Ksilit – zamjena za ebanovinu?

Još od vremena starog Egipta ebanovina se ubrajala među najskuplje i tržištu najzanimljivije komercijalno dostupne vrste drva (lat. Diospyros ebenum Koen.; D. celebicia Bakh.). Jezgreni dio indijske ili cejlonske ebanovine je iznimno cijenjen radi svoje elegantne crne boje, fine teksture, visoke gustoće i visokog sjaja, koji se može postići poliranjem. Njezina vrijednost još više raste i stoga što se teško pronalazi na tržištu, i to samo u manjim količinama. Današnja joj je uporaba zato ograničena. Od ebanovine se izrađuju dijelovi glazbala, šahovske figure, kalupi za puške i sitni galanterijski proizvodi.
k024-22str-00-200.gifSlika 1: Iz bezoblične grude lignina moguće je napraviti ekskluzivne proizvode (tehnološki postupak prerade ksilita zaštićen je patentom br. 21179 kod slovenskog Patentnog ureda).

Pitanje je, dakle – imamo li uopće na raspolaganju kakvu zamjensku vrstu drva odnosno nekakav srodni materijal, koji bi uspio smanjiti raspon između postojeće ponude i potražnje.1 U posljednje se vrijeme pokušavamo približiti tamnijim tonovima toplinskom obradom i zgušnjavanjem drva. No, nedostaci toplinski obrađenog drva su njegova manja gustoća i tvrdoća. Kod takvog drva nije nikako moguće postići onako visoki sjaj kao kod ebanovine. Pa niti prisilno, tlakom oslabljeno tkivo drveta kod zgušnjavanja drva (engl. densified wood) nema svih onih željenih svojstava koja bi jednakovrijedno nadomjestila osobine ebanovine.

Prije nekog se vremena pojavila zamisao o uporabi srodnog materijala, kakav se u velikim količinama može naći i u Sloveniji, točnije – u okolici Velenja. Ovo je područje u doba pliocena potonulo, a kasnije i ostalo potopljeno pod pliocenskim jezerom. Močvare su na svom dnu sahranile velike šume, na kojima su se počeli taložiti djelići gline i pijeska. Visoki pritisci i temperature su potakli procese pougljenjivanja, a time i nastajanje različitih vrsta kamenog ugljena. Manje pougljenjeni dijelovi drvenastog raslinja zadržali su više ili manje karakterističnu strukturu drva – ksilit. Sigurno je da se ksilit ne može držati punim nadomjestkom za drvo, ali se može iskorištavati kao njegova dopuna, budući da se može rabiti kao gorivo (slika 1).

1 Proučavanje i istraživanje ksilita bilo je izvedeno na Odsjeku za drvo Biotehničkog fakulteta, u sudjelovanju s Institutom za ekološka istraživanja ERICo, Velenje, što je financirao Rudnik Velenje.

Pokusi iskorištavanja ksilita za uporabne proizvode podudaraju se sa počecima rada velenjskog rudnika ugljena; naime, još su otada poznati zaključci o njegovoj visokoj estetskoj vrijednosti i dobrim svojstvima prilikom obrade.

ANATOMSKA GRAĐA KSILITA

Ksilit je u mnogočemu nalik drvu, jer ga ubrajamo u sekundarni ksilem, to jest vaskularno (žilavo) prijelazno trajno tkivo, koje je u sekundarnom rastu proizvelo drveno raslinje. Ksilit se zbog dugotrajnih i intenzivnih klimatskih, paleogeografskih i tektonskih utjecaja jako izmijenio. Tkiva sekundarnog ksilema sačinjavaju različite vrste i oblike stanica koje su u živom drvu imale prijelaznu, mehaničku i skladišnu funkciju.

Temeljnu građu ksilita predstavljaju – baš kao i kod drva – vlakna. To su izduljene stanice, različitih debljina stijenki i širina, usto i na različitom stupnju razvitka, po čemu ih dijelimo na traheide, vlaknaste traheide i libriformska vlakna. U osnovnom tkivu nalaze se još i trakasti i osni parenhim, traheje (pore) i drugo. Kod igličarki, od kojih je ksilit i nastao, osnovno vlaknasto tkivo znači do 95 posto drva i proteže se više ili manje uzdužno, to jest usporedo s osi samoga drveta. Trakasto tkivo ima najviše 10- postotni udio, dok istodobno uzdužnog parenhima ima još i manje (do svega 6 posto).

