Shrinkage properties of second-growth southern yellow pine

Summary Several factors which may affect the shrinkage of wood had been studied using loblolly pine (Pinus taeda L.). It was observed that volumetric, tangential and radial shrinkages decreased as the height increased. Longitudinal shrinkage increased with height. Only tangential shrinkage was significantly affected by the distance from the pith factor. All shrinkages were found to vary significantly according to cardinal directions. For the trees studied, lower volumetric, tangential and radial shrinkages were observed for specimens from the south side of the pith. Longitudinal shrinkage was noticeably higher in this direction.Although shrinkage of wood for any given specific gravity was found to vary somewhat with trees, it was, in general, significantly affected by specific gravity. Volumetric, tangential and radial shrinkages increased with increasing specific gravity. The opposite was true for longitudinal shrinkage. According to regression equations derived from this study, tangential, radial and longitudinal shrinkage values were not zero but 2.79–3.45, and 0.526 percent, respectively, at zero specific gravity. Above 0.72 specific gravity, radial shrinkage of the species studied was found to be greater than tangential shrinkage.The effect of growth rate (number of rings per inch) on shrinkage was found to be insignificant.

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Zusammenfassung Verschiedene, die Schwindung beeinflussende Faktoren wurden an Holz von Loblolly pine (Pinus taeda L.) untersucht. Es wurde festgestellt, daß die Volumenschwindung, die tangentiale und die radiale Schwindung mit zunehmender Höhenlage der Proben im Stamm abnahmen, während die Längsschwindung größer wurde. Nur die tangentiale Schwindung wurde deutlich vom Abstand der Probe von der Markröhre beeinflußt. Es zeigte sich ferner, daß alle Schwindungswerte in Abhängigkeit von den Himmelsrichtungen beträchtlich schwankten. Bei den untersuchten Bäumen waren die Volumenschwindung, die tangentiale und die radiale Schwindung von Probestücken aus dem nach Süden liegenden Stammteil geringer, wogegen die Längsschwindung in dieser Richtung merklich größer war.Trotz gewisser Schwankungen von Stamm zu Stamm erwies sich die Schwindung deutlich von der Dichte abhängig. Die Volumenschwindung, die tangentiale und radiale Schwindung nahmen mit zunehmender Dichte ebenfalls zu, wohingegen die Längsschwindung abnahm. Die mit den erhaltenen Werten aufgestellten Regressionsgleichungen ergaben für die Tangential-, Radial- und Längsschwindung bei einer Dichte von 0 nicht ebenfalls 0, sondern 2,79%,-3,45% und 0,527%. Für Dichten über 0,72% wurde die radiale Schwindung der untersuchten Proben größer als die tangentiale.Die Wachstumsgeschwindigkeit (Anzahl der Jahrringe pro cm) hatte keinen signifikanten Einfluß auf die Schwindung.

     

Specific gravity and shrinkage of open grown Ponderosa pine

Summary Wood specific gravity and shrinkage determinations were made on disks cut at 16-foot intervals from eight open-grown wide ringed second-growth ponderosa pines. This wood differed from forest grown narrower-ringed wood by having somewhat lower values for specific gravity and radial and tangential shrinkage and slightly higher values for axial shrinkage. Wood from the lowermost (stump) disks was denser and often had excessive axial shrinkage and irregular grain. At higher levels in the tree excessive axial shrinkage was limited to a 1... 2-inch core including the first 2... 3 growth rings. With these exceptions, the wideringed wood was uniform in quality. Slightly higher stumps were advocated if more uniform quality along the length of the butt log is desired.

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Zusammenfassung An Holz von Zweitwuchs-Ponderosa pine wurden die Rohdichte und die Schwindung bestimmt. Zu diesem Zweck wurden in Abständen von 4.8 m Stammscheiben entnommen. Das Holz dieser Bäume unterschied sich von jenen aus Altbeständen mit engen Jahrringen durch etwas niedrigere Rohdichtewerte sowie etwas niedrigere Radial-und Tangentialschwindung und durch etwas höhere Werte der Längsschwindung. Das Holz der aus dem Stammfuß entnommenen Scheiben erwies sich als dichter und zeigte häufig anormal hohe Schwindung und unregelmäßigen Faserverlauf. In den höher gelegenen Stammteilen beschränkte sich die übernormale Längsschwindung auf den Kernteil mit rund 25... 50 mm Durchmesser, d. h. auf den Bereich der ersten 2... 3 Jahrringe. Von diesen Ausnahmen ab-gesehen, zeigte das weitringige Holz eine ziemlich gleichmäßige Qualität. In diesem Zusammenhang wird empfohlen, den Fällungsschnitt etwas höher als gewölnlich anzusetzen, wenn es darauf ankommt, auch für den Erdstamm gleichmäßigere Holzqualität zu erzielen.

     

Movement of fluids in wood — Part I: Flow of fluids in wood

Summary The flow of fluids and diffusion through wood follow different laws and vary in effectiveness through different structures. For this reason this review has been divided into two parts, Part I covers flow of fluids and part II diffusion. The conclusions drawn here involve Part I only.Voids in wood vary in size from vessels in hardwoods, which are visible under very low magnification, down to spaces of molecular size. Voids in dry unbulked cell walls of wood cannot exceed a few per cent of the Volume. Reported findings of much higher values are in error due to the fact that the contained moisture and any bulking material in the cell walls was not taken into account. Only polar fluids can penetrate the cell walls where they are held in solid solution by an attractive force greater than that of wood for itself. Flow of this bound liquid through the cell walls is negligible compared to that through the permanent openings in the pit membranes. This fine pit structure controls the rate of flow of fluids through softwoods, the pressure drop occurring in the fiber cavities being negligible compared to that occurring across the pit membrane openings. In the case of hardwoods the pits share this resistance to flow with fine openings in tyloses in the vessels. Flow is 100 to 200 times greater in the fiber direction than transversely for softwoods under the same pressure because about that many more pits have to be traversed per unit distance. From various flow considerations the average effective pit membrane openings range from 10 to 200 millimicrons in radius, the smaller values being for impervious heartwood and the larger values for pervious sapwood.The rate of flow of fluids through wood is highly affected by the presence of air or other gases. Only when great precautions are taken to remove dissolved air can reproducable constant rates of flow be obtained. Considerably more pressure has to be applied to force a gas-liquid interface through wood than to cause flow of the liquid alone. The pressure to cause the first bubble of gas to appear through a liquid saturated specimen of wood as a result of displacement of the liquid can, together with the surface tension, be used to calculate the largest effective radius of all of the paths in parallel, where the effective radius is the smallest radius of each path in series. The maximum radius of the fiber cavities, the maximum effective radius of the pit membrane openings for passage through one pit in each path, and the approximate average maximum effective radius of the pit membrane openings for passage through a large number of pits in series can be calculated from displacement measurements on softwood cross sections varying from the thinnest possible sections to sections many fiber lengths thick. These values for a white cedar sapwood are 30 microns, 2 microns and 0.1 to 0.2 microns respectively. The latter values are 3 to 6 times the most probable pit membrane opening sizes obtained from measurements of the reduction in flow of humidified air through wood as a result of condensation occurring in the communicating openings. The combined data show that the most effective pit membrane openings may range from 0.01 to 2.0 m or more in radius. Considerable resistance to impregnation of wood is afforded by the small openings in resistant species due to the fact that the surface tension effect in the fine communicating openings has to be overcome. This is true even for the impregnation of dry wood, as vapor may condense ahead of the advance of liquid. In order to avoid these surface tension effects, gas phase treatments should be tried.Movement of free water in the drying of water saturated wood is restriced to [1] movement created by an internal hydrostatic head resulting from heating above the boiling point of water or to [2] drying of completely watersaturated wood under conditions such that the drying tension set up in the largest pit membrane opening of a fiber exceeds the proportional limit in compression perpendicular to the grain of the fiber. In this case the fiber collapses as water flows under tension from the fiber cavity. When the resistance to collapse exceeds the drying tension evaporation of water will occur from the largest pit opening and then recede into the fiber cavity. The wet line of the specimen will hence move inwards without internal loss of moisture above the wetline. A normal diffusion controlled drying gradient extends inwards to the fiber saturation point followed by an abrupt increase in moisture content to the original value.Usually the fiber cavities of wood contain some air in bubbles larger than the largest pit membrane openings. In this case free water moves under the drying tension without causing collapse due to the relief of internal stress because of the expansion of the air. Under these conditions the moisture distribution above the fiber-saturation point is a smooth continuation of the portion below the fiber-saturation point. This liquid movement of free water is not a diffusion, but it is controlled by the diffusion below the fiber-saturation point.It is thus evident that the movement of free liquids in wood is quite complex and affected by a number of different factors, the most important of which are to be considered in this paper.

