolnost proti povětrnostním podmínkám a má velmi dodrou odolnost proti hnilobě( kap. 3.3.10). Práce se dřevem mně zajímala jiţ od dětství a je náplní mé práce doposud. Zabývám se hlavně stavbami na bázi dřeva, ke kterým kromě konstrukce patří i znalost ochrany dřeva. U dřevin v našich podmínkách je tato oblast dostatečně prozkoumána. Pro důsledky degradace dřevokaznými houbami jsem mnoho materiálu nezjistil. To byl důvod, proč jsem pro svoji závěrečnou práci zvolil výše uvedené téma. 9
2 Cíl Diplomová práce je zaměřena na změny probíhající u tropického dřeva Dark red Meranti, poškozeného degradačním působením dřevokazné houby Trametes versicolor, v daných časových intervalech. Dřevokazná houba způsobuje bílou hnilobu dřeva rozkladem jeho základních stavebních sloţek, a to polysacharidů - celulózy a hemicelulóz a také polyméru ligninu. Napadené dřevo dostává světlejší aţ bílou barvu. Trametes versicolor je nejrozšířenější chorošovitá houba bílé hniloby, která napadá hlavně listnatnaté dřevo, ojediněle jehličnany. Cílem práce je pozorovat změny makroskopické, vybrané fyzikální a mechanické vlastností zdravého dřeva a dřeva napadeného dřevokaznou houbou v časových intervalech 4, 8, 12 a 16 týdnů. V hodnocených obdobích bude poškození vzorků dřevokaznou houbou analyzováno vzhledem k hodnotám veličin u zdravého dřeva. Zjištěné hodnoty vybraných vlastností dřeva budou zaneseny do tabulek a grafů. 10
3 LITERÁLNÍ PŘEHLED 3.1 Dřevo jako prostředí dřevokazných hub Dřevo podléhá různým druhům poškození, které mohou vyvolat aţ jeho úplný rozklad. Důleţité jsou podmínky, ve kterých se dřevo nachází. Za příznivých podmínek pro aktivitu dřevokazných činitelů, abiotických i biotických dochází ve dřevě k degradačním procesům se změnou vzhledu dřeva, jeho fyzikálních a mechanických vlastností (Svatoň, 2000). Poškození dřeva dřevokaznými houbami je zaloţené na jejich schopnosti rozloţit strukturní jednotky lignifikované buněčné stěny a pouţít je jako zdroj potravy. Hyfy proniknou do dřeva a začnou produkovat enzymy, které rozloţí celulózu, hemicelulózy a některé i lignin. Pronikají do sacharidových sloţek v buněčné stěně a jejich smísením s aromatickými látkami, vzniká směs s nízkou molekulovou hustotou. Rozkladné reakce mohou probíhat jen při vysoké vlhkosti dřeva. Pomocí systému přítomných enzymů, určíme ten druh houby, který způsobil poţkození bílou, hnědou nebo měkkou hnilobu. (Holan, 2006). 3.2 Tropické dřevo Meranti Meranti je označení pro více druhů dřevin. Je to exotická dřevina z rodu Shorea, která pochází z jihovýchodní Asie, Malajsie, Indonezie nebo Filipin. Charakteristickou vlastností jsou malé dírky, které vznikají při růstu stromů ( Masopust, 2008 ). Dřevo Meranti, jako přírodní materiál, stále pracuje, buď vysychá nebo nasakuje vodou. Ale navlhavost, tedy přijímání vlhkosti ze vzduchu vlivem počasí, je malá, coţ má příznivý vliv na ţivotnost dřeva a jeho povrchovou úpravu. Je to celosvětově pouţívané dřevo v dřevozpracujícím průmyslu, kde má uplatnění v interiérech pro svůj dekorativní vzhled, ale hlavně v exteriérech na výrobu zahradního nábytku, oken, dveří, obkladů apod. Má pravidelnou strukturu povrchu, bez jakýchkoliv vad dřeva, dobrou opracovatelnost, nízkou tepelnou prostupnost, je pevné a při správné údrţbě je velmi odolné vůči plísním, hnilobě a škůdcům, má dlouhou trvanlivost a tvarovou stálost. Při svém růstu vytváří ochranné látky proti houbám a plísním, takţe je velmi vhodné do vlhkého prostředí (např. okolí bazénů). Ţivotnost některých druhů ze skupiny Dark red Meranti je 10 15 let (Masopust, 2008). Nevýhodou je nevyrovnaná barevnost a prašnost při zpracování dřeva. 11
Dřevo Meranti se v západních zemích zpracovává jiţ více jak 50 let. Dánská společnost téměř 100 let a dosud je největším distributorem exotického dřeva na světě (www.drevari.cz). V posledním desetiletí se Meranti, především Dark red, uplatňuje i u nás na výrobu oken, dveří a zahradního nábytku, jehoţ konstrukce je masivní a můţe se kromě domácností pouţít i pro restaurace, sportovní haly, rekreační střediska apod. Při testování zahradního nábytku z různých druhů tropického dřeva, (Meranti, Eukalyptus a Akácie) od různých výrobců, získaly výrobky ze dřeva Meranti nejlepší umístění (www.tropickadreva.cz.). Dřevo Meranti je sice drahé, ale podle jiných kvalitních tropických dřev, je cenově dostupné. Podle průzkumů veřejnosti je nejţádanějším materiálem na výrobu zahradního nábytku (www.tvujdum.cz). Levnější náhrady na našem trhu jsou Durian, Okoume, Gerutu, Melunak a jiné. Ţivotnost dřeva se zjišťuje standardním hřbitovním testem. Tento test se provádí tak, ţe se chemicky neošetřený zkušební vzorek o rozměrech 50 x 50 x 600mm, umístí cca. 1/2 své délky do zeminy a měří se čas, kdy dřevokazní činitelé dřevo rozloţí tak, ţe část, co je nad zemí, odpadne. (Masopust, 2008) Tropické dřeviny se testují v Malajsii velmi agresivními dřevokaznými houbami, bakteriemi a hmyzem. V mírném podnebném pásmu mají vyšší odolnost. Testy jsou prováděny také na universitě Princess Risborough, kde byla zjištěna ţivotnost některých druhů Dark red Meranti 10 15 let.(www.tropickadreva.cz) 3.2.1 Druhy dřeva Meranti Existuje více neţ 36 druhů dřeva Meranti. Jsou rozděleny do 4 podskupin: 1 - tmavě červené, 2 - světle červené, 3 - ţluté, 4 - bílé a Meranti Bakau. ad 1) Dark red Meranti, OBAR, Suluk je nejlepší pro výrobu oken a dveří. Patří sem 8 druhů. Jádrové dřevo je červené, tmavě červené aţ tmavě červenohnědé. Je to lehké tvrdé dřevo. Po vysušení na 15% má hustotu 415-885kg/m 3, v průměru kolem 650 kg/m 3. Pevnostní skupina C (ENGKU 1988b). Je mírně odolné, ţivotnost je 2-3,9 roků. Suší se rychle. Objemové sesychání je vysoké. Svou texturou dřeva se podobá dřevu dubu. Těţko přijímá chemické ochranné látky. U některých druhů je ţivotnost 10 15 let. (www.woodwizard.com) 12
