Prilikom ocjenjivanja kakvoće drvenih podnih obloga, kupcima je jedno od naročito važnih mjerila – boja i njezina homogenost. Obojenja hrastovine mogu se pojaviti već i u živom drvetu, kao i u cjelokupnom proizvodnom lancu: tijekom skladištenja trupaca, prilikom piljenja i rezanja, za vrijeme skladištenja rezanog drva, kao i u najproblematičnijem trenutku – tijekom postupka njegovog sušenja. Tamniji tonovi su ponekad i posljedica uporabe neodgovarajućih sredstava za površinsku obradu.
Slika 1: Prirodna boja bijelog i jezgrenog dijela hrastovine
Prirodna boja hrastovog bijelog dijela drva je zapravo »bjeličasta«, a jezgrenoga dijela – »zlatnožuta« (slika 1). Najčešće dolazi do sljedećih obojenja, koja znatno smanjuju vrijednost hrastovine: kondenzacijske mrlje, crnkasti madeži, okorijenje, »žuto« (bakteriološko) te »smeđe« (oksidativno) obojenje.Obojenje najčešće vizualno razaznajemo već tijekom postupka sušenja ili neposredno nakon njega, ali ta obojenja ne možemo baš uvijek pripisati nepravilnom postupku sušenja, budući da na njihovo nastajanje ponekad utječe i više raznih čimbenika. Zato je potrebno na odgovarajući način spriječiti nastajanje ovih obojenja u pojedinim fazama – kod pripreme drva za sušenje, tijekom samog sušenja, kao i nakon njega. Neželjena obojenja su česta i kod površinske obrade hrastovine, posebno ako se radi s premazima na kiselinskoj osnovi. Kod dugotrajnije uporabe dolazi do takozvanog starenja drva, kada se prije svega javlja učinak svjetlosti odnosno UV- zračenja, i to kroz površinu koja poprima sivu boju.
Uzroci obojenja
Na različite tonove boje hrastovine utječu čak i uvjeti u kojima je drvo raslo (Resch i suradnici, 2000. godina). Najutjecajniji među njima su sastav tla i njegova opskrbljenost vodom. Nakon obavljene sječe, na promjene boje drva utječe vrsta biotičkih i abiotičkih čimbenika, čije je pojedinačne učinke teško zasebno razlikovati. Kritično razdoblje je ono, u kojemu je drvo još svježe i još sadrži mnogo vode. U takvom stanju se drvo nalazi tijekom čitave primarne prerade, zajedno sa skladištenjem, sve do kraja sušenja. Zato je u svim tim fazama prerade i obrade drva važno pobrinuti se za njegovu odgovarajuću zaštitu. Poznavanje najznačajnijih čimbenika i njihovog utjecaja omogućava da se obojenje koje može nastati tijekom primarne obrade, skladištenja i sušenja drva u potpunosti izbjegne (slika 2, Gorišek, 1995.)
Slika 2: Željena svijetlo (gore) i tamno (dolje) obojena hrastovina
Među najvažnijim čimbenicima koji utječu na pojavu obojenja svakako se nalaze (tabela 1):
- vlažnost drva odnosno vlažnosno stanje drva,
- temperatura, zajedno s vremenskim uvjetima (prilikom skladištenja ili sušenja drva na otvorenom),
- vrijeme odnosno trajanje skladištenja i sušenja,
- fiziološko stanje drva odnosno enzimska aktivnost,
- nazočnost kisika odnosno njegov radni pritisak, i
- učinkovitost kruženja zraka.
Tabela 1: Utjecajni čimbenici izazivanja promjena boje drva
Obojenja do kojih može doći tijekom procesa sušenja dijelimo na žuta i smeđa (Fortuin i suradnici, 1988.; Wassipaul i suradnici, 1987.). Ona se pojavljuju vrlo neravnomjerno – kako u jednakim uvjetima sušenja unutar istih programa sušenja, tako i kod različitih, pa čak i blagih tehničkih postupaka sušenja, od čega nije izuzeto niti sušenje drva na otvorenom.
