Band 65 "] Correns und Schott , Einflug des Trocknens 203 Heft 2 (1933)3

Korngr6ge gr6ber werden, als es die frischen, bergfeuchten Tone sind, und zwar erscheinen die Tone um so gr~ber, je st~irker sie getrocknet wur- den. Bei den verschiedenen Wasserabbauver- suchen gibt der gr6bere Diluvialton stfirker Was- ser ab als der bedeutend feinere Terti~irton. Die verschiedenartig getrockneten Proben des Ter- ti~irtons und des Diluvialtons werden nach einer Wasseraufnahme yon 200 Tagen wieder ent- w~issert und auf ihre Korngr6genverteilung untersucht. Durch die 200t~igige Behand- lung mit Wasser hat der Terti~irton Wasser auf- genommen, das dutch Trocknen bei 1050 C nicht wieder h'erausgeht; er ist gr0ber geworden und gibt daher bei den verschiedenen Entw~isserungs- arten st~irker Wasser ab als der unbehandelte frische Ton. Der Diluvialton yon Papendorf ist dagegen durch diese Behandlung feiner als der frische Ton geworden und gibt dementsprechend weniger Wasser ab.

Das gegensfitzliche Verhalten dieser Tone wird durch ihre verschiedenartige Zusammen- setzung erklfirt. Bei dem fiuBerst feinkOrnigen, vorwiegend aus Produkten der chemischen Ver- witterung bestehenden Terti~rton haben die kolloiden Verwitterungssilikate Wasser aufge- nommen, das durch das Trocknen bei 105~ nicht wieder herausgeht. Mit dieser irreversiblen Wasseraufnahme h~ngt wohl die KornvergrObe- rung dieses Tones zusammen. Der vor allem aus unverwitterten Mineralbruchstficken zusam- mengesetzte, grObere Diluvialton ist durch die 200tfigige Wasseraufnahme weiter verwittert und dadurch feiner geworden als der frische unbe- handelte Ton.

Der Notgemeinschaft der Deutschen Wissen- schaft danken wir ffir die Unterstfitzung unserer Untersuchungen.

Mikrophotographische Quel lungsuntersuchungen von Fichten- und Buchenho lz an Mikrotomschnitten im durchfal lenden Licht und an

Holzkl~tzchen im auffal lenden Licht. Von 17t, r. B e i s e r . ( IEingegangen a m 20. Juli 1933.)

(Mit te i lung aus dem Holz forschungs - Ins t i tu t der Forst l ichen Hochschule E b e r s w a l d e . )

T h e o r e t i s c h e r Teil. Es wurden bisher die Quellungen yon Holz

beim Behandeln mit Luft yon verschiedenem Wasserdampfgehalt, mit flfissigem Wasser und verschiedenen Elektrolytl0sungen durch die Vo- lumenzunahme und die Ausdehnung in der tan- gentialen und radialen Richtung makroskopisch gemessenl). Durch diese rein ~iuBerlichen Quel- lungserscheinungen konnte man jedoch in die inneren Quellungsvorg~nge des Holzes keinen Einblick gewinnen, und es wurde daher die Quellung yon 10--15# dicken Querschnitten dutch mikrophotographische Aufnahmen fest- gehalten. Es bestand d ie MOglichkeit, dab gleichzeitig mit der ~uBeren Quellung in den drei anatomischen Hauptrichtungen eine innere Quel- lung (Verquellung) stattfindet, die eine Abnahme der Zellumina bzw. des Porenvolumens zur Folge hat. Die Berechnung des Porenvolumens vor und nach der Quellung mit Wasser, l proz. Natronlauge und lproz, schwefliger Sfiure setzt die genaue Ermittlung des Fasers~ttigungs-

1) Schwalbe und Beiser, Die Quellung von Holz durch Wasser und w~isserige L6sungen. Wird an anderer Stelle verSffentlicht.

punktes und des spez. Gewichtes der Holzsub- stanz voraus, welch letzteres im Durchschnitt 1,56 betrfigt.