Tabulka. č. 1 Fyzikální a mechanické vlastnosti meranti a dubu (www.darius.cz) dřevina hustota kg/m 3 obj. sesychání % pevnost v tlaku MPa pevnost v ohybu Meranti 590-710-890 11,3-14,1-16,0 53-63-74 77-119-158 Dub bílý 710-775-820 11,3-15,6-20,4 46-52-55 88-111-128 Dub červený 550-700-980 12,9-13,3 39-61 89-130 Nevýhody: - barevná nejednotnost, - červotoč v ţivém stromě, (v řezivu ne). Pouţití: - nábytek, hlavně zahradní, - interiérové prvky, - luxusní podlahy, - obklady, - okna, - dveře a jiné. ad 2) Light red Meranti (Red Seraya) má jádrové dřevo světle růţové, světle červené aţ světle hnědé. Patří sem víc jak 11 druhů. Je to lehké tvrdé dřevo, které po vysušení na 15% má hustotu 385-755 kg/m 3. Přirozená odolnost je nízká - řadí se ke smrku, Durjanu nebo Okoumé. Pevnostní skupina C (ENGKU 1988b). Má viditelné otvory po červotočích. Suší se středně pomalu. Objemové sesychání je velmi vysoké. Pouţívá se na výrobu oken a dveří. ad 3) Yellow Meranti (Yellow Seraya) - ţluté meranti. Do této skupiny patří víc jak 7 druhů. Dřevo je světle ţlutohnědé se zelenavým nádechem. Na světle tmavne do ţlutohněda aţ hněda. Je lehké tvrdé. Po vysušení na 15% má hustotu 575-735 kg/m 3. Pevnostní skupina C (Engku 1988b). Je málo odolné, na okna a dveře se nepouţívá, u nás na trhu není. ad 4) White Meranti (Melap) - je měkké. Jádrové dřevo je bílé, na světle tmavne na ţlutohnědou aţ hnědou barvu. Je lehké tvrdé. Hustota po vysušení na 15% je 495-995 Kg/m 3. Ţivotnost má 2,6-4,5 roků. Pevnostní skupina C (ENGKU 1988b). Jako jediný druh přijímá chemickou ochranu, takţe má málo červotočů. Suší se pomalu. Objemové sesychání je vysoké. Meranti Bakau - pouze 1 druh. Jádrové dřevo je světle růţové, světle červené aţ hnědé. Je lehké tvrdé, hustota po vysušení na 15 % je 595-755 kg/m 3. Je mírně odolné. Pevnostní skupina C (ENGKU 1988b). Suší se rychle, sesychá středně. Chemickou ochranu přijímá těţko. Pouţívá se na výrobu lehkých konstrukcí, trámů, oken, dveří, nábytku, parapetů, podlah apod. (Masopust, 2008) 13
3.3 Tropické dřevo Meranti /Dark red Meranti/ Dřevo Dark red Meranti je, co do kvality, nejlepším ze skupiny dřev Meranti (kap. 3.2.1) a také nejpouţívanějším v truhlářském průmyslu. Dřevo absorbuje vlhkost nebo vysychá během roku podle měnících se klimatických podmínek. Při změnách vlhkosti a teploty můţe docházet k menším tvarovým změnám, změně barvy a k tvorbě drobných prasklin, které ale nemají vliv na pevnost a funkčnost dřeva. Zahradní nábytek z tohoto dřeva je pevný (hustota dřeva okolo 650 kg/m 3 ), trvanlivý a nenáročný na údrţbu. Stačí vlaţný mýdlový roztok a nátěr pravým teakovým olejem pro udrţení barvy. Na toto dřevo se vztahují také obecné vlastnosti dřeva Meranti (kap. 3.2). Podel Wagenführa (1966) jsou jeho specifické vlastnosti následující: 3.3.1 Výskyt: Jihovýchodní Asie - Malajsie, Indonésie, Filipíny, Názvosloví: Dark red meranti, Dark red seraya, Meranti merah, červené meranti, lehké red meranti, lehké red seraya, 3.3.2 Všeobecné znaky: kmen: přímý, válcovitý, s menšími kořenovými náběhy, koruna: hustá výška stromu: 40-50 m, délka kmene: 15-25 m, průměr kmene: 0,6-1,2 /1,8/ m, kůra: hladká aţ mělce zbrázděná, nahnědlá, tloušťky 1 2 cm, vláknitá, na vnitřní straně načervenalá, běl: její šířka je 4 6 8 cm, barva je naţloutle šedá, jádrové dřevo: má světle růţový aţ červenohnědý odstín. V jiţním růstovém obvodu je barva o něco jasnější, textura: hladká, rovná, slabě fládrovaná, pro točivost růstu je vůně: pruhovaná, ţíhaná, hrubě jehlovitě rozpukaná, lesklá, ale málo dekorativní. Textura více vynikne po natření teakovým olejem aromatická u čerstvého dřeva, 14
Na povrchu opracovaného dřeva mohou být patrné různě velké otvory po napadení ţivého dřeva červotočem, které ale nemají vliv na pevnost dřeva. 3.3.3 Makroskopická struktura dřeva Dark red Meranti Příčný řez: přírůstová zóna je málo zřetelná, nejasná, cévy jsou středně velké a znatelné pouhým okem, lupou lze pozorovat dřevní paprsky a pryskyřičné kanálky, které jsou uloţené v tangenciální řadě v podélném parenchymu, Radiální řez: dřevní paprsky, naplněné hustým látkovým obsahem, jsou zřejmé jako tmavá zrcadla, 3.3.4 Mikroskopická struktura dřeva Dark red Meranti Cévy: uspořádání: roztroušené, převáţně jednotlivě, mohou být i zdvojené nebo v radiálních skupinách, mají jednoduchou perforaci, průměr: 170. 220.300 μm, velmi velké, hustota: 4..6..8 na 1 mm 2, podíl: 26-29%, obsah: často tyly, Podélný parenchym: uspořádání: roztroušený a tangenciální apotracheál, ve spojení s pryskyřičnými kanálky aţ 6 buněk široký, paratracheál - středový, úzký, podíl: 11-17 %, Dřevní paprsky (svazky): uspořádání: nepravidelné, sloţení: heterogen, hustě naplněné hnědočervenou jádrovou látkou, výška: 750... 1 300 μm, 20 aţ 30 buněk, šířka: 12 30 50 μm, 1 aţ 4 buňky, hustota: 4.6..8 μm na 1 mm 2 T, 15
podíl: sotva 18%, Vlákna: uspořádání: radiální, typ: libriformní a středová vlákna Tracheiden? průběh: přímý, rovný, nebo sledují točivost kmene. Ojediněle mohou být v buňkách dlouhého parenchymu oxalátové krystaly kosodélníkového tvaru, 3.3.5 Chemické složení dřeva Dark red Meranti Po chemické stránce se na stavbě dřeva podílejí 3 základní stavební sloţky biopolyméry celulóza, hemicelulózy, a lignin a doprovodné sloţky, tzv. extraktivní látky, organického a anorganického původu. Právě v obsahu těchto látek se tropické dřeviny odlišují od našich dřevin. Organické látky - vosky, tuky, terpeny jsou zastoupeny aţ 30 % a anorganické látky - popel - tvoří asi 5 %. V mnohých dřevech je obsaţen křemík, kterého je někdy více jak vápníku (Šlezingerová, Gandelová, 1998). Zastoupení sloţek v % u dřeva Red Meranti: (Wagenführ, 1966) extrakt benzol - alkohol 2,0 4,9 %, eterový extrakt : neuveden, rozpustnost 1,7 2,2 % v horké vodě, 0,6 % ve studené vodě, Lignin kolem 36 %, Celulóza kolem 52 %, Pentosany kolem 10,8 %, Acetylová skupina sotva 1,0 %, Popel 0,06 0,45 %, hodnota ph 4,7 6,5, ostatní: Methoxyl sotva 7,2 %, 3.3.6 Zpracování dřeva - Technologické vlastnosti Mechanické: jde dobře a lehce. Pro mírný obsah pryskyřice se nářadí rychle otupuje. Točivost kmene ztěţuje hoblování povrchu a je sklon 16
Lepení: Sušení: k třískování. Dobře se loupe noţem. Dřevo se dobře spojuje šroubováním a hřebíky. Radiálně se nesnadno štípá, soustruhuje a štěpkuje. pro nízký obsah pryskyřice dobré aţ nesnadné, dřevo se suší dobře, ale pomalu. Při umělém sušení je pomalý způsob řízen. Dřevo má nepatrný sklon ke praskání a borcení. Má malou rozměrovou stabilitu. Objemové sesychání je vysoké. 3.3.7 Mechanické vlastnosti dřeva Dark red Meranti Jde o lehké, tvrdé dřevo. Absorbuje vlhkost nebo vysychá během roku podle měnících se klimatických podmínek. Při změnách vlhkosti a teploty můţe docházet k drobným tvarovým změnám, ke změně barvy a k tvorbě drobných prasklin, které ale nemají vliv na pevnost a funkčnost dřeva. Je odolné vůči mechanickému poškození. Pevnost v tlaku σ : 56-63 - 74 N/mm 2 Pevnost v ohybu σ : 77-119 - 158 N/mm 2 Pevnost v tahu σ II: 66 146 222 N/mm 2 Pevnost v tahu σ : ±2,7 N/mm 2 Střihová pevnost τ : 7,1 9 10,6 N/mm 2 Rázová tuhost α : 4-6 - 9 J/cm 2 Tvrdost II : 35-48 - 60 N/mm 2 Tvrdost : 17-24 - 34 N/mm 2 E modul II : 11700-14500 - 19400 N/mm 2 Odolnost proti štípání : 0,7-1,1-1,3 N/mm 2 3.3.8 Fyzikální vlastnosti dřeva Dark red Meranti : Hustota suchého dřeva ρ při 0% vlhkosti : 560-670 - 810 kg/m 3 Hustota dřeva ρ při 12-15% vlhkosti : 590-710 - 890 kg/m 3 Hustota dřeva ρ nad MNBS: 800-1000 kg/m 3 Podíl pórů ve dřevě: přibliţně 55% 17