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Zusammenfassung Die Strömung von Flüssigkeiten durch das Holz einerseits und die Diffusion andererseits folgen jeweils verschiedenen Gesetzen und unterscheiden sich in ihrer Auswirkung je nach dem betroffenen Teil des Holzgefüges. Die vorliegende Arbeit wurde deshalb in zwei Teilen abgefaßt. Der vorliegende Teil I behandelt die Strömung von Flüssigkeiten, Teil II die Diffusion. Die Ergebnisse des ersten Teiles können wie folgt zusammengefaßt werden.Die Hohlräume im Holz variieren in Form und Größe von großen Gefäßen in Laubhölzern, die man sehon bei geringen Vergrößerungen erkennen kann, bis hinab zu kleinsten Zwischenräumen von molekularer Größenordnung. Die Hohlräume in trockenem ungequollenem Holz können einen Anteil von weingen Prozent nicht überschreiten. Berichte über wesentlich höhere Werte sind insofern falsch, als hierbei die in den Zellwänden enthaltene Feuchtigkeit und sämtliche füllenden Stoffe nicht mit in Rechnung gestellt werden. Nur polare Flüssigkeiten können in die Zellwände eindringen, wo sie in fester Lösung durch eine Kraft festgehalten werden, die größer ist als die Kohäsionskraft im Holze selbst. Der Fluß dieser gebundenen Flüssigkeit durch die Zellwände ist vernachlässigbar gering im Vergleich zu dem, der ständig durch die Öffnungen der Tüpfelmembranen stattfindet. Diese Elemente des Tüpfelaufbaues regeln die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeiten in Weichhölzern, da der Druckabfall in den Faserhohlräumen im Vergleich zu demjenigen, der durch die Membranöffnungen bedingt wird, vernachlässigbar klein ist. Bei den Harthölzern teilen die Tüpfel diesen Strömungswiderstand zusammen mit feinen Öffnungen in den Thyllen, die sich in den Gefäßen befinden. Die Strömung ist in Längsrichtung 100 bis 200 mal größer als bei Weichhölzern in Querrichtung bei gleichem Druck, da bei diesen wesentlich mehr Tüpfel je Längeneinheit durchströmt werden müssen.Auf Grund verschiedener Beobachtungen läßt sich feststellen, daß die effektive mittlere Weite der Tüpfelmembranöffnungen einen Radius zwischen 10 und 200 m haben; die kleineren Werte gelten für das wenig durchlässige Kernholz, die größeren für das durchlässigere Splintholz.Der Flüssigkeitsstrom durch das Holz wird weiterhin in hohem Maße von der Gegenwart von Luft oder anderen Gasen beeinflußt. Nur unter Anwendung verhältnismäßig aufwendiger Vorkehrungen zur Entfernung der in Lösung gegangenen Luft ist es möglich, reproduzierbar gleichmäßige Strömungsgeschwindigkeiten zu erhalten. Gegenüber einem reinen Flüssigkeitsstrom benötigt man für ein Flüssigkeits-Gasgemisch einen wesentlich höheren Druck, um es durch das Holz zu führen. Der Druck, der notwendig ist, um die erste Gasblase als Ergebnis einer Flüssigkeitsverdrängung in einem flüssigkeitsgesättigten Holz zu erzeugen, kann zusammen mit der Oberflächenspannung zur Berechnung des größten wirksamen Radius aller parallel laufenden Durchflußwege verwendet werden, wobei dieser wirksame Radius gleichzeitig auch der kleinste Radius aller in Serie, d. h. hintereinander liegenden Durchflußwege ist. Der größte Radius der Faserhohlräume, der größte wirksame Radius der Tüpfelmembranöffnungen für den Durchfluß durch einen Tüpfel jedes Durchflußweges und der mittlere größte wirksame Radius der Tüpfelmembranöffnungen für den Durchfluß durch eine größere Anzahl hintereinander liegender Tüpfel kann mit Hilfe von Verdrängungsmessungen an Weichholzquerschnitten, deren Dicke vom Mikrotomschnitt bis zum mehrere Faserlängen dicken Stück reicht, berechnet werden. Diese Dicken betragen für White cedar Splintholz 30 m, 2 m bzw. 0,1... 0,2 m. Die letztgenannten Zahlen sind das drei- bis sechsfache der am häufigsten auftretenden Größe der membranöffnungen, Sie wurden durch Messung des Abfalles der Durchflußmenge feuchter Luft durch Holz, der durch Kondensationserscheinungen in den zusammenhängenden Öffnungen zustande kam, ermittelt. Die errechneten Daten lassen erkennen, daß der Radius der am häufigsten auftretenden wirksamen Tüpfelmembranöffnungen zwischen 0,01 und 0,02 m liegt. Der große Widerstand gegen die Imprägneirung von Holz muß auf die sehr kleinen Membranöffnungen bei den schwer zu imprägnierenden Holzarten zurückgeführt werden, und zwar auf Grund der Tatsache, daß die Oberflächenspannung in den jeweiligen öffnungen der Feinstruktur überwunden werden muß. Dies gilt auch für die Imprägnierung von trockenem Holz, da die dampfförmige Phase schon vor der vordringenden Flüssigkeit kondensieren kann. Um also diese Oberflächenspannungseffekte zu umgehen, erscheint es sinnvoll, Behandlungsverfahren mit gasförmigen Mitteln zu entwickeln.Die Bewegung von freiem Wasser während der Trocknung wassergesättigten Holzes ist beschränkt 1. auf eine Bewegung, die durch ein inneres hydrostatisches Druckgefälle infolge der Erwärmung über den Siedepunkt des Wassers herbeigeführt wird, oder 2. auf die Trocknung von wassergesättigtem Holz unter der Bedingung, daß die Trocknungsspannung, die sich in der größten Tüpfelmembranöffnung einer Faser ausbildet, die Proportionalitätsgrenze für den Druck senkrecht zur Faserrichtung überschreitet. In diesem Falle kollabiert die Faser, da das Wasser unter Zugspannung aus dem Faserhohlraum ausfließt. Ist jedoch der Widerstand gegen den Zellkollaps größer als die Trocknungsspannung, so tritt an der größten Tüpfelöffnung Verdampfung ein und anschließend der Rückfluß in den Faserhohlraum. Die Feuchtigkeitszone in einer Holzprobe wird also in Richtung auf das Zentrum zu immer kleiner, ohne daß die Feuchtigkeit innerhalb der Zone selbst absinkt. Ein gewöhnliches diffusionsgesteuertes Feuchtigkeitsgefälle erstreckt sich nach innen bis zum Fasersättigungspunkt, gefolgt von einem plötzlichen Feuchtigkeitsanstieg bis zum Ausgangswert.Im Normalfalle enthalten aber die Faserhohlräume des Holzes einige Luftblasen, die größer sind als die größte Tüpfelmembranöffnung. Dabei fließt das freie Wasser unter der Trocknungsspannung ab, ohne daß ein Kollaps eintritt, da die innere Spannung auf Grund der Ausdehnung der Luft herabgemindert wird. Unter diesen Bedingungen bildet die Feuchtigkeitsverteilung oberhalb des Fasersättigungspunktes einen ziemlich glatten Übergang zu dem Teil unterhalb des Fasersättigungspunktes. Diese Art der Feuchtigkeitsbewegung des freien Wassers ist zwar keine Diffusion, aber sie wird durch die Diffusion unterhalb des Fasersättigungspunktes gesteuert. Aus all dem geht klar hervor, daß die Bewegung freier Flüssigkeiten in Holz sehr komplex ist und von einer ganzen Reihe verschiedener Faktoren beeinflußt wird, deren wichtigste hier besprochen werden sollen.

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Contribution from the School of Forestry, North Carolina Agricultural Experiment Station, Raleigh, North Carolina, published with the approval of the Director of Research as Paper No. 2141 of the Journal Series.     

The effect of extractives on water-vapor sorption by wood

Summary The woods of different species vary widely in the nature and amount of their extractive content with a resultant variation in their sorption characteristics. This is particularly evident in the case of tropical woods, many of which are characterized by high extractive content. The nine species included in this study ranged from 3... 17 percent in extractive content. As determined from their desorption isotherms these species ranged from 20.5... 32.8 percent in fiber saturation point prior to extraction, and from 30.4... 38.0 percent after the removal of extractives with a series of neutral solvents. An analysis of variance showed that the variation in fiber saturation point among these species was reduced by about one-half following extraction in desorption and by approximately 7/8 in adsorption.The results of this study lead to several conclusions.The principal effect of extractives is to depress the sigmoid isotherm in the upper range of relative humidity, typically above 60 ... 70 percent. Isotherms of extracted and unextracted wood coincide very closely at relative humidities below about 60 percent.Based on these nine species, the increase in fiber saturation point resulting from the removal of extractives is greatest for a species with a low initial fiber saturation point and least for a species with a high initial fiber saturation point. Model equations accounted for 68 percent of the increase in desorption and 78 percent of the increase in adsorption. The remaining variance is presumed to be due to differences in chemical composition and physical organization of the skeletal cell wall.By employing the Hailwood-Horrobin model equation in analyzing the data, it was possible to partition the sorbed moisture as monomolecular and polymolecular sorption. The presence of extractives has very little effect on the amount of moisture sorbed as a monolayer on the internal surfaces of the cell wall (Langmuir sorption). In contrast, the sorption of moisture in polymolecular layers is reduced in greatly varying degree consistent with the theory of bulking action whereby the extractive substance within the cell wall precludes moisture from occuping the same space.By means of a regression analysis of monomolecular moisture vs. the constant M (a measure of the availability of bonding sites for sorption) in the Hailwood-Horrobin equation, it is evident that monolayer sorption increases with increased availability of bonding sites in both unextracted and extracted wood. By similar analysis polymolecular sorption also increases with increased surface activity in the case of extracted wood, but this effect is completely masked in the analysis of unextracted wood by the predominant bulking action. Total sorption, dominated by polymolecular sorption, shows similar relationships. Only in the case of essentially extractive-free wood can total sorption be expected to reflect the availability of molecular sorption sites and hence reveal variations in degree of crystallinity, cell wall compactness, or chemical composition to a significant degree.