Unter dem Fasersfittigungspunkt versteht man denjenigen Zustand des Holzes, bei dem durch die Aufnahme des Quellungswassers das Maximum der Quellung der Zellw~nde erreicht wird, ohne dab etwa schon die Kapillaren mit Wasser geffillt w~ren. Die Methode zur Bestim- mung des Fasers~tfigungspunktes, nach der eine geringe Abnahme bzw. Zunahme des Poren- volumens nach der Quellung ermittelt wurde, lieferte jedoch infolge einzelner mit nicht ge- nfigender Genauigkeit bestimmbarer Faktoren keine Gewfihr ffir einwandfreie Resultate2).

Die Quellungen an 10--15/~ dicken Quer- schnitten wurden mit feuchter Luft, deren relativer Feuchtigkeitsgehalt 96Proz. betrug, dest. Wasser, 0,1proz. schwefliger Sfiure und 0,1proz. Natronlauge ausgeffihrt. Wie aus den Aufnahmen ersichtlich ist, findet eine Verdickung der Zellw~nde und eine in der GrOBe voneinander abweichende Ausdehnung derselben in tangen- tialer und radialer Richtung start, mit der auch

2) A. a. O.

204 Beiser, Mikrophotographische Quellungsuntersuchungen [- Kolloid- k Z e i t s c h r i t t

eine Vergr013erung der Zellumina in beiden Richtungen verbunden ist. Die gr0gte Erweite- rung des Zellumens findet in tier tangentialen Richtung statt und die vor der Quellung ~lurch die Zellwfinde gebildeten stumpfen Winkel des Frfihholzes, welche in der tangentialen Rich- tung liegen, gehen nach tier Quellung in spitzere fiber. Dieses Konstruktionsprinzip begtinstigt offenbar die tangentiale Ausdehnung.

Gegen die an Mikrotomschnitten vorgenom- menen Quellungsuntersuchungen kannte der Ein- wand erhoben werden, dag die Ergebnisse dem wirklichen Quellungsverlauf in gr0ger dimen- sionierten Holzstacken, z.B. in Brettern oder im Stammst/ick, nicht entsprechen. Diese Ver- mutung best~tigte sieh durch die mit gr0ger dimensionierten Holzstackchen im Auflicht er- haltenen Ergebnisse. Ein Mikrotomschnitt mit einer Oberfl/iche von 5 qmm und einer Dicke yon 15--20# stellt nur einen kleinen Ausschnitt aus dem gesamten Holzk0rper dar, und vielleicht urspr/inglich vorhandene, teilweise dutch ent- gegengesetzt wirkende Krfifte ausgeglichene Span- nungen wurden dadurch aufgehoben. Ebenso werden Spannungen, die durch verschieden stark quellende Zellwfinde (Fr~ih- bzw. Sp~itholz) verursacht werden, bei Mikrotomschnitten nicht in Erscheinung treten, und augerdem wird die tangentiale und radiale Ausdehnung durch be- nachbarte gr0gere Zellgruppen, die ein unter- schiedliches QuellungsvermOgen besitzen, nicht beeinflugt. Es ist anzunehmen, daf5 die mit dem neuen Zeiss-Auflichtger~it (Epilampe8) unter- suchten Quellungen an Holzstfickchen, deren Mage aus der beigeffigten Zeichnung (Fig. 1) ersichtlieh sind, auch den Quellungsvorgang gr0gerer Holzstticke in Form yon Brettern oder Stammstficken veranschaulichen.

Es wurde zunfichst die Quellung an Frah- und Sp/itholz mit dest. Wasser an sehr glatt

E t i

Fig. 1.

b

geschnittenen Fichtenholz-Hirnfl~chen im Auf- licht untersucht. Vergleicht man die tangentiale und die radiale Frfihholz-Ausdehnung nach der Quellung einerseits yon Mikrotomschnitten, an- derseits yon Holzstfickchen, so liegen die ent- sprechenden Quellungswerte der Holzstacke bis zu einigen Prozent niedriger und zeigen auch eine Ubereinstimmung mit den makroskopisch ge- messenen Ausdehnungen. Die tangentiale und radiale Ausdehnung yon Spfitholz mit sehr dick- wandigen Zellw/inden und kleinen Zellumina liegt um einige Prozent hOher als die entsprechende Frfihholz-Quellung. Je nach dem prozentualen Anteil yon Spfitholz und der Dicke der Zell- wfinde besteht kein Quellungsunterschied mehr zwischen den beiden sonst voneinander abweichen- den Ausdehnungen in den beiden Richtungen.