3.3.9 Sesychání : v podélném směru : 0,2 0,3 0,4 % ve směru radiálním : 3,4 4,1 4,6 % ve směru tangenciálním : 7,1 9,7 11,0 % objemová změna při úbytku 1% vlhkosti: 0,38 aţ 0,53 % objemu 3.3.10 Vady, trvanlivost, škůdci Jako vady dřeva se nejčastěji vyskytují : - křivost, - excentricita, - vyboulení, planý (divoký) vzrůst, - pryskyřičné skvrny - praskliny, - často také chodbičky od hmyzu (hlavně červotoče) Trvanlivost je malá, 2-3 roky, ale u některých druhů Dark red Meranti je ţivotnost 10 15 let. V čerstvém stavu (při vyšší vlhkosti) je dřevo náchylné pro napadení dřevokaznými houbami, ale po vysušení na 12% vlhkost, má dřevo větší pevnost a hustotu a tím i velmi dobrou odolnost proti hnilobě a dřevokaznému hmyzu. Odolnost proti povětrnostním vlivům je dost dobrá. Ze škůdců se vyskytuje dřevokazný hmyz v čerstvém dřevě, v řezivu jiţ ne. 3.3.11 Upotřebení, užití Dřevo Dark red Meranti lze upotřebit pro výrobu: - dýh, - podlahových dýh, překliţek, - deštění, - vlysových podlah, - praţců, - nábytku, - oken, dveří, - loupaného dřeva pro paluby, - konstrukce lodí a korábů, uţití: - v řezbářství, - v interiérech a exteriérech. 3.4 Činitelé způsobující degradaci dřeva Dřevo ve volné přírodě i v interiérech je kaţdodenně vystaveno účinkům abiotických faktorů a působení biotických činitelů. Svým působením dřevo poškozují a mohou vyvolat jeho úplné zničení (Šimůnková 2000). Mezi atmosférické vlivy patří UV záření, vzdušný kyslík, déšť, vítr, mráz a emise. Biologické poškození dřeva způsobují bakterie, houby a hmyz. 18
3.4.1 Biotičtí činitelé Biotičtí škůdci způsobují rozsáhlé změny vzhledu dřeva plísně a dřavozbarvující houby a hlavně funkčnosti dřeva jeho destrukcí - dřevokazné houby a hmyz. Prvním znakem napadení dřeva houbami je změna jeho barvy, hmotnosti a pevnosti. Účinek bakterií je ve vlhkém dřevě nebo ve vlhké půdě velmi pomalý. Rozkládají celulózu a hemicelulózy, lignin ne. Spíše vytvářejí podklad pro působení jiných organismů. Tabulka. č. 2 Přehled biotických škůdců dřeva (Reinprecht, 1998) dřevokazné houby rostlinného původu dřevozbarvující houby plísně Biotičtí škůdci parazitické semené rostliny dřevokazný hmyz ţivočišného původu mořští měkkýši, raci ptáci člověk Houby patří k nejvýznamnějším činitelům pro destrukci dřeva. Jsou to jednobuněčné nebo mnohobuněčné heterotrofní stélkaté rostliny bez chlorofylu, které se ţiví organickými zdroji uhlíku. Podhoubí proniká do hostitele lumeny parenchymatických a cévních buněk a působením enzymů ho rozrušuje. (Gandelová, 2004). Podle způsobu ţivota je dělíme na saprofytické (na odumřelém dřevě), parazitické (na ţivém dřevě) a paraziticko - saprofytické (na obojím dřevě). Podle způsobu degradačního procesu je dělíme na houby dřevozbarvující a dřevokazné. Dřevozbarvující houby zahrnují plísně a modrací houby. Mechanické vlastnosti dřeva zhoršují nepatrně, z fyzikálních vlastností mění barvu a propustnost (Reinprecht, 1998). Plísně tedy nezpůsobují rozklad dřevní hmoty, ale znehodnocují dřevo opticky, coţ je neţádoucí pro dekorativní funkci dřeva. Ţiví se zásobními látkami (jednoduché 19
cukry) a nečistotami na povrchu dřeva. Rostou při optimální vlhkosti 35-40%. Více nebezpečné jsou z hlediska zdravotního a hygienického, protoţe jejich spóry mohou u člověka způsobit alergie, dechové potíţe, bolesti hlavy apod. Nejčastěji napadají dřevo rody - Penicilium, - Trichoderma, - Aspergilus. Dřevozbarvující houby částečně pronikají myceliem výhradně do bělových částí dřeva, které mohou v čerstvém vlhkém řezivu zcela prorůst. Rostou převáţně při vlhkosti 40-50% a vyšší. Dřevní hmotu nerozkládají. Napadají buňky dřeňových paprsků. Jako potrava jim slouţí zásobní látky ve vodivých cestách běli. Podle typu houby se vytvářejí plísňové porosty, které dřevo zbarvují. Barevné skvrny jsou vytvořeny optickým lomem světla, vylučováním extracelulárního barviva hyfami a pigmentem zbarvených spór (Holan,2006). Pronikají lépe do měkkého dřeva jehličnanů, ale postihují i listnaté dřeviny, i velmi trvanlivá tropická dřeva, např. Ramin. Patří sem rody : - Aerobasidium, - Ceratocystis, - Sclerofoma a další. Dřevokazné houby jsou původci závaţné vady dřeva - hniloby, prostřednictvím které způsobují jeho destrukci. Poškozují jiţ ţivý strom a v růstu pokračují i ve výrobcích, které znehodnocují. Hniloba se projevuje aţ ve stádiu nezvratných změn, kdy jiţ nelze dřevo zachránit. Dřevo je nutné před pouţitím důkladně prohlédnou a pokud je měkké, křehké nebo má změnu barvy, vůně apod., tak se nezpracovává. Ochrana dřeva spočívává v jeho vysušení pod 20% vlhkosti. Za vhodných podmínek, coţ je vlhkost dřeva nad 20%, teplota 20-30 C, přítomnost kyslíku z dýchacího procesu a ph 4,5-5,5, houba začíná růst, tj. výtrus (spóra) vyklíčí, vyrostou hyfy a pokud mají dostatek výţivy, tak vytvoří pletivo - mycelium. U některých hub je konečným stádiem plodnice, která obsahuje výtrusy a celý cyklus se opakuje. (Šimůnková, 2000) Dřevokazný hmyz napadá dřevo při optimální vlhkosti 12-18%, teplotě 20-30 C, za přítomnosti kyslíku, ale bez působení světla. Hmyz můţe zanést do dřeva spóry hub (např. houby způsobující zamodrání dřeva Tracheomykoza) (Holan, 2006). Nejrozšířenějším a nejobávanějším zástupcem je červotoč, hlavně červotoč prouţkovaný (Anobium striatum). Poškozuje také ţivé dřevo Meranti, řezivo jiţ ne. Nevýhodou je, ţe toto dřevo u většiny druhů není schopné přijímat chemickou ochranu. 20
3.5 Dřevokazné houby Dřevokazné houby, jako nedílná součást přírody, se podílejí na rovnováze ekosystémů, ale současně jsou škodlivými činiteli na dřevě. Při zpracování dřeva se mění druh napadajících hub a v souvislosti s tím také metody ochrany dřeva před poškozením biotickými činiteli. Čím později je při zpracování dřevo houbami poškozeno, tím problematičtější a nákladnější je řešení tohoto stavu (Valášková, Baldrián, 2005). Tabulka. č. 3 Přehled změn způsobených dřevokaznými houbami (Holan, 2006) vizuální změna typ hniloby hnědá bílá měkká barva odstíny hnědé bílá a ţlutá hnědá zónový rozklad objemový objemový povrchový trhliny příčné i podélné pórovité příčné i podélné objem výrazně zmenšený zachovaný zachovaný Největšími škůdci dřeva jsou tedy dřevokazné houby. Patří mezi Eumycota (houby pravé), třídy Ascomycetes (houby vřeckovýtrusné), Deuteromycetes, Fungi imperfecti (houby nedokonalé) a Basidiomycetes (houby stopkovýtrusné). Mohou být saprofytické, které ţijí na odumřelém dřevě, parazitické, ţijící na ţivém dřevě a způsobují hnědou nebo bílou hnilobu (Šimůnková, 2000) a paraziticko-saprofytické, které napadají dřevo rostoucí i zpracované. Houby vřeckovýtrusné mají plodnice s vřecky, které obsahují výtrusy. Některé vyvolávají modrání dřeva. Nemají schopnost produkovat enzymy, takţe buňky dřeva nerozkládají. Jiné druhy vyvolávají měkkou hnilobu - rozpad dřeva hlavně rozkladem celulózy, později i ligninu. Houby nedokonalé (Fungi imperfecti) - nemají plodnice. Rozmnoţují se vegetativně. Tvoří plísňové povlaky, modrání a měkkou hnilobu. Houby stopkovýtrusné Agaricomycetes mohou být celulózovorní nebo ligninovorní. Výtrusy udrţují klíčivost i několik let, jsou lehké a vzduchem se mohou přenášet na velké vzdálenosti. Produkce spór houbou je obrovská. V době plné 21