Žuto obojenje pripisujemo gljivičnim i »laktonskim« derivatima (Ward i Groom, 1983.). Može se pojaviti tijekom sušenja na otvorenom, kao i usred tehničkih postupaka. Nakon obavljene sječe drva, na središnjem, jezgrenom dijelu drva može se pojaviti žućkasto obojenje ukoliko nije osigurano dostatno provjetravanje, naročito ako se drvo slaže tijesno, s distancijskim letvicama tanjima od 15 milimetara. Vlažni prostori ispod distancijskih letvica uzrokuju pojavu mrlja i na samim letvicama. Zbog svega toga se već na početku tehničkog sušenja može pojaviti žućkasto obojenje, koje zatim prelazi u smeđe.
Uzdužno žuto obojenje širi se usporedno s trahejama (slika 3). Debele hife razrastaju se u mrežasti micelij, i to najbrže na bijelom dijelu drva, po njegovom sustavu traheja. Obojenje se pojavljuje u radijalnom i longitudinalnom parenhimu, a rjeđe i u stijenkama vlakana (metaboličke komponente gljiva reagiraju s akcesornim tvarima u jezgrenom dijelu drva). U obojenim dijelovima pronađena je gljiva pljesnjivica iz roda nepotpunih gljiva Deuteramycotina odnosno Fungi imperfekti Paecilomyces variotii Bain., koja uspijeva i u kiselom mediju do pH 3 i do temperature od 50 stupnjeva Celzijusa. Zbog prilagođavanja visokim temperaturama ova gljiva može rasti i u početnom stadiju tehničkog sušenja. Zaštita od pojave obojenja može se postići dostatnom ventilacijom ili bržim sušenjem. Zaštitu od spomenutih gljiva pljesnjivica moguće je ostvariti i obradom drva 5- do 10-postotnom propionskom kiselinom (to je organska kiselina, koju kao antioksidant koriste prilikom zaštite hrane od plijesni).
Slika 3: Biotičko obojenje radi okuženja gljivama ili plijesni
Smeđe obojenje pripisujemo oksidativnom obojenju prilikom aktivnosti enzima peroksidaze i polifenoloksidaze u jezgrenom dijelu hrastovine pri visokoj vlažnosti drva (Charrier i suradnici, 1995.; Kisseloff, 1993.; Schmidt, 1986.). Tanini, flavonoidi i lakše topivi dijelovi polioza hidroliziraju u lagano kiselom mediju i uz nešto povišenu temperaturu (od 30 do 35 stupnjeva Celzijusa). Kisik u zraku u sljedećoj fazi uzrokuje njihovu oksidaciju. Kod usporednih reakcija (kondenzacija, polimerizacija, gradnja melanina) nastaju netopivi produkti koji ostaju neravnomjerno uskladišteni u drvu i uzrokuju pojavu smeđeg obojenja (slika 4).
Slika 4: Neravnomjerno obojenje, rašireno na cijelom prerezu drva, sa značajnim »vodenim« mrljama, raširenima u uzdužnom smjeru
Dakle, može se reći da u stijenkama stanica oksidiraju akcesorne tvari i fenolne komponente, a mogu hidrolizirati i hemiceluloze (degradacija u monosaharide i reakcije sa spojevima dušika).
Najprikladniji uvjeti za razvitak obojenja su oni kod 30- do 60-postotne vlažnosti drva. Do obojenja brže dolazi u smjeru protezanja trakastog tkiva i u uzdužnom smjeru, i to naročito u ranom drvu – vjerojatno radi lakšeg pristupa zraka kroz mrežu traheja, koja povećava radni pritisak kisika. Isto tako, obojenje je snažnije i uzduž raspuklina. Sušenje na temperaturi od 20 stupnjeva Celzijusa i pri 65-postotnoj relativnoj vlažnosti zraka (barem 11 tjedana) osigurava dobru zaštitu od pojave obojenja. Kod sušenja pri temperaturi od 30 stupnjeva Celzijusa, već nakon dva tjedna se na površini pojavljuje tamnija boja. Uz rastuću temperaturu još više rastu intenzitet, brzina i dubina obojenja. U naročito prikladnim uvjetima obojenje se pojavljuje i prilikom sušenja na otvorenom te prodire s površine u unutrašnjost drva. Intenzitet i raširenost obojenja povećavaju se tijekom sušenja te prilikom prekomjernog navlaživanja, što se često koristi za sprječavanje napada. Navlaživanje će produžiti vrijeme sušenja, a ponekad osigurati i veću mobilnost reakcijskih komponenata boje.