Die Beobachtungen, die sich bei diesen Untersuchungen an einzelnen Jahresringen er- gaben, Wurden auch dutch makroskopisehe Mes- sungen bestfitigt und das Verh~ltnis der radialen Quellung zur Tangential-Quellung in Abh~ingig- keit vom spez. Gewicht yon M0rath a) fiber- sichtlich in einer Tabelle f/Jr Nadel- und Laub- h01zer zusammengestellt. Wfihrend, wie aus den zahlreichen Messungen hervorgeht, in tangentialer Richtung allgemein eine Ausdehnung sowohl des Frfih- als auch des Sp~tholzes stattfindet, zeigte sehr weitlumiges Fr~ihholz oft gar keine Aus- dehnung in radialer Richtung oder sogar eine geringe Abnahme. Zur Erklfirung dieser Ur- sache mug angenommen werden, dag die dfinn- wandigen Zellen des Fr/ihholzes durch die be- nachbarten dickwandigen Zellen des Sp~tholzes in der radialen Ausdehnung behindert bzw. zusammengedrfickt werden. Diesem radialen Druck k0nnen die Fr~ihholzzellen in tangentialer Richtung unbehindert ausweichen, begfinstigt durch die bereits erw~hnte Winkelkonstruktion dieser Zellen und augerdem werden wohl auch

die benachbarten stark quellenden Spfitholzzel- len die tangentiale Aus- dehnung begfinstigen. Wfihrend die einzelnen Zellumina yon Frfih- und Sp/itholz sich nach der Quellung in tangentialer Richtung ausdehnen, verfindern sich die Frfih-

Hirnschnitt fflr die Quellungsmessung im Auflicht. Ntihere Erkl/irung der Figur siehe Abschnitt B.

s) M6rath, Studien fiber die hygroskopischen Eigenschaften und die H~irte der H61zer, Heft 1, S. 12 u. 14 (1932).

Band 6S -I Beiser, Mikrophotographische Quellungsuntersuchungen 205 Heft 2 (1933)J

holzzellen in radialer Richtung oft gar nicht oder zeigen nur eine sehr geringe Ausdehnung, w~ihrend Sp~itholzzellen unver/indert bleiben oder sogar eine geringe Abnahme aufweisen. Be- rficksichtigt man jedoch die tangentiale Aus- dehnung der Zellumina yon Frfih- und Sp~itholz, so kommt man zu dem Ergebnis, dab im Gegen- satz zu der Annahme von MOrath 4) bei Fichten- holz eine Abnahme der Zellumina nicht start- finder, sondern sogar eine Zunahme zu verzeich- hen ist. Der morphologische Bau der Zelle wfirde auch gegen eine wesentliche Abnahme der ein- zelnen Zellumina nach der Quellung sprechen, denn eine solche h~itte Substanzverschiebungen, verbunden mit einer betr~ichtlichen Formver- ~inderung der Zelle, zur Folge.

AnschlieBend wurde auch die Ver~inderung der Buchenholzgef/il3e nach der Quellung an Hirnholzfl~ichen untersucht, wie dies bei Fichten- holz geschehen ist. Die Gef~iBe dehnen sich in tangentialer Richtung st/irker aus als in radialer und die prozentualen f f r die tangentiale Aus- dehnung gefundenen Werte streuen infolge der verschieden stark quellenden Zellgruppen, welche die Gef/il3e umgeben, yon 2,9--20 Proz., w/ihrend die radiale Ausdehnung zwischen 0 und 5 Proz. liegt.