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Zusammenfassung Die verschiedenen Holzarten schwanken hinsichtlich der Art und der Menge ihrer Extraktstoffe in weiten Bereichen, was sich in gleicher Weise in einer Schwankung ihres sorptions verhaltens ausdrückt. Diese Erscheinung tritt bei tropischen Hölzern besonders deutlich hervor, von denen eine ganze Reihe durch hohe Extraktstoffgehalte gekennzeichnet sind. Die in der vorliegenden Arbeit untersuchten neun Holzarten besaßen zwischen 3 und 17 Prozent Extraktstoffgehalt. Anhand der Desorptionsisothermen könnten bei diesen Holzarten die Fasersättigungspunkte vor der Extraktion zwischen 20,5 und 32,8 Prozent und nach der Extraktion mit einer Reihe von neutralen Lösungsmitteln, zwischen 30,4 und 38,0 Prozent liegend festgestellt werden. Eine Varianzanalyse zeigte, daß die Streuung der Fasersättigungspunkte der genannten Holzarten im Anschluß an die Extraktion für die Desorption auf etwa 1/2 und für die Adsorption auf rund 7/8 zurückging. Die Ergebnisse der vorliegenden Untersuchungen lassen folgende Schlüsse zu.Die Wirkung der Extraktstoffe zeigt sich allgemein in einer Abflachung der Isothermenkurve im oberen Bereich der relativen Luftfeuchtigkeit, besonders oberhalb 60 ... 70 Prozent. Die Isothermen der extrahierten und nichtextrahierten Hölzer liegen bei relativen Luftfeuchtigkeiten unterhalb von 60 Prozent verhältnismäßig nahe beieinander. Die mit den gewählten 9 Holzarten erzielten Ergebnisse zeigen, daßdie aufgrund der Extraktion eingetretene Erhöhung des Fasersättigungspunktes für die Holzarten mit ursprünglich niedrigem Fasersättigungspunkt am größten und für die Holzarten mit ursprünglich hohem Fasersättigungspunkt am geringsten war. Mit Hilfe entsprechender Gleichungen wurde für die Desorption ein Anstieg von 68 Prozent und für die Adsorption ein solcher von 78 Prozent errechnet. Die verbleibende Restvarianz wird auf Unterschiede im chemischen Aufbau und in der physikalischen Anordnung der Zellwände des Stützgewebes zurückgeführt.Die Anwendung der Hailwood-Horrobin-Modellgleichung zur Analyse der gefundenen Werte ermöglicht eine Unterscheidung der sorbierten Feuchtigkeit in eine monomolekulare und eine polymolekulare Sorption. Danach zeigt sich, daß das Vorhandensein von Extraktstoffen einen nur geringen Einfluß auf jene Feuchtigkeitsmenge ausübt, die als Monoschicht an die inneren Oberflächen der Zellwand sorbiert wird (Langmuir-Sorption). Im Gegensatz hierzu wird die Feuchtigkeitssorption in polymolekularen Schichten in allerdings sehr unterschiedlich hohem Grade vermindert. Dies steht in Übereinstimmung mit der Bulking-Action-Theorie, die besagt, daß die Extraktstoffe in der Zellwand die Feuchtigkeit daran hindern den gleichen Raum einzunehmen.Mit Hilfe einer Regression von der monomolekular adsorbierten Feuchtigkeit auf die Konstante M der Hailwood-Horrobin-Gleichung (=Maß für das Vorhandensein von freien Bindungsstellen für die Sorption) kann deutlich gemacht werden, daß die monomolekulare Sorption mit dem zunehmenden Vorhandensein von freien Bindungen sowchl im nichtextrahierten als auch im extrahierten Holz ansteigt. Mit Hilfe eines ähnlichen Analysenganges läßt sich zeigen, daß die polymolekulare Sorption bei extrahiertem Holz mit seiner gesteigerten Oberflächenaktivität ebenfalls zunimmt. Dieser Einfluß ist aber bei nichtextrahiertem Holz durch das Überwiegen der Bulking-Action vollständig überdeckt und daher nicht erkennbar. Die Gesamtsorption, die durch die polymolekulare Sorption wesentlich bestimmt wird, zeigt ähnliche Beziehungen. Allein im Falle vollständig extraktstoffreien Holzes kann man annehmen, daß die Gesamtsorption ein adäquates Bild von der Zugänglichkeit freier Bindungen für die molekulare Sorption wiedergibt, so daß hierdurch Schwankungen des Kristallinitätsgrades, der Zellwanddichte oder der chemischen Zusammensetzung in signifikanter Weise zu erkennen sind.

     

Zur Problematik der Normung von Schwefel-Spritzmitteln

Zusammenfassung Wilhelm beweist die Fungizidwirkung des Schwefels durch Einwirkung von elementarem Schwefeldampf oder feinster Schwefelteilchen auf den Pilz, der sich in einem selbstgesteuerten Vergiftungsprozeß (Reaktion des aufgenommenen Schwefels zu Schwefelwasserstoff) abtötet. Es ist selbstverständlich, daß die jeweilige Schwefeldampfbildung, die eigentlich die größte Teilchenfeinheit darstellt, teils von der Temperatur, teils von der vorliegenden Schwefeloberfläche abhängt. Danach muß also der Fungi-zideffekt des Schwefels vom Dampf über das Kolloid zum gröheren Korn abnehmen, wenn man von gleichen Schwefelgewichtsmengen und Temperaturen ausgeht.Der hauptsächlich untersuchte ULTRA-Schwefel stellt ein Spitzenprodukt an Feinheit dar und hat in der in- und ausländischen Praxis schon oft bewiesen, daß er bei guter Fungizidwirkung bei höheren Temperaturen weniger zu Verbrennungserscheinungen an Kulturpflanzen neigt als gröbere Netzschwefel. Die elektronenmikroskopisch kontrollierten Versuche zeigen die Formenvariabilität und-plastizität der ULTRA-Schwefel-Spritzbeläge. Es wird bewiesen, daß Spritzbrühen auch nach zweitägigem Stehen nicht an Stabilität verlieren. Der Vorteil eines langsam trocknenden Spritzbelages und der Nachteil von Netzmitteloder Seifenzusätzen wird aufgezeigt. Ein Erklärungsversuch für die verringerte Verbrennungsgefahr bei höheren Temperaturen (40°C) wird mit nachgewiesenen Schrumpfungserscheinungen der Schwefelkolloide und damit einer Verkleinerung der wirksamen Oberfläche (gehremste Verdampfung) und durch den Nachweis der schwammartigen Ausbildung des Schutzkolloides gegeben.Andere Netzschwefel gröberer Art zeigen Unterschiede bei der Alterung der Spritzbrühen und in der Verdampfungsgeschwindigkeit des Kolloidteilchenanteils und verhalten sich gleichartig beim Zusatz von Netzmitteln und Seifen.Die Untersuchungen beweisen, daß einfache Größenvergleiche dispergierter Schwefelteilchen verschiedener Korngröße nicht genügen, um sämtliche für die Praxis wichtigen Pflanzenschutzeigenschaften voraussagen zu können. Anteil und Art des Schutzkolloides, Fabrikation, Anwendungstechnik und -kombination sowie mikroklimatische Faktoren sind jeweils ausschlaggebend. Da auch noch andere kristallstrukturelle oder Löslichkeitsunterschiede beim vorhandenen Schwefel bestehen können, die wieder den Fungizideffekt verschiehen (Feichtmeier), empfiehlt es sich bei einer Kategorisierung von Schwefelmitteln Vorsicht walten zu lassen.     