aktivity (zralosti) houby vytváří jedna plodnice aţ řádově 10 8 spór za hodinu. Spóry jsou pak snadno roznášeny větrem, hmyzem nebo vodou. Dopadnou-li na vhodný substrát, mohou za příznivých podmínek vyklíčit. (Šimůnková, 2000). Houby celulózovorní vyvolávají destrukci dřeva hnědou hnilobou, označovanou také jako červenohnědá hniloba. Zdrojem výţivy jsou celulózová a hemicelulózové sloţky dřeva, které vlivem oxidace uvolňujícího se ligninu tmavne, ztrácí pevnost, je křehké a lámavé. Sniţuje se jeho hmotnost i objem a kostkovitě praská. Nejčastěji je způsobena rody Serpula a Coniophora. Typickým zástupcem je Serpula lacrymans, která je nebezpečná tím, ţe je schopna na povrchu mycelia vylučovat vodu, vzniklou při rozpadu dřeva a udrţovat tak dostatečně vlhké prostředí, 30-40%, ale stačí ji i 18%. Dovede proto přeţít i za podmínek, nepříznivých pro jiné houby (Holan, 2006). Je také zdravotně závadná, protoţe výtrusy z rozpadajících se starých plodnic mohou způsobovat bolesti hlavy, dechové potíţe, alergie, nevolnosti a psychické problémy. Stejně ničivá je i Coniophora puteana. K růstu potřebuje větší vlhkost 50-60%, je citlivá na vysušení a má menší výskyt. Obě houby produkují velké mnoţství kyseliny šťavelové a mohou sníţit v zabudovaném dřevě hodnoty ph z 5 na 3 (Holan, 2007). Gloeophyllum sepiarium napadá převáţně mrtvé dřevo jehličnanů, tedy konstrukční dřevo, hlavně smrk a borovici, a vyskytuje se hojně. Vyvíjí se uvnitř dřeva, takţe roste dlouho skrytě. Přeţívá i extrémní podmínky. Houby způsobují destrukci dřeva bílou hnilobou. Svými enzymy rozkládají celulózu, hemicelulózy i lignin, takţe dřevo dostává světlou barvu. Následkem je tzv. korozivní rozklad dřeva, buď jako bílá hniloba nebo voštinová hniloba, při které vznikají komůrky naplněné nestrávenou celulózou (Unger, 2001). Druhy Ascomycetes a Deuteromycetes způsobují měkkou hnilobu dřeva, a to stále vlhkého nebo mokrého. Mají podobné enzymy jako houby hnědé a bílé hniloby, ale mají pomalejší aktivitu. Rozkládají zpočátku polysacharidy, později i lignin a způsobují tak zmenšení pevnosti dřeva v různém stupni. Houby vstupují hyfy přes dřeňové paprsky do buněčné stěny. Ve vrstvě S 2 sekundární buněčné stěny hyfy vytvářejí podélné dutiny, které jsou typickým znakem měkké hniloby. (Holan. 2006) 22
Napadené mokré dřevo je měkké, na vnější straně plesnivé, bez vláknitých struktur a má tmavě hnědou barvu. V suchém stavu má postiţené dřevo jemný, mělký povrch s podélnými i příčnými prasklinami. Bortí se náhle (Holan, 2006). 3.5.1 Dřevokazné houby bílé hniloby Název bílá hniloba byl zaveden podle bílé barvy degradovaného dřeva. Dřevokazné houby, způsobující bílou hnilobu, tzn., ţe svými ligninolytickými enzymy rozvolňují strukturu dřeva a degradují všechny jeho hlavní sloţky - celulózu, hemicelulózy i lignin. Obr. č. 1 Makroskopický pohled na poškození dřeva houbou bílé hniloby (Unger a kol. 2001) Podle Valáškové, (2005) mechanismus rozkladu dřevní hmoty spočívá v tom, ţe ligninolytické enzymy oxidativně rozkládají lignin na menší molekuly, čímţ zpřístupňují celulózu a hemicelulózy jako substrát pro další enzymy, které štěpí hydrolyticky beta 1,4 vazby v těchto polysacharidech. Skupina endoštěpících enzymů napadá molekuly uvnitř a produkuje kratší řetězce, které exoštěpící enzymy odbourávají od konců a produkují monosacharidy a disacharidy a další jednoduché látky, které pak mohou být transformovány dovnitř hyfy. 23
Podle rychlosti rozkladu se rozlišují podskupiny bílé hniloby (Holan, 2007) kde: - 1/ rozklad polysacharidů i ligninu probíhá stejně rychle (v rovných vazbách), - 2/ zpočátku je lignin rozkládán rychleji neţ polysacharidy, - 3/ jsou polysacharidy rozkládány rychleji neţ lignin. Většina hub bílého tlení preferuje tvrdá dřeva listnáčů (Unger, 2001). Jejich působením se u dřeva sniţuje jeho pevnost a zvyšuje se bobtnání, protoţe zvětšený objem pórů zvyšuje absorpci vody. Mokré napadené dřevo je porézní, suché dřevo je měkčí, světlejší, vytvoří se komůrky a dojde k jeho drolení. Dřevo měkne postupně, objem se zmenšuje pomaleji, takţe nevznikají trhliny. Má houbovitý vzhled a jeho rozpad je vláknitý. Dřevo ztrácí na hmotnosti, ale ne na objemu. Houby bílého tlení produkují kyselinu šťavelovou, kterou vlivem enzymu dekarboxylázy nemohou hromadit, takţe mají vyšší ph neţ houby hnědého tlení (Holan, 2007). Typickými zástupci dřevokazných hub bílé hniloby jsou Trametes versicolor, která napadá listnaté dřevo a Schizophyllum commune, která se vyskytuje na listnatých dřevinách, jehličnanech, ale i na některých tropických dřevinách. Ucpává cévy a narušuje fyziologické funkce dřeviny. Obě houby jsou typické pro uskladněnou kulatinu. Zvláštním druhem bílé hniloby je hniloba voštinová a kapsová, u kterých dochází k postupnému rozkladu celulózy a ligninu. U jarního dřeva se při rozkladu zvětšují otvory s následnou odlupčivostí letokruhů, tzn., ţe dřevo se odděluje po letokruzích. Typyckým zástupcem voštinové hniloby je Phellinus pini. (Holan, 2007) Obr. č. 2 Dřevo napadené houbou Phellinus pini. (www.damyko.cz) 24
3.5.2 Outkovka pestrá (Trametes versicolor). Obr. č. 3 Trametes versicolor (www.botany.cz) 3.5.2.1 Systémové zařazení Jde o parazitickou houbu dřevokaznou, která napadá bělovou část stromu. Je to houba bílé hniloby, je ligninolytická a je nejedlá. Je jedním z nejčastěji se vyskytujících chorošů. Patří do: řádu: polyporales - chorošotvaré, třídy: agaricomycetes - stopkovýtrusné, říše: fungi houby, čeleď: polyporaceae chorošovité. Ekologie: parazit. Je jedním z nejčastěji se vyskytujících chorošů. Má řadu synonym, např.: agarius versicolor, boletus versicolor, coriolus versicolor, mikroporus versicolor, polyporus fuscatus(versicolor), xerocomus versicolor a jiné. 3.5.2.2 Morfologie Outkovka pestrá (Trametes versicolor) je tvořena: Plodnice je kloboukovitá, vějířovitého tvaru a tvoří střechovitě uspořádané trsy. Klobouk je úzce přirostlý, plstnatý, lesklý, v různě zabarvených pásech. Barva klobouku můţe být šedá, hnědá nebo namodralá. Má bílé póry a duţninu. 25