Strukturne i teksturne značajke drva i ksilita ovisne su o uvjetima u kojima se rast odvija, o onima koji određuju svojstva same vrste drveta o kojemu se radi, o kakvoći njegovoga mjesta rasta, o vrsti i sastavu tla, opskrbljenosti vodom i uvjetima koji vladaju u tom podneblju (količina padalina, temperatura, osunčanost mjesta, nepogode – hladnoća, zaleđivanje, snijeg, mraz…). Značajke ksilita su također i izraz paleogeografskih i tektonskih uvjeta (vrijeme nastanka, utjecaj djelovanja vanjskih sila i temperature, kemijske promjene…).

S obzirom na anatomske značajke, ksilit je u našim krajevima nastao od predstavnika obitelji Taxodiaceae (rodovi Taxodium, Sequoia, Sequoiadendron) ili Cupressaceae (rodovi Juniperus, Chamaecyparis, Cupressus), koji su u Sloveniji uspijevali u ranijim geološkim dobima (prema ocjenama stručnjaka – prije približno 2,5 milijuna godina), ali su izumrli u razdobljima ledenih doba. Spomenuti rodovi su i danas dobro zastupljeni u Sjevernoj Americi. Otuda su ih u Europu donijeli tek tijekom zadnjih stoljeća pa ih zato sada možemo upoznati u botaničnim vrtovima i na drugim hortikulturnim nasadima.

U ksilitu se neke anatomske strukture drva mogu jasno raspoznati, premda je on doživio velike promjene – stanične stijenke elemenata drva urušile su se u stanične prostore te je došlo do otklona i deformacija uslijed naprezanja, koja su se naročito iskazivala u radijalnom smjeru. Snažna djelovanja jakih napetosti ove vrste prouzročila su veliki otklon trakastoga parenhima, što se kao vrlo izraženo može vidjeti u ranom drvu. Ono je zbog dosta tanjih staničnih stijenki deformirano i izmijenjeno gotovo do neprepoznatljivosti. Kasno drvo je u radijalnom smjeru doživjelo znatno manje promjene, budući da je tvrđe (slika 2).

korak408.inddSlika 2:

A – Poprečni presjek ksilita: vidljivo je kasno drvo sa traheidama debelih stijenki, a među njima aksijalni parenhim s obojenim djelićima u prostoru. Rano drvo je uslijed pritiska uništeno pa se stoga njegove stanice ne mogu raspoznati.

B – Poprečni presjek jako dezorijentiranog ksilita zbog velikih sila koje su djelovale na materijal; vidljive su i brojne raspukline.

C – Radijalni presjek ksilita sa vidljivom homogenom trakom i točkama u križnom polju taksodioidnog tipa; vidljiv je i aksijalni parenhim s obojenim djelićima u prostoru.

D – Dezorijentirani ksilit: lijevo se nalazi tipičan radijalni presjek, desno tipičan tangencijalni presjek

Kod ksilita možemo tek vrlo teško otkriti prepoznatljivu prugastu radijalnu teksturu. Nešto češće se može vidjeti plamenkasta tangencijalna tekstura, koja se lijepo vidi prije svega kod izrazito karboniziranih materijala, gdje je struktura drva bolje očuvana i vidljivija. Zanimljiva je i tekstura s oštrim prijelazima između plamenkaste slike i crte (slika 3).

Zbog dugotrajnih i intenzivnih vanjskih utjecaja, ksilit ima – u usporedbi sa recentnim drvom – jako izmijenjenu građu. Međutim, i unatoč tome je uspio očuvati one osnovne atomske, fizikalne i mehaničke značajke koje inače pripisujemo i drvu.