Radialzuwachs und Fl?chenzuwachs

Vorbemerkung Beim Beginn von Forschungsarbeiten, welche die Zuwachsverhältnisse an freigestellten Bestandsrändern aufklären sollen, stellte sich eine entscheidende Schwierigkeit heraus: Bei dem zwangsläufig geringen Umfang der jeweils zu untersuchenden Gesamtheiten galt es, den Querflächenzuwachs von Einzelbäumen sowohl in Brusthöhe als auch in größeren Schafthöhen mit Hilfe von Bohrkernen und Stammscheiben mit wesentlich größerer Genauigkeit als bisher üblich, zu erfassen. Die vielfach auftretenden exzentrischen Querschnittsverformungen wirkten dabei besonders erschwerend. So war es unumgänglich, durch methodische Voruntersuchungen erst einmal brauchbare Meßverfahren abzuleiten. Dies ist Herrn Assessor des ForstdienstesE. Siostrzonek, wie aus nachfolgender Arbeit ersichtlich, gelungen. Assmann Die Arbeit wurde durch eine Beihilfe der Deutschen Forschungsgemeinschaft gefördert.     

Theory of the shrinkage of wood

Summary The wood, composed of alternate earlywood and latewood lamellae, forms a statically indeterminate system with two redundants. The redundant forces are the shearing forces arising at the edge of the boundary between earlywood and latewood in the longitudinal and in the tangential directions of wood. By determining the redundant forces according to the theory of statically indeterminate systems, we know the state of stress and the state of detormation of the wood element and thus can determine its shrinkage and stresses in the longitudinal, tangential and radial directions.

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Zusammenfassung Holz ist aus Früh-und Spätholzlamellen aufgebaut und bildet damit ein statisch unbestimmtes System mit zwei statisch unbestimmten Größen. Diese statisch unbestimmten Größen sind die Scherkräfte, die in longitudinaler und tangentialer Richtung an den Kanten der Grenzschicht zwischen Früh-und Spätholz entstehen. Bestimmt man die statisch unbestimmten größen nach der Theorie der statisch unbestimmten Systeme, so kennt man den Spannungs-und Verformungszustand der Gefügeteile des Holzes und ist damit in der Lage, scine Schwindung und Schwindspannungen in longitudinaler, tangentialer und radialer Richtung zu berechnen.

     

Diffusion

Summary Diffusion can occur in a porous swelling material, such as wood, under three different types of gradients through different parts of the structure. Duffusion of a solute can occur under a concentration gradient through the microscopically visible solvent filled void structure, irrespective of whether the wood swells. When it does swell the wood, additional diffusion can occur through the bound part of the liquid. Diffusion of nonswelling gases and vapors is confined to the microscopically visible voids. It occurs under a vapor pressure gradient. Bound swelling liquids can diffuse through the cell walls under a bound liquid gradient. It is also possible for continuous vapor diffusion through the coarse capillary structure to occur in parallel with continuous bound liquid diffusion through the cell walls. The two may also be in series combination. This necessitates condensation of vapor on a cell wall after passing through the voids under a vapor pressure gradient followed by passage through the cell wall under a bound liquid gradient and re-evaporation into the next void.These complex combinations of diffusion paths under different motivating gradients have been theoretically analyzed on the basis of diffusion being analogous to electrical conduction where conductivities in parallel are additive and reciprocals of conductivities (resistances) in series are additive. It is thus possible to combine the cross sections and lengths of the different diffusion paths together with separately determined diffusion coefficients on simpler systems in parallel and series combination so as to obtain theoretical combined effective diffusion coefficients.All, or only part, of the six different structures shown in equation (6) may be involved in diffusion through wood. In the case of diffusion of a solute through wood saturated with a swelling solvent, all of the structures are effective. Solution of the equation for diffusion in the fiber direction shows that the fractional fiber cavity cross section almost entirely controls the rate, whereas in the transverse directions the rate is largely controlled by the communicating structure. This is in agreement with experimental diffusion and electrical conductivity measurements, which give diffusion coefficients relative to that of the solute in bulk solvent equal to the fractional fiber cavity cross-section, corrected for the taper of the fibers. The experimental diffusion coefficients, relative to that through the solvent in bulk in the transverse directions, ranged from 0.01...0.06 compared to the elctrical conductivity values of 0.02...0.033, and a theoretical value of 0.0445 over a similar range in specific gravities.Relative diffusion coefficients for the diffusion of a solute through wood saturated with a non-swelling solvent will be less due to the fact that the terms C _a , C _e and C _c in equation (6) will be zero. These same terms are also eliminated in the diffusion of gases and non-swelling vapors through wood. When all of the diffusion is considered to be free vapor diffusion, the theoretical values are about 30 times the experimental values for transverse diffusion of carbon dioxide, but only about twice for longitudinal diffusion. If the discrepancies are considered to be entirely due to hindered diffusion occurring through the pit membrane openings, hindered diffusion coefficients 1/40 and 1/30 of the free diffusion are obtained, due to the fact that many of the openings are smaller than the mean free path of the gas.Measurements of the continuous bound water diffusion in the wood substance have been made by filling the voids of the wood with a low fusion metal that expands slightly upon solidification. These values vary but slightly between species and are independent of the specific gravity of the wood, as the E values of equation (14) take the specific gravity into account. The values in the fiber direction are about twice those in the radial direction and three times those in the tangential direction. The diffusion coefficients increase with an increase in temperature in proportion to the vapor pressure of water. This indicates that bound water diffusion must be a molecular phenomenon involving many single molecular jumps rather than being a mass movement of liquid. This is similar to the previously observed diffusion of various bound liquids through polymers [Bagley, Long 1955]. Under conditions where the rate of movement is diffusion controlled, the diffusion coefficients also increase exponentially with an increase in moisture content.All of the possible paths through wood may be effective both for steady state and dynamic diffusion through wood. The general equation (6) becomes equation (17) which involves free vapor diffusion, hindered vapor diffusion, and bound water diffusion. The logarithm of the theoretically calculated diffusion coefficient varies inversely with the reciprocal of the absolute temperature for a given specific gravity, indicating that a constant activation energy is involved. Experimental diffusion coefficients calculated from moisture gradient, steady state and rate of drying data give values only slightly lower than the theoretical values when corrected to the same specific gravity. When the drying temperatures are corrected from oven temperatures to effective drying temperatures, the agreement is further improved. The fact that the experimental values determined by rate of drying are in quite good agreement with the steady state values, is a good indication that the rate measurements are diffusion controlled.The evidence here presented clearly indicates the complexity of fluid movement in wood and points out the areas in which further experimentation is desired.