Diese E rgebn i s se zeigen in e i n d e u t i - ger Weise, dag nur die an Ho lz s t t t ckchen im A u f l i c h t u n t e r s u c h t e n Que l lungen dem w i r k l i c h e n Q u e l l u n g s v o r g a n g ent- sp rechen , w~ihrend U n t e r s u c h u n g e n an M i k r o t o m s c h n i t t e n aus den oben er- w/ ihn ten O r f i n d e n k e i n w a h r h e i t s g e t r e u e s Que l l ungs b i l d ergeben.

Aus Grfinden der Raumersparnis (auf aus- drficklichen Wunsch der Schriftleitung) kOnnen nur Ausschnitte aus einigen Aufnahmen und auch nur einige zusammengefagte Tabellen wieder- gegeben werden. Ffir die Auflicht-Untersuchun- gen wurden 7 Fichten- und 3 Buehenholz- Stfickchen verwandt, yon denen, um zn einwand- freien Ergebnissen zu kommen, vor und nach der Quellung insgesamt 33 Aufnahmen in 160-, 180- und 400facher VergrOBerung angefertigt wurden. Zur Erh6hung der MeBgenauigkeit sind auf3er Kontaktabzfigen in der Or6ge 9• 12 em 2- und 3,3fache Vergr{Jf3erungen der Originalaufnahmen in den Formaten 13• und 18• her- gestellt worden. Besonders ffir die radialen Messungen der Ausdehnungen der einzelnen Zell- lumina yon Fichtenholz erwies sich eine 800fache

~) M6rath, a.a.O., vgl. ferner S.H. Clarke, The Differential Shrinkage of Wood. Forestry 4, 93 0930).

Vergr0gerung als notwendig, w~ihrend ffir die Messungen der tangentialen und radialen Aus- dehnungen mehrerer ZeIlen 160- und 180faehe bzw. 320- und 360fache VergrOgerungen gentigten. Die Quellung der Mikrotomschnitte wurde an 30Aufnahmen mit 200-, 4 0 0 - u n d 570facher VergrOI~erung gemessen.

E x p e r i m e n t e l l e r Teil.

A. Q u e l l u n g s u n t e r s u c h u n g e n an Mi- k r o t o m s c h n i t t e n yon F i c h t e n h o l z : Die Hauptbestandteile des Holzes, Zellulose, Hemi- zellulose und Lignin sind als hochpolymere Ver- bindungen anzusprechen, und es mul3ten bei der Herstellung der Mikrotomschnitfe diejenigen Methoden, welche eine chemische Ver/inderung dieser Kolloidsubstanzen herbeiffihren und damit auch die Quellung beeintr~chtigen k6nnen, ver- mieden werden. Die fiblichen Verfahren der Botaniker, durch Einlegen des Holzes in alko- holisch-wfisserige LOsungen, alkoholische Gly- zerinlOsungen, verdfinnte Kali-Natronlauge und Fluorwasserstoffs~iure oder Kochen mit diesen Reagenzien eine Erweichung und bessere Sehneid- f~ihigkeit zu erreichen, konnten daher nicht an- gewandt werden. Aueh die von J. Kisser 5) mit Erfolg angewandte Methode, die gestattet, durch Behandlung mit Wasserdampf w~ihrend des Schneidens selbst die h~irtesten Objekte (infolge der eintretenden Erweiehung der H01zer) leicht schneidbar zu machen, erschien in diesem Falle als eine zu robuste Behandlung. Die hohe Bieg- samkeit und Elastizit~it des Holzes bei der Ein- wirkung von heigem Wasserdampf ist auf eine weitgehende Verfinderung der Kolloidsubstanzen zurfickzuffihren und beim D~impfen des Buchen- holzes tritt sogar LOsung von zuckerartigen Bestandteilen und infolge Ver~inderung der Phlobaphene Rotf~irbung auf.

Urn die Quersehnitte unter mOglichst scho- nenden Bedingungen herzustellen, wurden die im Vakuum mit Wasser vollst~ndig durchtr/inkten. Fiehtenholz-KlOtzchen mit einem Leitz'schen Gefriermikrotom, dessen Oefriertisch mit flfissiger Kohlens~iure abgekfihlt, wurde, leicht gefroren und 10--15~t dicke Querschnitte hergesteIlt. Diese wurden in einer feuchten Kammer, deren relativer Feuchtigkeitsgehalt 35 Proz. betrug und ann~ihernd mit der Luftfeuchtigkeit des Arbeits- raumes fibereinstimmte, auf einen Feuchtigkeits- gehalt yon ca. 8 Proz. gebracht. Es wurden hier- ffir feuchte Kammern der Firmen Leitz (Z i e g I e r-

5) j . Kisser, Z. wiss. Mikroskopie mikroskop. Techn. 43, 346 (1926).