Slika 5: Kondenzacijske mrlje na površini ukazuju na intenzivno navlaživanje tijekom sušenja.
Obojenje tkiva drva može biti homogeno ili neravnomjerno raspoređeno po cijelom prerezu posječenih drvenih elemenata. Često se pojavljuje i samo kao lokalno. Širenje obojenja je intenzivnije u tangencijalnom smjeru, što nam govori da na obojenje veći utjecaj ima mreža traheja nego trake koje se pružaju radijalno. Radi oksidativne prirode obojenja ovu pojavu možemo objasniti učinkovitijim prodorom zraka, a time i kisika preko većih nakupina trahejnih članova. Veća plinska permeabilnost hrastovine u longitudinalnom smjeru omogućuje i brže uzdužno širenje obojenja.
Oštar postupak sušenja hrastovine često ublažavamo previše intenzivnim navlaživanjem, a posljedica toga su onda – obojene kondenzacijske mrlje na površini drva (slika 5). Obojenje je površinsko, a ako se radi o dugotrajnijim navlaživanjima, postaje i dublje.
Površinsko obojenje često se zna pojaviti i na spojnim mjestima metala i vlažnog drva (slika 6). Uzroci su u kemijskoj reakciji između tanina i iona metala; zato se značajno obojenje pojavljuje i kod drva kestena.
Slika 6: Crnkasto obojenje radi reakcije tanina s ionima metala
POSTUPAK SUŠENJA HRASTOVINE ZA SPRJEČAVANJE OBOJENJA
Premda se hrastovina ubraja među manje permeabilne vrste, u prvoj fazi sušenja svježega drva moramo osigurati odgovarajuće kruženje zraka. To je u mnogim slučajevima sušenja svježeg drva značajnije od relativne vlažnosti zraka, pa i od temperature. Da bismo osigurali odgovarajući prolazak zraka kroz drva naslagana u logove, oni moraju biti složeni na odgovarajući način. U logovima osiguravamo što homogenije uvjete sušenja (vrsta, debljina, početna vlažnost, kakvoća …). Distancijske letvice moraju biti prikladne i podjednake debljine (približno od polovine do tri četvrtine debljine trupaca). Logovi moraju imati oblik prizme, što znači da bočne i čeone ravnine trebaju biti što je moguće bolje poravnane, iako kruženje zraka i tada može biti neravnomjerno, što će se iskazati kroz neravnomjerno sušenje drva. Kod punjenja komore moramo osigurati ravnomjeran otpor zraka prilikom njegova kruženja po čitavom prerezu komore. Slobodne prolaze treba zatvoriti – zastrti zasunima, kako bi se sprječilo slobodno strujanje zraka pored, to jest mimo logova.
Dakle, kritična faza sušenja traje sve od svježeg stanja pa do područja točke zasićenosti stijenki stanica vlagom (približno 30 posto) ili nešto nižim postotkom. Odlučujući čimbenik je temperatura, koja može prekoračiti kritičnu vrijednost čak i kod sušenja na otvorenom. Područje kritičnih temperatura kreće se oko 25 stupnjeva Celzijusa, dok odgovarajuću brzinu sušenja u tom području osiguravamo upravljajući brzinom propuhivanja.
Program sušenja mora istodobno biti i kompromis, kojim se sprječava pojava abiotičkih (smeđih) i biotičkih (žutih) obojenja. Intenzitet sušenja pritom ne smije dopuštati nastajanje mehaničkih oštećenja, kao što su različite vrste raspuklina i izvijanja drva.
Osim poštovanja odgovarajućeg načina pripreme hrastovine za sušenje (slaganje logova i punjenje komore), predlažemo još i modifikaciju programa sušenja, i to u prvoj fazi sušenja. Temperatura prilikom sušenja svježeg drva ne bi trebala premašivati 28 stupnjeva Celzijusa, a odgovarajuća brzina sušenja treba se osigurati prikladnom (vjerojatno većom) brzinom kruženja zraka. Ako je snaga korištenih ventilatora preniska, komoru za sušenje ne treba napuniti do kraja (treba pripaziti na ravnomjernost sušenja). U zimskim mjesecima se odmrzavanje – ukoliko je uopće potrebno – treba odvijati na niskim temperaturama (najviše do 10 stupnjeva Celzijusa), što će spriječiti mogućnost pojave obojenja.