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Zusammenfassung Diffusion tritt in einem porigen quellfähigen Material, wie z. B. Holz, auf, und zwar je nach Art des unterschiedlichen Materialgefüges mit drei verschiedenen Gradienten-Typen. Diffusion eines gelösten Stoffes kann aufgrund eines Konzentrationsgefälles durch die mikroskopisch sichtbaren, mit Lösung gefüllten Hohlräume des Gefüges hindrurch stattfinden, ohne Rücksicht darauf, ob die Lösung das Holz zum Quellen bringt. Bringt sie das Holz zum Quellen, so kann eine zusätzliche Diffusion durch den bis dahin gebundenen Teil der Flüssigkeit stattfinden. Die Diffusion nichtquellender Gase und Dämpfe ist auf die mikroskopisch sichtbaren Hohlräume beschränkt. Sie entsteht durch das Dampfdruckgefälle. Gebundene, quellende Flüssigkeiten können durch Zellwände diffundieren, wenn ein Gefälle gegen die gebundene Flüssigkeit entsteht. Ebenso besteht die Möglichkeit, daß eine kontinuierliche Dampfdiffusion durch die grobe Kapillarstruktur hindurch gleichzeitig mit einer kontinuierlichen Diffusion des gebundenen Flüssigkeitsanteils durch die Zellwand hindurch stattfindet. Beide Erscheinungen können auch in hintereinander folgender Kombination auftreten. Dies setz die Kondensation des Dampfes an der Zellwand nach Durchströmen eines Hohlraumes aufgrund eines Druckgefälles voraus, gefolgt vom Durchtritt durch die Zellwand aufgrund des Gefälles gegen den gebundenen Flüssigkeitsanteil und anschließende neuerliche Verdampfung in den nächsten Hohlraum hinein.Diese komplexen Kombinationen von Diffusionswegen bei jeweils unterschiedlichen Gefällebedingungen wurden analysiert unter der Annahme einer Analogie zwischen Diffusion und elektrischer Leitfähigkeit, wobei parallelgeschaltete Leitfähigkeiten als additiv und reziproke Leitfähigkeiten, d. h. Widerstände, hintereinandergeschaltet als ebenfalls additiv gelten. Es ist auf diese Weise möglich, Querschnitte und Längen der verschiedenen Diffusionswege zusammen mit gesondert bestimmten Diffusionskoeffizienten auf einfachere Systeme in Parallel-oder Serienanordnung zu übertragen, um dadurch theoretisch ermittelte, kombinierte, effektive Diffusionskoeffizienten zu erhalten.Bei der Diffusion durch Holz können entweder alle der sechs in Gl. (16) aufgeführten Konstanten oder nur ein Teil von ihnen beteiligt sein. Inden Fällen, bei denen ein gelöster Stoff durch Holz diffundiert, das mit einem quellenden Lösungsmittel gesättigt ist, sind alle Konstanten beteiligt. Die Auflösung der Gleichung für die Diffusion in Faserrichtung zeigt aber, daß der anteilige Querschnitt des Faserhohlraumes nahezu vollständig die Diffusionsgesch windigkeit bestimmt, wogegen bei der Diffusion in den Querrichtungen die Geschwindigkeit weitgehend durch die verbindenden Gefügeteile in dieser Richtung geregelt wird. Diese Erwägungen stehen in Übereinstimmung mit experimentellen Diffusions- und elektrischen Leitfähigkeits-messungen, aus denen sich Diffusionskoeffizienten errechnen lassen, die jenen entsprechen, die für die Diffusion eines gelösten Stoffes im reinen Lösungsmittel zutreffen, was dem anteiligen Querschnitt eines Faserhohlraumes, korrigiert hinsichtlich der spitz zulaufenden Faserenden, gleichzusetzen ist. Die experimentell ermittelten Diffusionskoeffizienten, entsprechend jenen für das reine Lösungsmittel und für Querdiffusion, bewegten sich zwischen 0,01 und 0,06, die elektrischen Leitfähigkeitszahlen liegen im Vergleich dazu zwischen 0,02 und 0,033; schließlich ergibt sich ein theoretischer Wert von 0,0445 für einen vergleichbaren Dichtebereich.Die entsprechenden Diffusionskoeffizienten für die Diffusion eines gelösten Stoffes durch Holz, das mit einem nichtquellenden Lösungsmittel gesättigt ist, liegen niedriger, weil die Konstanten C _a , C _e und C _c in Gl.(6) Null werden. Sie entfallen ebenso bei der Diffusion von Gasen und nichtquellenden Dämpfen durch Holz. Wird die gesamte Diffusion als freie Dampfdiffusion betrachtet, so erreichen die theoretischen Werte etwa das 30fache der experimentell ermittelten Werte für die Querdiffusion von Kohlendioxyd, allerdings nur das zweifache der experimentellen Werte für die Längsdiffusion. Sofern man sich entschließt, die eben erwähnten Unterschiede gänzlich auf die durch die Tüpfelmembranöffnungen behinderte Diffusion zurückzuführen, so erhält man Koeffizienten der behinderten Diffusion, die 1/40 und 1/30 der freien Diffusion betragen. Dies ist der Tatsache zuzuschreiben, daß viele der in Rechnung gestellten Öffnungen kleiner sind als der angenommene mittlere Durchtrittsquerschnitt. Messungen zur Diffusion des gebundenen Wassers in die Holzsubstanz wurden in der Weise durchgeführt, daß man die Hohlräume des Holzes mit einem leicht schmelzenden Metall füllte, das sich bei der Verfestigung nur sehr wenig ausdehnt. Die erhaltenen Werte schwanken nur wenig zwischen den einzelnen Holzarten und erweisen sich als unabhängig von der Dichte des Holzes, da die E-Werte der Gl. (14) die Dichte in Rechnung stellen. Die Diffusionswerte in Faserrichtung betragen etwa das zweifache jener in Radialrichtung und das dreifache jener in Tagentialrichtung. Die Diffusionskeoffizienten wachsen mit steigender Temperatur proportional zum Dampfdruck des Wassers an. Dies gibt einen Hinweis darauf, daß die Diffusion gebundenen Wassers eher den Charakter einer molekularen Erscheinung hat, die ihrerseits eine Reihe von einfachen molekularen Verbindungsschritten einschließt, als denjenigen der Bewegung einer Flüssigkeitsmasse. Diese Vorgänge besitzen also Ähnlichkeit mit der schon früher beobachteten und geschilderten Diffusion verschiedener gebundener Flüssigkeiten durch Polymere [Bagley, Long 1955]. Unter der Bedingung, daß die Bewegungsgesch windigkeit durch Diffusion gesteuert wird, wachsen die Diffusionskoeffizienten ebenfalls exponentiell mit dem Anstieg des Feuchtigkeitsgehaltes.Alle der möglichen Diffusionswege durch das Holz sind sowohl bei ruhender und dynamischer Diffusion wirksam. Die allgemeine Gleichung (6) wird zur Gl. (17), welche die freie Dampfdiffusion, die behinderte Dampfdiffusion und die Duffusion gebundenen Wassers einschließt. Der Logarithmus des theoretisch errechneten Diffusionskoeffizienten ändert sich im umgekehreten Sinne mit dem reziproken Wert der absoluten Temperature bei einer gegebenen Dichte, was darauf hinweist, daß an dem Vorgang eine konstante Aktivierungsenergie beteiligt ist. Experimentelle Diffusionskoeffizienten, die mit Hilfe des Feuchtigkeitsgefälles, des Fauchtigkeitsgleichgewichts und der Trocknungsgeschwindigkeit errechnet wurden, ergeben Werte, die nur wenig unter den theoretischen Werten liegen, soferndiese auf die gleiche Dichte korrigiert wurden. Korrigiert man ferner die Trocknungstemperturen, und zwar von den Kammertemperaturen auf die tatsächlichen Trocknungstemperaturen, so wird die Übereinstimmung der Werte nochmals verbessert. Die Tatsache, daß die experimentell mit Hilfe der Trocknungsgeschwindigkeit bestimmten Werte gut mit den Feuchtigkeits-Gleichgewichtswerten übereinstimmen, gibt einen deutlichen Hinweis darauf, daß die Messungen der Trocknungsgeschwindigkeit durch die Diffusion bestimmt sind.Die hier angegebenen Beweise zeigen ziemlich klar die Komplexität der Flüssigkeitsbewegung in Holz auf und lassen jene Gebiete erkennen, in denen weitere experimentelle Forschung sinnvoll erscheint.

     

Zur Prüfung vom Holzschutzmitteln gegen die marinen Holzhobrasseln der GattungLimnoria im Laboratorium

Zusammenfassung Die Durchführung von Schußmittelprüfangen gegen Holzschädlinge im Meerwasser unter Laboratoriumsbedingungen wird erörtert und eine Abänderung des von G.Becker und B.Schulze (1950) beschriebenen Verfahrens vorgeschlagen. Durch die Benußung kleinerer Versuchsgefäße und kleinerer Holzproben wird die Wahrscheinlichkeit des Befalls der Klößchen erhöht und der Material- und Arbeitsaufwand verringert. Als Versuchstier wirdLimnoria tripunctata Menzies verwendet, eine als besonders widerstandsfähig gegen Steinkohlenteeröl bekannte Bohrassel-Art.

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Summary The testing of preservatives against marine wood borers under laboratory conditions is discussed. It is proposed to alter the testing method described by G.Becker and B.Schulze in 1950. By the use of smaller test material (dishes and wood blocks) the probability of attack is increased whereas test material and work are diminished.Limnoria tripunctata Menzies, being known as an especially creosote-resistant species of the gribble, is used as test animal.

     

Einfluß der Entblätterung und des Kartoffelkäferfraßes

Zusammenfassung In Mittelböhmen (340 m Seehöhe) und in Südostböhmen (490 m Seehöhe) wurde der Einfluß der Kartoffelpflanzenentblätterung und des Kartoffelkäferfraßes auf die Kartoffelerträge verglichen. Als Voraussetzung der Auswertung wurden Ermittlungen über das Wachstum der Kartoffelbestände in der Vegetationsperiode und über den Einfluß der Entblätterung auf den Knollenertrag angestellt.1. Es wurden beträchtliche Differenzen im Gewicht der Stauden und in der Beziehung zwischen Blattgewicht und Stengelgewicht an verschiedenen Sorten in Mittel- und Südostböhmen festgestellt. Tabelle 1, 2 und Abbildung 1, 2 und 3.2. Der Einfluß einer totalen Entblätterung der Kartoffelpflanze machte sich zu verschiedenen Zeitpunkten der Vegetationsperiode verschiedentlich bemerkbar. Am Anfang dieses Zeitraums war er schwach; dann stieg er an und erreichte den Höchstwert in der Blütezeit, um daraufhin wiederum abzusinken. Das Ausmaß des Einflußrückgangs hangt einerseits von der Kartoffelsorte, andererseits von den im gegebenen Kartoffelbaugebiet vorherrschenden klimatischen Bedingungen ab. 50 %ige Entblätterung hatte bei der Sorte Sperber eine Ertragserhöhung gegenüber der Kontrollpflanze (um 2,9–26,2 %) zur Folge. Einen ähnlichen Befund veröffentlichten in der UdSSRMolotkowskij (1954) undTschigarew (1963).3. Durch Gegenüberstellung des gesamten Blattflächengewichtes einer Staude zu dem Blattgewicht, das der Kartoffelkäfer im Verlauf seiner larvalen Entwicklung verbraucht, wurden Angaben über die Anzahl der Larven gewonnen die erforderlich ist, um zu verschiedenen Zeitpunkten der Vegetationsperiode Kahlfraß zu verursachen (Tab. 4, Abb. 6). In Milttelböhmen waren zur gänzlichen Abtragung der Blattfläche einer Staude im Juni 11–59 Larven, im Juli 64–82 Larven erforderlich; in Südostböhmen waren im Juni 18 bis 54 Larven und im Juli 195–256 Larven erforderlich. Für die Einschätzung das Ausmaßes des Kartoffelkäferfraßes ist der Zeitraum des Larvenvorkommens von Bedeutung, der durch die Temperaturbedingungen beeinflußt wird. Angesichts der Koinzidenz des Vorkommens von Larven des vierten Stadiums und der frühen Entwicklungsphase der Kartoffelpflanze ist der Fraßschaden des Kartoffelkäfers in wärmeren Lagen wesentlich höher, als in den höher gelegenen und kühleren Gebieten, wo die Larven erst gegen Ende Juli oder Anfang August erscheinen. Zu dieser Zeit ist selbst Kahlfraß nur noch von geringfügigem Einfluß auf den Kartoffelertrag.     