Výtrusy jsou úzce válcovité, hladké, bezbarvé, velikosti 6-7 x 1,5-2,5um. Výtrusový prach je bílý. Je asi 7 druhů houby, je jednoletka a ţije saprofyticky a paraziticky. Obr. č. 4 Plodnice outkovky pestré.(www.botany.cz) 3.5.2.3 Výskyt Do dřeva se dostává v místech jeho poranění. Roste po celý rok, od ledna do prosince, hlavně na dubu v kyselých doubravách, v cerových dubinách, ve smrčinách a rašeliništích. Můţeme ji najít také : - na ţivých i odumřelých kmenech listnáčů, - na pařezech břízy, dubu, buku, habru, vrby, - na ovocných stromech, např. třešeň, - na dřevěných zahradních konstrukcích, které jsou ve styku se zemí (Baier a Týn, 1996). Nacházíme ji také v dolech, ale ne v budovách (Unger A. a spol.,2001). Vzácně ji můţeme objevit i na jehličnanech. Je rozšířena po celém světě, hlavně v mírném pásmu. (Svobodová, 2007) 3.5.2.4 Podmínky růstu Má velkou růstovou rychlost a dovede přeţít v suchém období. Vyvíjí se při teplotách 5-38 C, optimální teplota je 26 C (Baier a Týn, 1996). Optimální ph je 4-5,5 a minimální objem vzduchu 5-20%. 26
Tabulka. č.4 Podmínky růstu dřevokazné houby Trametes versicolor (Unger, 2001) Název Outkovka pestrá minimum optimum maximum teplota prostředí C 5 26 38 vlhkost substrátu % 15-20 40-50 80-120 objem vzduchu ve dřevě % 5-20 - - ph 2,5 4-5,5 7,5 Mnoţství vzduchu ve dřevě je závislé na hustotě suchého dřeva a na objemu vody ve dřevě. Saprofitické houby potřebují více vzduchu neţ parazitické (Svatoň, 2001) 3.5.2.5 Využití Pouţívaná část houby je plodnice. Výtaţek z dřevokazné houby má pouţití v přírodním, hlavně asijském, léčitelství, ale i v medicíně. Obsahuje glukany, které působí protirakovinně, proti virům a bakteriím a zvyšují imunitu organismu. U nás se výtaţek pouţívá jako sloţka potravinových doplňků pro zvýšení imunity. Houba se také vyuţívá pro svoje pestré zbarvení v suchých květinových vazbách. Sběr houby Trametes versicolor se provádí během celého roku a suší se ve stínu do 35 C. 27
Trametes versicolor se podobá Trametes ochracea, která má: - tlustší přirůstání klobouku, - řez má trojúhelníkovitý tvar, - klobouk je méně pestrý, okrově aţ ţlutohnědě páskovaný, nemá lesklé pruhy. Obě houby rostou často na stejném kmeni. Obr. č. 5 Outkovk pásovitá /Trametes ochracea/ (www.botany.cz) Obr. č. 6 Outkovka pestrá /Trametes versicolor/ (www.botany.cz) 28
4 MATERIÁL, METODIKA A MĚŘENÍ 4.1 Příprava zkoušky 4.1.1 Zkušební materiál Zkušební materiál byl připraven podle poţadavků normy ČSN EN 111. Pro zkušební tělíska bylo vybráno tmavě červené tropické dřevo Dark red Meranti. Je vizuálně i svojí tvrdostí podobné dřevu dubu (tab. 1). Vzorky z tropického dřeva měly rozměry 40 x 20 x 20 mm (±0,5 mm). Byly zhotoveny ze dřeva tak, aby neobsahovaly ţádné vady způsobené: růstem, činností abiotických faktorů a biotických činitelů nebo mechanickým poškozením. Plochy tělísek byly opracovány tak, aby na sebe byly navzájem kolmé, s maximálním odklonem dřevních vláken 10 od podélné osy. Povrchová úprava zkušebních vzorků dřeva byla provedena frézováním pomocí rovinné a tloušťovací frézky. 4.1.1.1 Příprava zkušebních tělísek Pro zkoušku bylo připraveno 450 zkušebních tělísek ze dřeva Dark red Meranti, odpovídajících stanoveným poţadavkům. Pro měření jejich vlhkosti byla pouţita velmi přesná gravimetrická metoda. Pracovní postup při této metodě spočívá ve zjištění hmotnosti vlhkého dřeva m w a absolutně suchého dřeva m o, po jeho vysušení při teplotě 103 ±2 C. Sušení se kontroluje opakovaným váţením. Dřevo se povaţuje za vysušené tehdy, kdyţ mezi následujícími dvěma váţeními v intervalu 2 hodin se hmotnost nezmění o více neţ 0,02g, nebo-li 1 %. (Horáček, 2001). Zkušební vzorky byly vysušeny v elektrické laboratorní sušárně při výše uvedené teplotě 103 ±2 C podle normy ČSN 49 01 03. Po vysušení byl kaţdý vzorek zváţen na elektronické digitální váze, změřen posuvným měřidlem s digitálním čtečím displejem hodnot naměřených veličin. Pro snadnější orientaci byl označen pořadovým číslem, k tomu bylo pouţito vodovzdorného permanentního popisovače. 29
Obr. č.7 Zkušební vzorky připravené ke zkoušce Měření Ze získaných údajů při měření se vypočte objem V o kaţdého zkušebního vzorku podle vzorce: V o = l. r. t [m 3 ] kde: V o - objem vzorku v absolutně suchém stavu [m 3 ] r l t - radiální rozměr [m] - podélný rozměr [m] - tangenciální rozměr [m] Hmotnost m o [kg] jednotlivých vzorků máme zjištěnou na elektronické váze. Hustota ρ o vzorků se vypočte z naměřených hodnot podle ČSN EN 323 a vzorce: 4.1.1.2 Výběr zkušebních tělísek Z celkového počtu 450 ks zkušebních vzorků je vybráno 250 ks. Vzorky jsou rozděleny vţdy po 50 ks do čtyř skupin. Pátá skupina je kontrolní se vzorky ze zdravého dřeva. Kaţdá vybraná skupina vzorků měla průměrnou hustotu stejnou s normálním rozloţením dat v souboru. 30
4.1.1.3 Sterilizace zkušebních tělísek Připravené skupiny zkušebních tělísek byly před vloţením do sterilizačního zařízení zabaleny do hliníkové folie, aby se při působení páry nezvyšovala vlhkost tělísek. Sterilizace probíhala prostřednictvím horké páry po dobu 30 minut při teplotě 100 0 C. Takto upravená zkušební tělíska byla připravena k uloţení do kultivačních boxů se ţivnou půdou s naočkovanou houbovou kulturou. 4.1.2 Živná půda Ţivnou půdu tvoří Malt Extrakt Agar - base M137, který má následující sloţky: - sladový extrakt 30 g/1 litr, - mykologický peptan 5 g/1 litr, - agar 15g/1litr. 50 g hotového přípravku je rozpuštěno v jednom litru horké destilované vody a ponecháno 15 minut bobtnat. Takto připravená ţivná půda je v tloušťce 3-4 mm naplněna do kultivačních boxů, které se uzavřou a následně jsou vloţeny do autoklávu, kde působením horké páry při teplotě 120 C po dobu 20 minut dochází ke sterilizaci, tzn., ţe je ţivná půda zbavena neţádoucích mikroorganizmů. Po sterilizaci jsou boxy chlazeny při pokojové teplotě, coţ odpovídá asi 20 ±2 C, ve vodorovné poloze, aby vrstva ţivné půdy rovnoměrně pokrývala celé dno kultivačního boxu. Obr. č. 8 Živná půda v kultivačním boxu 31
4.1.3 Houbová kultura Jako degradační činitel byla vybrána dřevokazná houba bílé hniloby outkovka pestrá (Trametes vericolor). kap. 3.5.2 / 4.1.3.1 Příprava houbové kultury Na přípravu houbové kultury bylo pouţito části mycelia dřevokazné houby, trvale pěstované pro laboratorní účely v Petriho miskách. Mycelium bylo odděleno noţíkem, vysterilizovaným nad plamenem plynového kahanu, a přeneseno na Petriho misku s ţivnou půdou stejného sloţení, jako v kultivačních boxech. Celý postup probíhal ve sterilním boxu POLARIS. Petriho miska se vloţila do inkubátoru, na dobu 2 týdnů, aby se mycelium dřevokazné houby rozrostlo po celé ploše ţivné půdy. Po této době je mycelium dřevokazné houby dostatečně rozrostlé a připravené pro další pouţití. Takto rozrostlé mycelium Trametes versicolor je nyní připraveno k naočkování do kultivačních boxů. Obr. č.9 Rozrostlé mycelium houby v Petriho misc 4.1.3.2 Naočkování houbové kultury do kultivačních boxů Je prováděno opět ve sterilním boxu POLARIS, k zabránění kontaminace z okolního prostředí. Rozrostlé mycelium houby i se ţivnou půdou je na Petriho misce rozděleno sterilním noţíkem na potřebný počet vzorků, které jsou přeneseny do 32