206 Beiser, Mikrophotographische Quellungsuntersuchungen [" Ir L Zeitschrift

sches Durchstr0mungskompressorium) und Busch benutzt. Dutch die seitlich angebrachten Zu- ffihruugs- und Ableitungsr0hrchen wurde feuchte Luft durch die Kammer geleitet. Auf dem glei- chen Wege konnten auch die Elektrolyte hinzu- geffigt w e r d e n . Nach der Beseitigung einiger technischer Schwierigkeiten, die darin lagen, "die Bildung yon Luftblasen beim Hinzuffigen tier Flfissigkeiten zu verhindern und ein zu starkes Verschieben der Schnitte aus dem Gesichtsfeld zu vermeiden, konnten die vor der Qullung photographierten Stellen auch nach tier Quellung leicht wiedergefunden werden. Die Luftblasen liegen sich wohl durch 10--20Minuten langes Absaugen mit einer Wasserstrahlpumpe unter 14ram Druck entfernen, jedoch trat hierbei infolge der Verdunstung des Quellungswassers eine Entquellung ein. Durch Einleiten von feuchter Luft, deren relativer Feuchtigkeitsgehalt 96 Proz. betrug, was mehrere Tage dauerte, konnte allerdings das Quellungsmaximum wieder er- reicht werden. In einfacher Weise lieg sich die Bildung der Luftblasen durch Bohrung eines kleinen Loches (Durchmesser 2ram) in die Deckglasmitte der feuchten Kammer verhindern. Die durch alas Hinzuffigen der Elektrolyte aus den Holzporen verdr~ingte Luft konnte durch die kleine Offnung, unter welcher sich der zu photo- graphierende Schnitt befand, unbehindert ent- weichen. Die gebr/iuchlichen Einbettungsmittel ffir die Schnitte liegen sich bei diesen Unter- suchungen nicht anwenden. Die Hoffnung, durch Aufnahme mit infraroten Strahlen unter Ver- wendung der Agfa-Infrarot-Platten 810 und 855, deren Empfindlichkeitsmaximum bei 810m# bzw. 855 m# liegt, einen tieferen Einblick in die Quellungsvorgfinge tier Zellwfinde zu erhalten, erfallte sich nicht, und nur bei einzelnen Auf- nahmen lieg sich am Rande tier Sekund/irlamelle nach dem Lumen zu eine dfinne Schicht fest- stellen (vielleicht schleimartiger Beschaffenheit), die bei Vergleichsaufnahmen mit Perutz-Silber- eosin-Platten nicht zu sehen war. Wfihrend achromatische Objektive und Fluoritsysteme far Wellenlfingen yon ca. 800 m# noch eine aus- reichende t(orrektion ffir Aufnahmen mit der Agfa-Infrarot-Platte 810 besitzen, sind dieselben ffir Strahlen mit noch gr6gerer Wellenl/inge nicht mehr geeignet, und nur die apochromatischen Objektive verffigen bei Verwendung der Infrarot- Platte 855, die Aufnahmen mit sehr langwelligen Strahlen erm6glichen, fiber die erforderliche Korrektion. Verwandt wurde hierffir der Zeiss- sche Apochromat 20 mit tier Apertur 0,65 und eine mikrophotographische Einrichtung der Firma

Leitz. Durch Einlegen eines Okularmikrometers in ein Photookular der Firma Zeiss-Winkel lieB sich die absolute Atrsdehnung in tangentialer und radialer Richtung und die Quellung der Zellw~inde, die an weit- und englumigem Frfihholz vorgenommen wurde, mit Hilfe des scharf im Mikrophotogramm mitabgebildeten MaBstabes leicht und sehr genau messen. In den Tabellen sind die Messungsergebnisse der tangentialen und radialen Ausdehnung ffir die Quellung mit Wasser, 0,1proz. Natronlauge und 0,1proz. schwefliger S~iure zusammengestellt.