FIZIKALNE I MEHANIČKE OSOBINE KSILITA

Baš kao i drvo, i ksilit je kapilarni porozni materijal. Ali, dok ovoj poroznosti kod drva najviše doprinose slobodni stanični prostori, kod ksilita trebamo voditi računa o raspuklinama nastalim između staničnih elemenata, o manjim poderotinama (mikroraspuklinama) u staničnoj stijenki, o naglašenim međustaničnim prostorima i kanalima te o džepovima, u kojima se većinom nalaze i anorganski djelići. Poroznost ksilita može se usporediti sa poroznošću nama poznatih najgušćih vrsta drva.

k024-22str-01-300.gifGustoća ksilita je – zbog uništavanja stanica ranoga drva uslijed pritiska – vrlo velika. U svježem stanju ona iznosi oko 1.260 kilograma na kubični metar, dok njegova osnovna gustoća približno iznosi 875 kilograma na kubični metar. Ksilit, osušen i uravnotežen u normalnim klimatskim uvjetima (12- postotna vlažnost), ima gustoću 1.175 kilograma na kubični metar.

Svježi ksilit sadrži u sebi i mnogo vode, što ne osigurava stabilnost njegovih dimenzija te se zbog nje ograničava njegova daljnja prerada i obrada. Udio vode u svježem ksilitu je – u usporedbi s udjelom vode u svježem drvu – manji, i iznosi 45 posto (velika gustoća ksilita). Ksilit se počinje stezati odmah nakon što ga izložimo vanjskim uvjetima iz okoline pa stoga možemo zaključiti da je sva voda vezana u staničnoj strukturi, dok slobodne ili kapilarne vode ima zapravo vrlo malo. Zato je točka zasićenosti staničnih stijenki kod ksilita prilično visoka.  Veliki udio vezane vode u staničnim stijenkama pokazuje se i po velikim stezanjima do kojih dolazi prilikom sušenja.

U promjenjivim klimatskim uvjetima mijenja se i koleba i vlažnost ksilita, koji tada glede vlažnosti uspostavlja ravnotežu sa klimom. Dakle, ksilit je – baš kao i drvo – higroskopni materijal. Ovu higroskopnost pripisujemo njegovoj specifičnoj kemijskoj građi, kapilarnoj kondenzaciji u mikroraspuklinama staničnih stijenki te velikoj unutarnjoj površini. Ksilit zato uvijek ostaje više ili manje vlažan.

U usporedbi sa sušenjem drva, sušenje ksilita razlikuje se već u prvoj fazi, koja traje iznimno kratko. Udio kapilarnog toka slobodne vode je zanemariv pa stoga na krivulji sušenja ne pratimo periode konstantne brzine sušenja. Unatoč brzom pojavljivanju difuzijskoga otpora, na površini je početak krivulje sušenja strm. Naravno, nakon brzog izlučivanja vode slijedi i intenzivno stezanje, koje radi uspostavljenog velikog stupnja vlažnosti uzrokuje velike napetosti. One su uzrok nastanka prvih napuklina ubrzo nakon početka sušenja, a naročito ako se sušenje obavlja snažnije, oštrije. U toj fazi se najčešće pokazuju i utjecaji dezorijentiranog tkiva, zgniječenosti tkiva, neravnomjerno oslabljenog tkiva i drugih anomalijskih posebnosti. Sušenje ksilita u blagim uvjetima sušenja odvija se polako i vrlo je dugotrajno, premda je jednako tako i lakše, i ugodnije.

Povišene temperature dobro utječu na brzinu difuzijskog toka pa se zato i postupak sušenja pospješuje. Stupanj vlažnosti je po presjeku manji, a manje su i unutarnje napetosti. Stoga možemo reći da povišena temperatura dobro utječe na vrijeme i kakvoću osušenog ksilita.