kultivačních boxů s ţivnou půdou. Boxy jsou opět uzavřeny. Víka kultivačních boxů jsou opatřeny prodyšným textilním těsněním a opět uloţeny po dobu 2 týdnů do inkubátoru. Zde při teplotě 23 o C a za tmy se mycelium houby rozrůstalo po celé ploše ţivné půdy. Obr. č. 10 Očkování houbové kultury do kultivačních boxů z Petriho misky Obr. č. 11 Mycelium houby rozrostlé po celé ploše dna kultivačního boxu 4.2 Postup zkoušky 4.2.1 Vložení zkušebních tělísek do kultivačních boxů Za sterilních podmínek jsou čtyři skupiny vysterilizovaných zkušebních tělísek, v počtu po 50 kusech, které měly vlhkost 8-10%, vloţeny sterilní dlouhou pinzetou na rozrostlou houbovou kulturu po celé ţivné půdě v kultivačních nádobách, aby se 33
předešlo náhodné kontaminaci mikroorganismů z rukou při manipulaci s materiálem. Tělíska jsou uloţena na mříţku z inertního materiálu, aby nedošlo k jejich kontaktu s houbovou kulturou. Následně jsou boxy uzavřeny. Víka boxů jsou opatřena prodyšným textilním těsněním, pro moţnost proudění vzduchu. Na víka boxů je napsáno číslo skupiny vzorků a datum jejich vloţení do inkubátoru. Další růst mycelia probíhal v kultivačních boxech uloţených v inkubátoru při teplotě 23 o C, kde bylo zamezeno přístupu slunečního ţáření. Obr. č 12 Vkládání zkušebních tělísek do kultivačních boxů 4.2.2 Doba zkoušky Jsou zaloţeny čtyři skupiny zkušebních vzorků po 50 kusech, které budou vystaveny napadení dřevokaznou houbou Trametes versicolor. První skupina vzorků v kultivačních boxech byla v inkubátoru ponechána po dobu 4 týdnů, druhá skupina vzorků kultivovala po dobu 8 týdnů, třetí skupina po dobu 12 týdnů a čtvrtá skupina po dobu 16 týdnů. 4.2.3 Vyjmutí zkušebních tělísek z kultivačních boxů Po uplynutí dané kultivační doby jsou zkušební tělíska vyjmuta pinzetou z kultivačních boxů. V případě, ţe je povrch zkušeních vzorků porostlý myceliem, očistí se noţíkem, a to tak, aby nedošlo k mechanickému poškození povrchu degradovaných tělísek a tím k úbytku dřevní hmoty, coţ by negativně ovlivnilo výsledky zkoušek. Poté jsou degradované zkušební vzorky současně i se skupinou referenčních zkušebních vzorků vloţeny do uzavíratelných plastových sáčků, do kterých se přidá menší 34
mnoţství destilované vody. Sáčky jsou uloţeny v inkubátoru po dobu jednoho týdne, při teplotě asi +3 C, aby se zamezilo dalšímu rozvoji dřevokazné houby a současně mohly zkušební vzorky získat vlhkost nad mezí hygroskopicity, při které se jiţ nemění mechanické vlastnosti dřeva (Horáček, 2001). Pouţité kultivační boxy jsou po skončení kultivace vysterilizovány v autoklávu při 120 o C po dobu 30 minut, aby v nich nezůstaly zbytky houbové kultury. Obr. č. 13 Zkušební tělíska uložená v plastových uzavíratelných sáčcích Měření před mechanickými zkouškami Po vyjmutí z plastových uzavíratelných sáčků se u skupin referenčních zdravých vzorků i u vzorků napadených dřevokaznou houbou zjistí hmotnost m w [g] na elektronické laboratorní váze a jejich rozměry [mm] prostřednictvím elektronického posuvného měřidla. Oba tyto přístroje jsou při měření připojeny na počítač. Výpočtem se určí objem V w [m 3 ] podle vzorce: V w = l. r.t [m 3 ] kde: V w - objem vzorku při dané vlhkosti [m 3 ] l r - podélný rozměr [m] - radiální rozměr [m] t - tangenciální rozměr [ m ] 35
Po výpočtu objemu V w mokrých zkušebních vzorků se následně vypočítá, při zjištěné hmotnosti m w [kg], také hustota zkušebních vzorků v mokrém stavu ρ w podle ČSN EN 323 a vzorce: kde : ρ w - hustota při dané vlhkosti [kg /m 3 ] V w - objem při dané vlhkosti [m 3 ] m w - hmotnost při dané vlhkosti [kg] 4.2.4 Zjištění meze pevnosti a modulu pružnosti v tlaku podél vláken ( ČSN 49 0110, ČSN 49 01 11 ) Pro tuto metodu je pouţíváno zkušební zařízení ZWICK / Z 050. Princip zkušebního stroje zpočívá ve vloţení zkušebního vzorku mezi tlačné čelisti stroje tak, aby byl vzorek co nejvíce uprostřed plochy čelistí. Směr vláken vzorku odpovídá směru v ose zatěţování stroje. Na stěny zkušebního vzorku jsou umístěny extenzometry, pro snímání poměrné deformace v průběhu zkoušky. Rychlost pohybu zatěţovací hlavy stroje je konstantní, takţe zkušební vzorek je zatěţován rovnoměrně. Přístroj je připojen na osobní počítač a naměřené hodnoty, udávané v MPa, jsou uloţeny do paměti počítače. Měřením je zjišťována mez pevnosti σ w a modul pruţnosti E w v tlaku podél vláken při dané vlhkosti zkušebních vzorků. Obr. č. 14 Zkušební stroj ZWICK Z/050 + PC 36
Po skončení mechanických zkoušek se zkušební tělíska opět vysuší na 0% vlhkost při teplotě 103 ±2 C. Po vysušení se zjišťuje hmotnost tělísek pomocí digitální váhy. Rozdíl při měření zkušebních tělísek udává úbytek hmotnosti dřeva způsobený vlivem degragace houby Trametes versicolor Obr. č. 15 Vážení zkušebních vzorků po mechanických zkouškách 37
4.2.4 Zařízení a pomůcky Zařízení: - sušárna - zařízení s nastavenou teplotou 103 ±2 C, - elektronické váhy SCALTEX s přesností váţení na 0,01 g, - autokláv - zařízení na sterilizaci parou při teplotě 120 C, - inkubátor SANYO MIR - 153 (zatemněná kultivační komora) s teplotou 23 C, - sterilní box POLARIS - pro manipulaci se zkušebními tělísky a houbovými kulturami k zabránění jejich kontaminace z okolního prostředí, - univerzální zkušební stroj ZWICK / Z 050 + PC Pomůcky: elektronické posuvné měřidlo, Petriho misky, ţivná půda, kultivační boxy s houbovou kulturou s prodyšným textilním těsněním, odměrný válec, dlouhá lţíce, dlouhá pinzeta, noţík, plynový hořák, líh, hliníková folie, inertní mříţka, uzavíratelné igelitové sáčky, popisovací tuţka, destilovaná voda. Obr. č. 16 Sterilní laboratorní box POLARIS 38
4.3 Stanovení výsledků zkoušek Absolutní vlhkost dřeva w abs : Po vyjmutí zkušebních vzorků z kultivačních boxů, kde po stanovenou dobu byly vystaveny působení dřevokazné houby Trametes versicolor, se zjišťuje jejich absolutní vlhkost podle ČSN EN 322 a vzorce : w abs = 100 [%] kde: W abs - vlhkost zkušebního tělíska [%] m o - hmotnost absolutně suchého dřeva [kg] m w - hmotnost vlhkého tělíska [kg] Mez pevnosti v tlaku podél vláken Mez pevnosti v tlaku podél vláken charakterizuje odpor dřeva proti jeho trvalému porušení. Pevnost se vyjadřuje napětím, při kterém dochází ke zlomu dřeva nebo vzniku velkých deformací napětím na mezi pevnosti σ p. Pevnost dřeva se zjišťuje prostřednictvím zkoušek, kde se sleduje skutečné napětí v okamţiku porušení tělesa (Horáček, 2001). Mez pevnosti v tlaku podél vláken σ w kaţdého zkušebního vzorku při dané vlhkosti se vyjadřuje v MPa a vypočítá se podle vzorce: [MPa] kde: σ w - mez pevnosti v tlaku podél vláken [MPa] F max - maximální zatíţení [N] r,t - příčné rozměry zkušebních tělísek Pruţnost dřeva je schopnost dřeva dosahovat původní tvar a rozměry po ukončení působení vnějších sil. Je určena hodnotami modulu pruţnosti, který vyjadřuje vnitřní odpor materiálu proti pruţné deformaci (Horáček, 2001) [MPa] 39