Na ton boje pojedinih vrsta drva možemo utjecati i pomoću premaznih sustava. Pritom treba znati da su vrste s velikim udjelom ekstraktivnih tvari – među koje se svakako ubraja i hrastovina – naročito osjetljive. Od komercijalnih lakova koji se često koriste posebno je sporna uporaba lakova s kiselinskim tvarima za stvrdnjavanje (»kiselinski lakovi«), jer je kod njih cjelokupna promjena boje najveća, dok konačni izgled ima naglašeno crvene tonove. I poliuretanski lakovi naglašavaju crvenu komponentu, dok se kod lakova proizvedenih na osnovi vode mogu opaziti snažniji žuti tonovi (slika 7).
Kakvoća površinskih sustava i promjene boje na podnim oblogama u korelaciji su s dobrom i temeljitom pripremom osnovnih materijala, što ukazuje i na snažnu cjenovnu ovisnost. Odgovarajućom pripremom premaznih sredstava i u skladu sa specifičnim zahtjevima pojedinih vrsta drva, moguće je utjecati i na kakvoću cijelog površinskog sustava. Ovdje prije svega upozoravamo na površinske premaze, koji mogu bitno utjecati na kakvoću konačnog proizvoda; zato ih prije uporabe treba provjeriti i prilagoditi konačnoj uporabi odnosno zaštiti specifične vrste drva.
Slika 7: Prirodna boja i struktura hrastovine sa karakterističnim »zrcalcima« odnosno trakama te površina hrastovine obrađena lakom sa kiselinskim sredstvom za stvrdnjavanje (H-K), sa poliuretanskim lakom (H-Pu) i sa dva vodena laka (H-Vb i H-Vc)
ZAKLJUČAK
Opasnosti od pojave obojenja hrastovine pojavljuju se već u početnim fazama prerade, pri čemu je naročito kritično – sušenje drva. U tom procesu najviše pozornosti moramo posvetiti previsokim temperaturama, ali ne smijemo zanemariti ni mogućnost biotičkih obojenja, koja se mogu djelotvorno spriječiti propuhivanjem. Hrastovina je zbog velike sadržine ekstraktiva osjetljiva na promjene boje prilikom površinske obrade. Veće promjene mogu se opaziti kod obrade lakovima s kiselinskim sredstvom za stvrdnjavanje te s nekim vodenim lakovima slabije kakvoće.
izvanr. prof. dr. Željko Gorišek, dipl. ing. drv. industrije
asist. mr. Aleš Straže, dipl. ing. drv. industrije
Sveučilište u Ljubljani, Biotehnički fakultet, Odsjek za drvo
Izvori
Gorišek, Ž. (1995) Problematika obojenja drva u procesu sušenja. Drvo (Wood) 47: 7–8. 228–230.
Charrier, B., Haluk, JP. in Metche, M. (1995) Characterization of European oakwood constituents acting in the brown discolouration during kiln drying. Holzforschung: 49. 168–172.
Fortuin, G., Welling J., Hesse CH. in Brückner, G. (1988) Verfärbung von Eichenholz bei der Trocknung. Holz-Zentralblatt: 112. 1606–1610.
Kisseloff, P. (1993) Über den Entstehungsmechanismus von Braunverfärbungen bei der Trocknung von Eichenshnittholz. Holz-Zentralblatt: 136. 2165–2166.
Resch, H., Hansmann, C. in Pokorny, M. (2000) The colour of wood from white oak. Holzforschung und Holzverwertung 52: 1. 13–15.
Schmidt, K. (1986) Untersuchungen über die Ursachen der Verfärbungen von Eichenholz bei der technischen Trocknung. Holzforschung und Holzverwertung 38: 2. 25–36.
Ward, JC. in Groom, DA. (1983) Bacterial oak: Drying problems. Forest Products Journal 33: 10. 57–65.
Wassipaul, F., Vanek, M. in Fellner, J. (1987) Verfärbung von Eichenschnittholz bei der künstlichen Holztrocknung. Holzforschung und Holzverwertung 39: 1. 1–5.
