Hypothesis on the role of cell wall structure in differential transverse shrinkage of wood

Английский. Cell wall thickness under dry and wet conditions and the cellulose fibril arrangement on transverse-fracture surfaces of the S2 layer of the tangential and radial walls of Scots pine tracheids were examined using SEM images and ESEM images, respectively. A hypothesis for explaining the anisotropic transverse shrinkage of wood was proposed based on the test results and statistical analysis. A simplified model of a tracheid's cross-section was drawn for calculating the differential transverse shrinkage. Results of this study indicate that the radial cell wall of Scots pine latewood is about 25 percent thicker than the tangential wall. Earlywood does not show such a difference. Furthermore, there is a significant tendency of a preferential orientation (i.e. packing density) of the fibrils on the tangential and radial walls in the overall tangential direction. Despite some phenomena of the cell wall structure not yet clearly understood, this might explain the anisotropic transverse shrinkage of wood to a major extent.

Немецкий. Es wurden die Zellwanddicken unter feuchten und trockenen Bedingungen und die Anordnung der Cellulosefibrillen der S2-Schicht auf Querbruchflaechen der radialen und tangentialen Zellwaende von Kiefernsplintholz mit FE-SEM- und FE-ESEM-Mikroskopen untersucht. Auf der Basis der Messresultate und ihrer statistischen Auswertung wird eine Hypothese zur Erklaerung der anisotropen Schwindung quer zur Faser aufgestellt. Dazu wird ein vereinfachtes Modell des Tracheidenquerschnitts entwickelt, mit dem die unterschiedliche radiale und tangentiale Schwindung abgeschaetzt wird. Entsprechend den Messresultaten sind die radialen Zellwaende von Kiefernsplintholz durchschnittlich rd. 25% dicker als die tangentialen, waehrend Fruehholzzellen diesen Unterschied nicht zeigen. Tendenziell sind die Fibrillen der S2-Schicht auf radialen und tangentialen Querflaechen von Frueh- und Spaetholz in einer tangentialen Vorzugsrichtung agglomeriert bzw. ist ihre Packungsdichte tangential groesser als radial. Zwar sind einige Phaenomene der Zellwandstruktur noch ungeklaert, doch kann diese Fibrillenanordnung der S2-Schicht die Schwindungsanisotropie quer zur Faser zu einem Grossteil erklaeren.