Unterschiedliche Wurzelbildung bei Kiefern verschiedener Provenienz

Im Rahmen der im Münchner Waldbauinstitut derchgeführten Wurzeluntersuchungen (Köstler, J. N., 1962) wurde geprüft, ob verschiedene Rassen einer Baumart auch verschiedene Anlagen bei der Wurzelbildung aufweisen. Es war naheliegend, dabei in erster Linie an die Kieferpinus silvestris) zu denken, da für diese Baumart umfangreiche Provenienzversuche vorliegen. Bei der Überprüfung der von München aus leicht erreichbaren und durch die Standortverhältnisse (ungehemmte Wurzelentfaltung) die entsprechenden Voraussetzungen bietenden Flächen wurde die Aufmerksamkeit auf Versuchsflächen in Staatswaldrevieren der Oberpfalz gelenkt.Im Jahre 1936/37 wurden durch das Institut für Forstpflanzenzucht und Samenkunde der Waldsamen-Prüfungsanstalt Eberswalde, unter Leitung von Prof. Dr.W. Schmidt, in den Forstämtern Bodenwöhr und Tirschenreuth mit finanzieller Unterstützung durch das Reichsforstamt ausgedehnte Versuchsflächen für eine große Zahl von Kiefernherkünften aus dem damaligen Reichsgebiet angelegt. Die Versuchsflächen wurden 1948 von der Ministerialforstabteilung des Bayerischen Staatsministeriums für Ernährung, Landwirtschaft und Forsten dem Institut für Forstsamenkunde und Pflanzenzüchtung unter Leitung von Prof. Dr.E. Rohmeder übertragen. Sie werden von diesem Institut seitdem betreut. Aus der großen Zahl von Provenienzen wurden vier als in der Wuchsentwicklung deutlich differenziert fü die Wurzelgrabungen ausgewählt.Ein analoger Provenienzversuch wurde 1936 auch im württ. Forstamt Schussenried angelegt. Die mit Unterstützung der Baden-Württembergischen Forstlichen Versuchs- und Forschungsanstalt 1962 durchgeführten Grabungen führten zu dem wertvollen Aufschluß, daß die dortigen Bodenverhältnisse Unterschiede in der Bewurzelung verschiedener Kiefernrassen überdecken.Für die Mithilfe darf der Oberforstdirektion Regesburg sowie den örtlichen Forstämtern und dem Institut für Forstsamenkunde und Pflanzenzüchtung gedankt werden. In gleicher Weise wird der Baden-Württembergischen Forstlichen Versuchsanstalt (Herrn LandforstmeisterHausser) ergebenst gedankt. J. N. Köstler      

Wuchsleistungen von Kiefernbest?nden auf Meliorierungsfl?chen nach den Bodenw?hrer Verfahren

Vorbemerkung Anläßlich der Forstvereinstagung im September 1961 in Regensburg sollten vom Waldbaureferat der Oberforstdirektion Ergebnisse von den ältesten Meliorationsflächen in der Oberpfalz mitgeteilt werden. Da weder waldbauliche noch ertragskundliche Untersuchungen aus neuerer Zeit vorlagen, wurden die ältesten Meliorationsflächen aufgesucht und an Hand von Stammanalysen der Wachstumsverlauf im Verhältnis zu nichtmeliorierten, überwiegend aus Naturverjüngung hervorgegangenen Beständen dargestellt (Hochtanner, 1961: Waldbauliche Sorgen in der Oberpfalz. Jahresbericht des Bayer. Forstvereins 1960/61). Die Ergebnisse waren so überraschend, daß im Herbst 1962 die Aufnahmen erweitert und ergänzt wurden. Die Arbeit duldete keinen Aufschub, da das Kerngebiet, in dem die meisten Aufnahmeflächen liegen, der ungestörten und geregelten forstwirtschaftlichen Nutzung entzogen werden soll.Bei den Außenarbeiten und der statistischen Auswertung hat ForstmeisterR. Maier mitgeholfen; die graphischen Darstellungen wurden vom Zeichner der Oberforstdirektion,W. Gahr, gefertigt, die Abbildung 16 in bewährter Weise vonM. Wolf als Schaubild der Natur nachgezeichnet. Die Photos hat ForstmeisterJ. Kollmannsberger aufgenommen. Allen Beteiligten wird nochmals herzlichst gedankt. Leider konnte von den zahlreichen Zeichnungen, Tabellen und Übersichten aus redaktionellen Gründen nur ein kleiner Teil in die Veröffentlichung übernommen werden.     

Laminar sorption and swelling theory for wood and cellulose

Summary The known requirements for the sorption and swelling of wood are reviewed. These are shown to be compatible, in the case of softwoods, with the following simplified model. The fibers are continuous with either rectangular or circular cross sections and lumen of the same shape with a constant size. The fiber walls consist of concentric lamina made up of small repeating units 100 Å by 100 Å, consisting of a microcrystalline core surrounded by an amorphous sheath. All sorption and swelling occurs at the surfaces of or within the amorphous sheath. The major portion of the sorption and swelling is inter-laminar with just sufficient intra-laminar sorption and swelling to avoid laminar distortion. Calculations give the generally accepted internal sorption surface for water of about 200 square meters per gram. The portion of the total sorption that is intra-laminar varies from 5 ... 20 percent in going from wood with a specific gravity of 0.3 ... 1.0. Thickness of sorption in water molecules per sorption site vary from 6.1 ... 4.9 for inter-laminar sorption and 0.35 ... 1.35 for intra-laminar sorption in going from wood with a specific gravity of 0.3 to one of 1.0. Similar values are obtained from experimental swelling data where lumen cross sections change. Similar calculations for super swelling of wood and pulps show that laminar separations may become sufficiently great to be microscopically visible. The calculations show that bound water fiber saturation points for wood normally fall in the range of 25 ... 40 percent. Super swollen wood, chemically isolated fibers and beaten fibers may as a result of reduced restraints have fiber saturation points greater than 150 percent. The latter are attributed to dispersion or diffusion forces rather than the conventional bound water forces of hydrogen bonding for intact wood.

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Zusammenfassung Die bekannten Bedingungen für die Sorption und Quellung von Holz werden erörtert. Sie sind auf Nadelholz unter Anwendung des folgenden, vereinfachten Modells anwendbar. Die Fasern sind durchgehend und haben rechteckigen oder kreisförmigen Querschnitt, mit Zellhohlräumen gleicher Form und konstanter Größe. Die Faserwände bestehen aus konzentrisch angeordneten Schichten, die wiederum aus kleinen, sich wiederholenden 100 ×100 großen Einheiten zusammengesetzt sind; diese wiederum bestehen aus einem mikrokristallinen Kern, umgeben von einer amorphen Auflagerung. Alle Sorptions- und Quellungsvorgänge finden an der Oberfläche oder innerhalb dieser amorphen Auflagerung statt; sie spielen sich in der Hauptsache in der Schicht selbst ab (inter-laminar), jedoch findet genügend Zwischenschicht-Sorption und-Quellung (intra-laminar) statt, um Verformungen der Schichten zu vermeiden. Durch Berechnung erhält man die allgemein anerkannte Größe der inneren Sorptionsfläche für Wasser von etwa 200 m²/g. Der Anteil der intra-laminaren Sorption an der Gesamtsorption schwankt zwischen 5 und 20% bei Holz mit Rohdichten von 0.3 bis 1.0. Die Schichtdicke der sorbierten Wassermoleküle je Sorptionsstelle liegt für inter-laminare Sorption zwischen 6.1 und 4.9, und für intra-laminare Sorption zwischen 0.35 und 1.35 bei Holz mit Rohdichten zwischen 0.3 bis 1.0. Ähnliche Werte ergaben sich aus experimentell ermittelten Quellungsdaten bei Zellhohlräumen mit sich änderndem Querschnitt. Vergleichbare Berechnungen der Super-Quellung des Holzes und des Zellstoffes zeigen, daß laminare Abtrennungen so groß werden können, daß sie mikroskopisch sichtbar werden. Sie zeigen ferner, daß die Fasersättigungspunkte bei gebundenem Wasser meist zwischen 25 und 40% liegen. Extrem gequollenes Holz, chemisch herausgelöste und gemahlene Fasern können aufgrund verringerter Behinderung Fasersättigungspunkte über 150% erreichen. Diese letztere Erscheinung ist eher den Dispersions- oder Diffusionskräften zuzuschreiben als den Kräften aus Wasserstoffbrücken des gebundenen Wassers im intakten Holz.