T a b e l l e I.*)

M i t t e i w e r t e der A u s d e h n u n g e n in t a n g e n - t i a l e r und r a d i a l e r R i c h t u n g aus je 10 Messungen in Proz. G em essen an 200-,

400- und 5 7 0 f a c h e n V e r g r 0 g e r u n g e n .

Itangential[ radial

Q u e l l u n g mi t d e s t i l l i e r t e m W a s s e r Nach der Quellung, I

Aufnahmen 3 und 4 . . . 13,32 / 7,65

Q u e l l u n g mi t 0,1proz. N a t r o n l a u g e Nach der Quellung,

Aufnahmen 5 und 6, 7 und 8 12,67 ~ 3,56

Q u e l l u n g mi t 0,1proz. schwefl. S~iure Nach der Quellung, I I

Aufnahmen 11 und 1 2 . . i 12,98 I 4,83

Nach obenstehender Tabelle wurde die stfirk- ste Quellung mit dest. Wasser erhalten. Dieses Ergebnis steht mit den durch makroskopische Messungen erhaltenen Quellungswerten, die bei der Quellung mit Natronlauge und sehwefliger S~ure allgemein etwas hOher lagen, seheinbar in Widerspruch. Eine ErklMung hierffir wurde bereits im theoretischen Teil gegeben. Ferner muB berticksichtigt werden, da die Quellungen an verschiedenen Schnitten ausgef/ihrt wurden, dab das Verhfiltnis der Zellwfinde zum Lumen variiert, weshalb bei Holzschnitten mit dickeren Zellw~inden (wie dies beim Schnitt, der zur Wasserquellung diente, der Fall war) auch eine stMkere Quellung stattfindet.

B. Q u e l l u n g s u n t e r s u c h u n g e n an F ich- t e n h o l z - K 1 6 t z c h e n im A u f l i c h t : Die Quel- lungsvorgfinge an Holzkl6tzchen wurden mit dem neuen Zeiss-Auflichtger~it, das mit der Epilampe 8 und einem achromatischen Objektiv 20 n. Ap.

*) Aufnahmen 7 u. 8, 11 u. 12 konnten aus den bereits erw~ihnten Ersparnisgrtinden nicht reprodu- ziert werden.

Band SS -I Beiser, Mikrophotographische Quellungsuntersuchungen 207 Heft 2 (1933)2

0,40 ausgerfistet ist, vor und nach der Quellung durch mikrophotographische Aufnahmen fest- gehalten. Die Hirnholzflfichen mfissen bei einer I60fachen VergrOgerung vollstfindig glatt sein und d~irfen keine zerrissenen Zellen bzw. Zellw~inde aufweisen. Versuche, durch einen sehr scharf

geschliffenen Hobel oder mittels einer Hobel- kreisstige bei verschiedenen Holzfeuchtigkeiten FI~ichen, die den obigen Anforderungen ent- sprechen, herzustellen, blieben erfolglos. Auch das Abschmirgeln mit sehr feink(~rnigen Schmirgel- papieren ftihrte nicht zum Ziel. Das weichere

Q u e l l u n g y o n M i k r o t o m s c h n i t t e n .

(Zum Abschnitt A) a) Q u e l l u n g mi t d e s t i l l i e r t e m Wasse r .

Fig. 2. Aufnahme 3. Vor der Quellung. Fig. 3. Aufnahme 4. Nach tier Quellung. Vergr6~erung 570fach, I mm = 1,76/,. <-- Tangentiale Richtung -->

b) Q u e l l u n g mi t O, l p r o z e n t i g e r N a t r o n l a u u e .

Fig. 4. Aufnahme 5. Vor tier Quellung. Fig. 5. Aufnahme 6. Nach der Quellung.