kde: E w - modul pruţnosti při zkoušení [MPa] σ ú - mez úměrnosti [MPa] ε - normálové deformace [Rad] Přepočet mechanické vlastnosti dřeva zjištěné při libovolné vlhkosti v intervalu 5 25 % na vlastnost při vlhkosti 12 % (odpovídá zkušebním postupům podle technických norem) se provádí podle vztahů (Horáček, 2001): [MPa] [MPa] kde: w - vlhkost dřeva při zkoušení [%] σ w - pevnost dřeva při zkoušení [MPa] E w - modul pruţnosti při zkoušení [MPa] α - opravný koeficient pro daný způsob zatíţení 4.3.1 Změna vybraných vlastností dřeva Dark red Meranti U všech skupin zkušebních tělísek, napadených dřevokaznou houbou Trametes versicolor, se vypočítá procentuální změna vybraných fyzikálních a mechanických vlastností: - hmotnosti m o, - hustoty ρ w, - vlhkosti w, - meze pevnosti σ w, a modulu pruţnosti E w v tlaku podél vláken, podle vzorce : [%] kde : Δ x - změna dané vlastnosti [%] x 1 - hodnota dané vlastnosti dřeva zdravého x 2 - hodnota dané vlastnosti po degradaci 40
5 VÝSLEDKY Kapitola obsahuje přehled naměřených a vypočtených hodnot fyzikálních a mechanických vlastností zdravého a degradovaného tropického dřeva Dark red Meranti, ze kterých jsou sestaveny tabulky a grafy. U všech skupin zkušebních vzorků se určí tyto hodnoty: - medián, - průměr, - minimální a maximální hodnoty, - rozptyl výběrů, - směrodatná odchylka a variační koeficient. 5.1 Fyzikální vlastnosti Měřením a výpočty získané hodnoty fyzikálních vlastností zdravého dřeva referenčních vzorků a dřeva degradovaného po napadení dřevokaznou houbou Trametes versicolor jsou pro přehlednost zaneseny do následujících tabulek a do grafů. 5.1.1 Fyzikální vlastnosti dřeva Dark red Meranti degradovaného dřevokaznou houbou Trametes versicolor 5.1.1.1 Změna hmotnosti dřeva v absolutně suchém stavu m 0 Tabulkové a grafické zobrazení vyjadřuje změnu hmotnosti degradovaných zkušebních vzorků, na které působila houba Trametes versicolor, oproti hmotnosti zdravých kontrolních vzorků. U obou skupin byla hmotnost měřena v absolutně suchém stavu m 0 [kg]. Na tabulkovém vyjádření je moţné sledovat postupné sníţení hmotnosti dřeva vlivem jeho rozkladu a tím zvyšování úbytků hmotnosti v časových intervalech 4, 8, 12 a 16 týdnů. Za první 4 týdny byl průměrný úbytek hmotnosti zkušebních vzorků zanedbatelný, pouze jen 0,0232 g. Po 8 týdnech degradace byl úbytek hmotnosti dřeva 0,0406 g. Po 12 týdnech byl hmotnostní úbytek 0,0576 g. Ani po 16 týdnech nebyl pokles hmotnosti výrazný, jen o 0,0774 g oproti hmotnosti zkušebních tělísek na začátku působení. Tabulka č. 5. a obr. č. 18 zobrazuje změnu průměrného úbytku hmotností m 0 dřeva Dark red Meranti v časových intervalech 4, 8, 12, 16 týdnů působení dřevokazné houby Trametes versicolor 41
Tabulka č. 5 Hmotnostní úbytek zkušebních vzorků doba působení n platných Hmotnostní úbytek zkušebních vzorků v g průměr medián min max kvantil 25,000 kvantil 75,000 směr. odch. var. koef. 4 týdny 50 0,023 0,02 0,01 0,03 0,02 0,03 0,0055 23,75 8 týdnů 50 0,041 0,02 0,01 0,86 0,02 0,03 0,118 291,53 12 týdnů 50 0,057 0,03 0,01 0,44 0,02 0,07 0,075 131,82 16 týdnů 50 0,077 0,04 0,02 1,11 0,03 0,05 0,171 220,29 0,14 Hmotnostní úbytky zkušebních vzorků 0,12 0,10 hmotnost [g] 0,08 0,06 0,04 0,02 0,00 hm. úbytky 4 týdny hm. úbytky -8 týdnů hm. úbytky -12 týdnů hm. úbytky - 16 týdnů Průměr Průměr±SmCh Průměr±1,96*SmCh Obr. č. 17 Graf hmotnostních úbytků zkušebních vzorků 42
5.1.1.2 Hustota zdravého dřeva v absolutně suchém stavu ρ 0 Tabulka č. 6 zobrazuje hustotu ρ 0 [kg/m 3 ] zkušebních vzorků, rozdělených do jednotlivých skupin, před napadením dřevokaznou houbou Trametes versicolor. Z celkového počtu 450 kusů zkušebních vzorků na počátku testování bylo vybráno a vytříděno 250 kusů, jejichţ hostota ρ 0 odpovídala zhruba stejným hodnotám. Důvodem tohoto výběru přibliţně stejných hodnot byla objektivnost posuzování zjišťovaných změn vlastností dřeva. Z přehledu výsledků popisné statistiky vyplývá, ţe hustota nenapadeného dřeva u jednotlivých zkušebních vzorků ve všech skupinách se lišila jen nepatrně. Průměr hustoty u jednotlivých skupin se pohyboval v rozmezí 507,03 aţ 508,88 kg/m 3. Tabulka č. 6 Hustota zkušebních vzorků rozdělených do skupin skupiny vzorků n platných hustoty zkušebních vzorků v kg/m 3 průměr medián min max kvantil 25,000 kvantil 75,000 směr. odch. var. koef. ref. 50 507,03 514,15 401,55 591,42 454,04 559,88 59,392 11,713 4 týdny 50 507,83 516,48 401,73 591,54 455,65 560,08 59,233 11,663 8 týdnů 50 508,44 517,27 401,81 594,94 455,74 560,46 59,224 11,647 12 týdnů 50 508,88 518,03 402,94 595,24 456,39 560,60 59,054 11,61 16 týdnů 50 507,50 515,75 401,56 591,50 455,37 559,95 59,225 11,67 43
hustota [kg/m 3 ] 640 620 600 580 560 540 520 500 480 460 440 420 400 380 hustota ref. Hustota zdravých zkušebních vzorků hustota - 4 týdny hustota - 8 týdnů hustota - 12 týdnù hustota - 16 týdnů Průměr Průměr±SmOdch Průměr±1,96*SmOdch Obr. č. 18 Hustota vybraných skupin zkušebních vzorků 5.1.1.3 Změna hustoty dřeva ve vlhkém stavu ρ w Závislost změny hustoty dřeva zkušebních vzorků ve vlhkém stavu ρ w vlivem působení dřevokazné houby Trametes versicolor v čase, vyjadřuje tabulka č. 7 a graf. Podle popisné statistiky klesla hustota po 4 týdnech v průměru na 596,12 kg/ m 3, V dalším sledovaném období se hustota dále sniţovala na 578,54 kg/m 3. Ve 12 týdnech byl pokles hustoty na 573,16 kg/m 3. V 16 týdnech se průměr hustoty dřeva sníţil na 574,56 kg/m3. Celkový pokles hustoty byl tedy během zkušebního období necelých 30 kg/m 3. 44
Tabulka č. 7 Pokles hustoty dřeva zkušebních vzorků během degradace doba působení n platných Úbytek hustoty zkušebních vzorků kg/m 3 průměr medián minimum maximum směr. odch. var.koef. ref. 50 604,22 616,03 494,90 691,85 63,980 10,589 4 týdny 50 596,12 601,00 483,00 685,00 63,076 10,581 8týdnů 50 578,54 575,00 453,00 683,00 65,967 11,402 12 týdnů 50 573,16 583,00 266,00 672,00 78,319 13,664 16 týdnů 50 574,56 575,56 466,00 662,00 63,299 11,016 750 Změna hustoty zkušebních vzorků 700 hustota [kg/m 3 ] 650 600 550 500 450 400 hustota ref. hustota 4 týdny hustota 8 týdnů hustota 12 týdnů hustota 16 týdnů Průměr Průměr±SmOdch Průměr±1,96*SmOdch Obr. č. 19 Pokles hustoty dřeva zkušebních vzorků ve vlhkém stavu 45