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Paper No. 2743 of the Journal Series of the N. C. State University Agricultural Experiment Station, Raleigh, North Carolina.

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Anselme Payen award paper of the Cellulose, Wood and Fiber Div., Am. Chem. Soc. presented at their 156th National Meeting in Atlantic City, New Jersey, September, 1968.     

Das Problem der Verwendung chemischer Schädlingsbekämpfungsmittel

Zusammenfassung Die Technisierung der Landwirtschaft und der Einsatz immer neuer chemischer Mittel in immer größerem Umfange zur Steigerung der Erträgnisse und Bewahrung der Ernte vor Verlusten sind, so bedauerlich dies auch aus vielen Gründen sein mag, nicht aufzuhalten.Über die Verantwortung und Verpflichtung aller Beteiligten, alles für den Schutz der mit der Anwendung der chemischen Schädlingsbekämpfungsmittel beschäftigten Menschen und der Masse der Konsumenten zu tun, kann kein Zweifel bestehen.Notwendig ist eine Umstellung im Denken vieler in der Praxis Tätigen, vor allem im Sinne einer Anerkennung der Eigenverantwortung für die eigene Gesundheit und die des Mitmenschen.Die Bearbeitung der vordringlichen Aufgaben und die Lösung der wichtigsten Fragen steht und fällt mit der Bereitstellung größerer Mittel für eigens zu errichtende Untersuchungsstellen, wobei die amerikanischen Verhältnisse in gewissem Umfange als Muster dienen können. Die Dringlichkeit und der Umfang der Probleme lassen eine oberflächliche und zweitrangige Bearbeitung unzweckmäßig erscheinen. Auf dem Gebiet der Gesunderhaltung der Bevölkerung gibt es wohl kaum eine wichtigere Aufgabe als die Bearbeitung der hier umrissenen Fragen.     

?kologische und waldbauliche Beobachtungen und Untersuchungen an Larix leptolepis Gord. in ihrer Heimat

Während der Sommermonate 1960 konnte der Verfasser die Wälder Japans besuchen und besonders jene Waldgesellschaften studieren, an denen Larix leptolepis beteiligt ist. Die großzügige Unterstützung der Deutschen Forschungsgemeinschaft ermöglichte die Reise; dafür sei geziemend gedankt. Die unterschiedlichen Standorte, die von der Japanlärche besiedelt werden, die mannigfaltigen Vergesellschaftungen, in denen sie vorkommt und die Verschiedenheiten der Ausformung und Leistung, die sie auszeichnen, ließen es erwünscht erscheinen, eine Reihe von Beständen aufzunchmen und zu analysieren.T. Hurukoshi führte diese mühevolle Aufgabe in den unerschlossenen Wäldern des Fuefuki-Tales und am Fuji-yama durch. Ohne seine bereitwillige und ausgezeichnete Mitarbeit wäre das Vorhaben nicht gelungen. Ihm sei aufrichtig und herzlich gedankt. Die Forstverwaltung der Präfektur Yamanashi förderte die Untersuchungen dankenswerterweise in jeder Beziehung. Des weiteren halfen zum Gelingen der ArbeitM. Ohmasa, o. Professor für Waldbau an der Universität Tokyo,S. Matsuo, Chief Liaison Branch der Staatsforstverwaltung, undK. Takahashi, Leiter des Waldbaureferates der Forstverwaltung der Präfektur Yamanashi, durch ihr reiches Wissen, ihren freundlichen Rat und ihre unermüdliche Betreuung. Auch ihnen sei vielmals Dank gesagt.Dem Umfang der Arbeit waren von vornherein Grenzen gesetzt, die sich aus der Kürze der verfügbaren Zeit und den vielfältigen Schwierigkeiten von Waldbesichtigungen und -aufnahmen in einem zerrissenen Bergland mit Monsumklima zwangsläufig ergaben. Das Ziel konnte daher nur sein, die japanischen Untersuchungen über die Baumart auszuwerten und ihre Ergebnisse durch eigene Beobachtungen und Aufnahmen abzurunden und zu ergänzen, um so einen Beitrag zum Verständnis der Ökologie und des waldbaulichen Verhaltens der Larix leptolepis zu leisten. Dies erscheint um so lohnender und dringlicher, als die Kenntnisse über diese Fragen bei uns erstaunlich gering blieben, obwohl die Bedeutung der Baumart im mitteleuropäischen Waldbau steigt, wie sich an ihrem zunehmenden Anbau abzeichnet.     

Neuere Untersuchungen über die Fritfliege (Oscinella frit L.)

Zusammenfassung Die Zellulose-Pektin-Einlagerung in Jungpflanzen (Dorfschmid 3) sowie der Rohrzuckergehalt der Körner (Scheibe 7) ist zwischen den Sorten unterschiedlich. Obgleich im allgemeinen mit steigender Einlagerung von Zellulose und Pektinen bzw. Rohrzucker eine abnehmende Anfälligkeit gegen den Befall durch Fritfliegen festzustellen und zu bestätigen war, so kann weder die eine noch die andere Eigenschaft isoliert als Resistenzfaktor gelten. Diese stark schwankenden Eigenschaften der Sorten können nur im gesamten Beziehungsgefüge endogener und exogener Faktoren betrachtet werden, da eine rasche Jugendentwicklung der Pflanzen aus dem optimalen Zusammenspiel aller wirksamen Faktoren resultiert. Bei korrelativer Answertung des Wuchsvermögens mit einigen Faktoren wird nachgewiesen, daß die Anpassungsfähigkeit der Hafersorten an die Umweltbedingungen im Hinblick auf den Befall durch die Fritfliegen bestimmend ist. Die Beobachtungen früherer Antoren, daß das 2- bis 4-Blattstadium bei der Eiablage bevorzugt wird (Blunck undLudewig 1), konnten wir nicht bestätigen. Der Befall des Keimblattstadiums, der unter ungünstigen Verhältnissen zum Absterben der Pflanzen führt, kann erheblich sein. Mehrfache Eiablagen an ein und demselben Trieb kommen bei. Getreide selten vor. Die Larven entwickeln sich im gleichen Trieb und wandern nur bei Nahrungsmangel (vorzeitiges Absterben der befallenen Triebe) in benachbarte — geeignete — Triebe über.Im Gebiet von Halle kommt am Mais nebenOscinella frit L. vereinzelt auchOscinella trochanterata Collin vor. Nach unseren Untersuchungen und Beobachtungen in Hohenthurm bei Halle überwintert der Schädling im Gegensatz zu manchen Gebieten nur als Larve, und zwar vorwiegend im II. und III. Stadium. Die den Larven von manchen Autoren zugesprochene Frostwiderstandsfähigkeit wird in schneearmen Gebieten und Wintern bedeutend herabgesetzt, so daß die Mortalitätsquote 25% und mehr betragen kann.Die phänologischen Untersuchungen in Hohenthurm sowie die Ergebnisse der Beobachtungen zur Entwicklungsbiologie des Schädlings haben ergeben, daß von Ende April ab in den Sommermonaten laufend eiablagefähige Fliegen vorhanden sind, wie es von manchen Autoren bereits für andere Gebiete ermittelt wurde. Im allgemeinen treten im Gebiete von Halle 3 Höhepunkte auf, die man als Generationen auffassen darf. Ihre Gipfel schwanken je nach den Witterungsbedingungen bis zu 14 Tagen.Im Jahre 1954 stellten wir in Hohenthurm an Hafer Exemplare vonElachiptera cornuta Fall. fest, die mit der Fritfliege verwandt ist und in die Familie derChloropidae sowie UnterfamilieOscinosominae gehört. Dieser Schädling verursacht das gleiche Schadbild wieOscinella frit. L.Mein Dank gilt für umfangreiche Hilfe bei den Bonitierungen meiner Frau Ruth und Tochter Sieglinde.     