Od mehaničkih svojstava ksilita treba se prije svega spomenuti njegova velika krhkost, odnosno malena čvrstoća na vlak. I većina ostalih mehaničkih osobina je – s obzirom na njegovu gustoću i u usporedbi sa drvom – dosta manje izrazita, no čvrstoća mu je zasigurno veća negoli kod najtrvrđih gustih vrsta drva. Slično kao i kod drva, osobine vezane uz čvrstoću u tijesnoj su vezi sa stupnjem vlage i temperaturom – vlažni ksilit ima kod viših temperatura slabiju čvrstoću od onoga osušenog na nižoj temperaturi. Utjecaj gustoće na čvrstoću je ipak manje izrazit.

k024-22str-03-300.gifMEHANIČKA I POVRŠINSKA OBRADA KSILITA

Ksilit možemo žariti, strugati, rezati i brusiti na svim standardnim stolarskim strojevima (slika 4). Pritom zbog anorganskih djelića dolazi do bržega habanja reznih alata.

Završnim premaznim sredstvima želimo prirodnim materijalima dati estetsku vrijednost, zaštititi ih i tako oplemeniti. Površinskom obradom naglašavamo značajne strukturne ili teksturne posebnosti materijala, naglašavamo ili izjednačavamo one ljepše tonove boje, prekrivamo neželjena odstupanja zbog strukturnih posebnosti ili nastala oštećenja…

k024-22str-04-300.gifSve veća briga za okoliš nalaže i proizvođačima uporabnih predmeta od ksilita odgovornost prilikom odabira i uporabu najprikladnijeg premaza (slika 5). Pritom se ovdje ne radi samo o prilagođavanju zakonima vezanim uz osiguravanje okoliša, koji i od proizvođača boja i lakova zahtijevaju da svoje proizvode prilagode postojećim propisima, već i o neposrednom osvještavanju svih izvođača u nizu te korisnika o nužnosti očuvanja zdravog okoliša. Premazi zato moraju sadržavati što je moguće manje topila, hlapljivih organskih sadržaja, komponenata koje isparavaju i drugih onečišćivača zraka, tla ili vode. Zato su sve češći i sve snažniji pritisci prije svega na smanjivanje ispuštanja hlapljivih organskih spojeva (HOS odnosno VOC).

Ksilit je moguće polirati do postizanja visokoga sjaja pa se zato njegova dodatna površinska obrada temelji na uporabi odabranih sredstava. Upijanje premaza je razmjerno malo i stoga moramo biti oprezni kod određivanja količine nanosa. Biološki gledano, ksilit je vrlo otporan, toliko da mu gotovo ni ne treba neka dodatna zaštita. Zbog još uvijek izraženih sorpcijskih svojstava može se preporučiti uporaba nefilmotvornih sredstava, jer ona na površini stvaraju još veći difuzijski otpor. Radi slabije kohezivnosti tkiva, već i manji stupnjevi vlažnosti mogu postati uzrokom za nastajanje površinskih raspuklina.

ZAKLJUČCI

Ksilit se prilikom proučavanja pokazao kao zanimljiv i zahtjevan materijal, prije svega u procesu sušenja. Unatoč mogućnosti dobivanja velikih količina svježega materijala, još uvijek je najveća poteškoća otkrivanje slabo vidljivih nedostataka koji bi prilikom sušenja mogli posve umanjiti vrijednost ksilita. Anorganski djelići dodaju konačnom proizvodu onaj »biserni« izgled, ali istodobno već kod pripremanja sirovine ukazuju na mjesta koja predstavljaju najveću opasnost od nastanka raspuklina, budući da je upravo na njima konzistentnost materijala – najmanja.

Izvorna struktura igličarki još uvijek znatno utječe na snažnu higroskopnost ksilita, što se najprije pokazuje prilikom sušenja, i to kroz izrazito neželjenu pojavu radijalnog stezanja, a zatim i nakon sušenja, kada nije osigurana stabilnost njegovih dimenzija ukoliko su klimatski uvjeti promjenjivi.

Mehaničko obrađivanje ksilita dosta je teško zbog njegove krhke strukture, iako se pritom mogu koristiti svi standardni stolarski strojevi. Radi mogućnosti poliranja do visokog sjaja ne može se preporučiti obrada premazima koji stvaraju sloj filma.

izvanr. prof. dr. Željko Gorišek, dipl. ing. drv. Ind.
Biotehnički fakultet, Odsjek za drvo

PODIJELI