5.1.1.4 Změna vlhkosti degradovaného dřeva zkušebních tělísek V tabulce č.8, je moţné sledovat obsah vlhkosti w [%] ve dřevě zkušebních tělísek v jednotlivých stádiích působení dřevokazné houby Trametes versicolor. Vlhkost se v časových úsecích zvyšovala, aţ na optimální hodnotu pro aktivní růst houby. Tabulka č. 8 Vlhkost zkušebních vzorků po vyjmutí z kultivačních boxů doba působení vlhkost po vyjmutí 4 týdny 22,96 % 8 týdnů 22,23 % 12 týdnů 22,72 % 16 týdnů 23,15 % 23,5 vlhkost tělísek po vyjmutí z kultivačních boxů 23 22,5 vlhkost 22 4 týdny 8 týdnů 12 týdnů 16 týdnů Obr. č. 20 Přehled vlhkosti zkušebních vzorků po vyjmutí z kultivačních boxů 5.1.1.5 Procentuální změna fyzikálních vlastností napadeného dřeva Tabulka 9 zobrazuje změnu výše uvedených fyzikálních vlastností dřeva Dark red Meranti vlivem degradace dřevokaznou houbou, vyjádřenou v procentech, a to rozdíl mezi hodnotou dřeva zdravého a degradovaného. 46
Tabulka č. 9 Procentuální hmotnostní úbytek zkušebních vzorků doba působení n platný ch Hmotnostní úbytek zkušebních vzorků v % průměr medián min max kvantil 25,000 kvantil 75,000 směr. odch. var. koef. 4 týdny 50 0,292 0,291 0,120 0,492 0,257 0,333 0,057 19,73 8 týdnů 50 0,754 0,304 0,185 18,457 0,274 0,338 2,901 335,72 12 týdnů 50 0,864 0,318 0,096 7,399 0,194 0,937 1,147 152,09 16 týdnů 50 0,979 0,489 0,298 14,776 0,450 0,540 2,231 227,79 [%] 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2 % hm. úbytky 4 tydny Hmotnostní úbytek v procentech (%) % hm. úbytky -8 týdnù % hm. úbytkù - 12 týdnù % hm. úbytky - 16 týdnù Průměr Průměr±SmCh Průměr±1,96*SmCh Obr. č. 21 Procentuální hmotnostní úbytek 47
5.2 Mechanické vlastnosti degradovaného dřeva Dark red Meranti 5.2.1 Změna meze pevnosti v tlaku podél vláken ve vlhkém stavu σ w Podle popisné statistiky v tabulce 10 lze srovnat změnu této veličiny σ w [MPa] u zkušebních vzorků ve vlhkém stavu v jednotlivých časových stádiích působení dřevokazné houby. Tabulka č. 10 Změna meze pevnosti v tlaku podél vláken ve vlhkém stavu doba působení n platných Změna pevnosti zkušebních vzorků v tlaku podél vláken v MPa průmšr medián min max kvantil 25,000 kvantil 75,000 směr. odch. var.koef. ref. 50 29,239 29,458 22,050 34,910 25,950 32,030 3,727 12,74 4 týdny 50 28,846 29,080 21,410 34,560 25,190 31,640 3,664 12,70 8 týdnů 50 29,032 29,295 21,140 35,830 25,500 32,150 4,172 14,37 12 týdnů 50 28,427 28,155 21,900 34,360 25,110 31,650 3,531 12,42 16 týdnů 50 27,002 27,255 10,500 35,010 24,050 29,840 4,487 16,62 [MPa] 31 30 29 28 27 26 25 Mez pevnosti v tlaku podél vláken (MPa) F max - ref. Fmax 4 týdny Fmax 8 týdnù Fmax 12 týdnù Fmax -16 týdnů Průměr Průměr±SmCh Průměr±1,96*SmCh Obr. č. 22 Změna meze pevnosti v tlaku podél vláken vlivem degradace 48
5.2.2 Změna modulu pružnosti v tlaku podél vláken ve vlhkém stavu E w Porovnání změny modulu pruţnosti v tlaku podél vláken ve vlhkém stavu E w u dřeva zkušebních vzorků napadených dřevokaznou houbou a zdravého dřeva kontrolních vzorků je moţné provést podle přehledu hodnot v tabulce 11. Tabulka č. 11 Změna modulu pružnosti zkušebních vzorků vlivem degradace doba působení n platných Změna modulu pružnosti E zkušebních vzorků v 1000 MPa průměr medián min max kvantil 25,000 kvantil 75,000 směr. odch. var. koef. ref. 50 10,123 8,324 4,043 46,925 6,550 12,676 6,778 66,96 4 týdny 47 9,381 6,869 1,974 55,101 5,137 12,474 8,177 87,16 8 týdnů 44 9,713 8,932 3,446 18,220 5,517 14,003 4,501 46,34 12 týdnů 47 8,158 6,813 3,182 16,379 4,556 10,562 4,201 51,49 16 týdnů 47 8,013 6,347 3,950 16,744 4,747 10,875 3,916 48,88 13000 E modul pružnosti podél vláken (MPa) 12000 11000 [MPa] 10000 9000 8000 7000 6000 Emod - ref. Emod - 4 týdny Emod. -8 týdnů Emod - 12 týdnů Emod - 16 týdnů Průměr Průměr±SmCh Průměr±1,96*SmCh Obr. č. 23 Změna modulu pružnosti zkušebních vzorků vlivem degradace 49
5.2.3 Vliv hustoty na pevnost degradovaného dřeva V následujících grafech č. 1 4 můţeme pozorovat vliv hustoty dřeva na mez pevnosti v tlaku podél vláken zkušebních vzorků. Jak vyplývá z měření při laboratorních zkouškách, má hustota degradovaných vzorků velký vliv na jejich pevnost. 36 Bodový graf z Fmax 4 týdny proti hustota - 4 týdny meranti_3 30v*50c Fmax 4 týdny = -1,0623+0,0589*x 34 32 Fmax 4 týdny 30 28 26 24 22 20 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 hustota - 4 týdny Graf. č. 1 Vliv hustoty po 4 týdnech degradace Fmax 8 týdnù 38 36 34 32 30 28 26 24 22 Bodový graf z Fmax 8 týdnù proti hustota - 8 týdnů meranti_3 30v*50c Fmax 8 týdnù = -2,773+0,0626*x 20 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 hustota - 8 týdnů Graf. č. 2 Vliv hustoty po 8 týdnech degradace 50
Fmax 12 týdnù 36 34 32 30 28 26 24 22 Bodový graf z Fmax 12 týdnù proti hustota - 12 týdnù meranti_3 30v*50c Fmax 12 týdnù = 18,1356+0,0202*x 20 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 hustota - 12 týdnù Graf. č. 3 Vliv hustoty po 12 týdnech degradace Fmax -16 týdnů 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 Bodový graf z Fmax -16 týdnů proti hustota - 16 týdnů meranti_3 30v*50c Fmax -16 týdnů = 19,6878+0,0144*x 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 hustota - 16 týdnů Graf. č. 4 Vliv hustoty po 16 týdnech degradace 51
F max - ref. 36 34 32 30 28 26 24 22 Bodový graf z F max - ref. proti hustota ref. meranti_3 30v*50c F max - ref. = -1,0131+0,0597*x 20 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 hustota ref. Graf. č. 5 Vliv hustoty na mez pevnosti referenčních vzorků 5.3 Hodnocení makroskopických změn při degradaci tropického dřeva Dark red Meranti houbou Trametes versicolor 5.3.1 Zkušební tělíska dřeva Dark red Meranti degradovaná houbou V průběhu sledovaných období 0 aţ 16 týdnů nebylo pozorováno rozrůstání mycelia po povrchu zkušebních vzorků. Je pravděpodobné, ţe mycelium prorůstalo dovnitř dřeva tělísek, o čemţ svědčí i jejich zjištěné hmotnostní úbytky. Na příčném řezu nebylo vniknutí dřevokazné houby okem patrné. Ani ke konci sledovaného období, 16 týdnů, se stav rozrůstajícího mycelia nezměnil. To potvrzuje skutečnost, ţe tropická dřeva jsou při niţší vlhkosti velmi odolná proti dřevokazným houbám (kap 3.3.10). Teprve zvyšování vlhkosti růst dřevokazné houby podporuje. Barva dřeva tělísek se zpočátku mění na tmavší odstín, pravděpodobně vlivem zvyšující se vlhkosti, protoţe aktivita dřevokazné houby je dosud nízká. Proto ani světlejší barva dřeva pozorována nebyla. 52
Obr. č. 24 Makroskopické změny zkušebních tělísek 5.3.2 Zkušební vzorky dřeva Dark red Meranti po mechanických zkouškách Mechanické zkoušky probíhaly na zkušebním zařízení Zwick/ Z 050, kde byla tělíska podrobena namáhání v tlaku podél vláken. Tvarové změny se po mechanických zkouškách projevují zprvu jen menšími nepatrnými deformacemi na hranách řezaných plošek zkušebních vzorků. Po delším časovém působení dřevokazné houby se tyto deformace projevovaly u zkušebních vzorků ve zvýšené míře, avšak tyto deformace celkově nebyly u ţádné z testovaných skupin nějak výraznější. Obr. č. 25 Zkušební vzorky před mech. zkouškami Obr. č. 26 Zkušební vzorky po mech. zkouškách 53