Thiodan,ein Fraß- und Kontaktinsektizid

Zusammenfassung 1. Die Fraßgiftwirkung von Thiodan ist fürP. americana undL. decemlineata größer als die Kontaktgiftwirkung.2. Die Wirksamkeit von Thiodan ist 5–30 mal größer als die von Hostatox, je nachdem wie es appliziert und welches Versuchstier verwandt wird.3. Die Wirkungsgeschwindigkeit — bis zum Eintritt erster sichtbarer Vergiftungssymptome — ist bei Thiodan wesentlich größer als bei Hostatox.4. Die Wirksamkeit des Insektizides ist bei hohen und niederen Temperaturen dieselbe, allerdings ist die Wirkungsgeschwindigkeit bei tieferen Temperaturen geringer.Diese Arbeit wurde mit der freundlichen Unterstützung der Farbwerke Hoechst A.G. vorm. Meister Lucius und Brüning, Forschungsabteilung für Pflanzenschutz, durchgeführt.     

Longitudinal shrinkage of wood — Part II: The relation between Longitudinal shrinkage and structure

Summary Models put forward by Preston and Kelsey to represent the longitudinal shrinkage of wood have been extended to take into account shearing stresses between microfibrils and between fibres. Mathematical relationships have been developed and previous models shown to be approximations to that developed here.The suitability of the model from various points of view and the variations in the model parameters with changing moisture content are discussed.The effect of the cross-cutting of the fibres occurring in thin microtomed sections, the effect of delignification and the incidence of an anomalous hysteresis are also discussed.Curves are given for the parameters of the models developed and these are discussed in the light of the results reported in Part I of this paper.It is concluded that the non-linearity observed in the longitudinal shrinkage moisture content relationship is due to the development of restraint against slipping of the chain molecules along one another and that this restraint is caused by increasing inter-chain molecular bonding with decreasing moisture content. It is also suggested that the irreversible interfibrillar shearing strain is a cause of the hysteresis.

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Zusammenfassung Die von Preston und Kelsey entworfenen Modelle zur Darstellung der Längsschwindung von Holz wurden von den Verfassern erweitert und zwar im Hinblick auf Scherspannungen zwischen Mikrofibrillen und zwischen Fasern. Es wurden mathematische Beziehungen aufgestellt und gezeigt, daß früher entwickelte Modelle dem hier entworfenen angenähert entsprechen. sprechen.Die Eignung des Modells wird von verschiedenen Gesichtspunkten aus beleuchtet und die Anderungen der Modellparameter bei wechselndem Feuchtigkeitsgehalt werden erörtert. Der Einfluß des Querschneidens der Fasern beim Mikrotomschnitt, der Einfluß der Delignifizierung und das Auftreten einer anomalen Hysterese werden besprochen.Die Parameter der entwickelten Modelle sind als Kurven dargestellt; diese werden unter Berücksichtigung der in der ersten Mitteilung veröffentlichten Ergebnisse erörtert.Als Schlußfolgerung ergibt sich, daß die Nichtlinearität, die in der Beziehung zwischen Längsschwindung und Feuchtigkeitsgehalt beobachtet wurde auf die Entwicklung eines gewissen Widerstandes gegen das gegenseitige Gleiten der Kettenmoleküle zurückkzuführen ist, und daß dieser Widerstand durch eine Zunahme der zwischen den Ketten bestehenden Molekularverbindungen bei abnehmendem Feuchtigkeitsgehalt verursacht wird.Ebenso wird vorgeschlagen, die irreversible Scherverformung zwischen den Fibrillen als Ursache für die Hysterese anzusehen.

     

Longitudinal shrinkage of wood — Part I: Longitudinal shrinkage of thin sections

Summary The possibility of using microtomed longitudinal sections of wood for the study of longitudinal shrinkage has been investigated using hoop pine (Araucaria cunninghamii Ait.). Cutting of the sections was shown to distort them and to affect their subsequent shrinkage. However, by increasing the inclination angle of the microtome knife, sections could be cut without change in longitudinal dimensions. The longitudinal shrinkage behaviour of such sections more than 80 m thick was little different from that of thicker sawn specimens.Measurements of longitudinal shrinkage using this technique showed that very thin sections (40 m) had greater longitudinal shrinkage than sawn wood. Partial delignification with sodium chlorite also increased longitudinal shrinkage. The longitudinal shrinkage was reproducible over successive cycles of moisture content change but not reversible, the length of a specimen at a given moisture content being less during desorption than at the same moisture content during adsorption. It is considered likely that the longitudinal shrinkage of wood is markedly affected by stresses which develop within the cell wall as the wood dries.

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Zusammenfassung Die Möglichkeit, Mikrotom-Längsschnitte zur Prüfung der Längsschwindung zu verwenden, wurde an Hoop Pine (Araucaria cunninghamii Ait.) geprüft. Dabei zeigte sich, daß die Längsschnitte beim Schneiden verschoben werden, was die nachfolgende Schwindung beeinflußt. Nachdem der Schnittwinkel des Mikrotommessers vergrößert worden war, konnten die Schnitte ohne Veränderung der Längsabmessungen abgetrennt werden. Das Längsschwindungs-Verhalten solcher Schnitte von über 80 m Dicke unterschied sich nur wenig von demjenigen dickerer, gesägter Proben.Messungen der Längsschwindung mit Hilfe des beschriebenen Verfahrens zeigten, daß sehr dünne Schnitte (40 m) eine größere Längsschwindung aufweisen als gesägte Schnitte. Die teilweise Delignifizierung mit Natrium Chlorit erhöhte ebenfalls die Längsschwindung. Die Längsschwindung blieb während aufeinanderfolgender zyklischer Feuchtigkeitsänderungen reproduzierbar, war aber nicht umkehrbar. Die Länge einer Probe war, bei gleichem Feuchtigkeitsgehalt während der Desorption geringer als während der Adsorption. Es darf als wahrscheinlich angesehen werden, daß die Längsschwindung des Holzes deutlich durch Spannungen beeinflußt wird, die sich beim Trocknen des Holzes innerhalb der Zellwand entwickeln.

     

The frictional behaviour of wood

Summary The work described was primarily concerned with determining the more important variables affecting friction between wood and steel, but friction between wood and non-ferrous materials including wood itself was also investigated briefly. Deviations from the classical laws of friction were of interest, the most significant being variation of friction coefficient with sliding speed. With an increase in sliding speed up to 4 m/sec the curves for highly polished steel showed undulations, but with unpolished surfaces there was a monotonic reduction, somewhat greater in wet wood than dry. Other important factors, interacting with sliding speed, were steel roughness and wood moisture content. Effects of load, nominal contact area and fibre direction were minor. The results appear to be adequately explained in terms of adhesion and lubrication.A world wide selection of species was tested, and it appears that the nature and amount of extractives in most woods is such that they have similar friction coefficients except on very smooth steel, and only a few greasy species, have significantly lower coefficients. For most air-dry wood in contact with unpolished steel, the coefficient decreases from a static value about 0.65 to a value about 0.4 at 4 m/sec. For wet wood, the corresponding values are about 0.7 and 0.15.Coefficients of friction between wood and wood were similar to those between wood and rough steel, and those between wood and other materials varied in a manner which may be related to strength of adhesion.

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Zusammenfassung Die ursprüngliche Zielsetzung der Arbeit, die Untersuchung der wesentlichen Einflußgrößen auf die Reibung zwischen Holz und Stahl wurde durch Einbeziehung von Nichteisen-Metallen und der Reibung zwischen Holz und Holz erwitert. Als bemerkenswert stellten sich die Abweichungen von den klassischen Reibungsgesetzen heraus, am auffallendsten die Änderung der Reibung mit der Vorschubgeschwindigkeit. Beim Anstieg der Vorschubgeschwindigkeit bis zu 4 m/s zeigten die Kurven für hochglanzpolierten Stahl Unstetigkeiten, während bei unpoliertem Stahl ein gleichförmiger Abfall eintrat, der bei nassem Holz etwas größer war als bei trockenem. Weitere wichtige Einflußgrößen waren Stahlart und Holzfeuchtigkeit. Die Wirkungen von Normaldruck, Kontaktfläche und Faserrichtung waren von untergeordneter Bedeutung. Die erzielten Ergebnisse lassen sich in etwa gleicher Weise durch Begriffe aus den Gebieten der Adhäsion oder der Schmierung beschreiben.Es wurde angestrebt, möglichst alle wichtigen Holzarten der Welt zu erfassen. Man kann sagen, daß die Inhaltsstoffe der meisten Hölzer nach Art und Menge zu ziemlich ähnlichen Reibungskoeffizienten führen, ausgenommen bei sehr glatten Stahlarten. Nur wenige fetthaltige Holzarten weisen deutlich niedrigere Reibungskoeffizienten auf. Für lufttrockenes Holz und unpolierten Stahl fällt der Koeffizient von 0,65 für Haftreibung auf 0,40 für gleitende Reibung bei 4 m/s Vorschubgeschwindigkeit. Bei nassem Holz lauten die entsprechenden Werte 0,70 und 0,15. Die Reibungskoeffizienten zwischen Holz und Holz waren ähnlich denen zwischen Holz und rauhem Stahl; diejenigen zwischen Holz und anderen Materialien variierten so, daß ein Zusammenhang mit den Adhäsionskräften anzunehmen ist.