Vergr6Berung 200fach, I m m = 4,74/2. +- Tangentiale Richtung -->~

208 Beiser, Mikrophotographische Quellungsuntersuchungen [- Kolloid- L Z e i t s c h r i f t

Frfihholz wurde stets aus der Oberflfiche heraus- gerissen und die Zellen dadurch weitgehend zer- st6rt. Es wurde nut durch Beschneiden tier Oberfl/ichen mit einem Mikrotommesser der Firma Leitz, das mit der Hand geffihrt wurde, m6gllch, glatte Hirnholzfl~ichen zu erhalten. Es erwies sich als notwendig, den Holzstfickchen die aus der Zeichnung (Fig. 1) ersichtliche Form zu geben und hie entsprechend zu dimensionieren. Far die Quellungsmessungen wurde alas mit a bezeichnete Holzstfickchen, welches aus der gr6geren Hirnholzflfiche b herausragt, verwendet. Das Mikrotommesser konnte an einer Ecke ange- setzt-und so geffihrt werden, dab plane, glatte Oberfl~ichen entstanden. Es mufiten auch bei diesen Untersuchungen alle diejenigen Arbeits- methoden, die yon EinfluB auf die Quellbarkeit der Holzsubstanz sind und eine Ver~nderung derselben bewirken, vermieden werden. Aus die- sen Grfinden durfte das Holzstfickchen, um eine bessere Schneidf~ihigkeit zu erreichen, nur mit Wasser behandett werden. Durch leichtes (ie- frierenlassen der mit Wasser durchtrfinkten Holzstfickchen unter Benutzung eines Leitz'schen Mikrotom-Gefrierapparates (Kohlensfiure-Ge- frierapparat) und anschliegendes Beschneiden erhielt man Oberfl~ichen, die nur vereinzelte zerst6rte Zellen bzw. Zellwfinde zeigten. Die Holzstflckchen wurden vor der Quellung in einer Feuchtungskammer mit 35 Proz. rel. Luftfeuch- tigkeit auf einen Wassergehalt yon ca. 8 Proz. gebracht und die zu photographierenden Stellen, damit dieselben auch nach der Quellung leieht auffindbar sind, mit einem Viereck, das mit Tusche dfinn gezeichnet wurde, umrahmt. Auf einem Holzstfickchen konnten mehrere Stellen auf diese Weise markiert werden, um die Quel- lung yon Frfih- und Spfitholz bzw. von verschie- denen Jahresringen zu untersuchen. Das vor tier Quellung photographim:te Holzstfickchen wurde im Vakuum vollstfindig mit Wasser durch- trfinkt oder in einer Feuchtungskammer mit 96 Proz. rel. Luftfeuchtigkeit 5- -6Tage lang gequollen. Im letzteren Falle war jedoch der Fasersfittigungspunkt noch nicht erreicht, denn dasselbe Holzstfickchen zeigte nach der Quellung mit dest. Wasser noch eine geringe Quellungs- zunahme in den beiden anatomischen Richtungen. Das mit Wasser gequollene Holz war infolge des fiberschassigen Wassers in den Zellumina zur Aufnahme nicht geeignet, denn die einzelnen Wassertr6pfchen liefern in tier Aufiicht-Beleuch- tung starke Lichtreflexe, die sehr stOrend wirken. Durch 1--2t~giges Trocknenlassen der mit Wasser gequollenen Holzstfickchen in einer

T a b e l l e II. Q u e l l u n g von F i c h t e n h o l z mi t e inem A n f a n g s - W a s s e r g e h a l t von 8 P roz . his zum F a s e r s / i t t i g u n g s p u n k t .

Die mit a) bezeichneten radialen Abnahmen in Prozenten beziehen sich auf die nach der Quellung bei 1050 getrockneten HolzklOtzchen.

Frfih- tang. radiale I radiale Nr. bzw. Aus- Aus- .{ Ab- Ver- der Sp~it- dehnung :lehnung nahme gr6ge- holz in Proz. in Proz. in Proz. rung Auf- nahme

i Frfih- u. Sp~tholz Sp~itholz

Frflhhol2

Sp/itholz , , r

Frfihholz

Frfihholz

Spfitholz Frfihholz

, 7

, J

t ,

Frfihholz

Frfihholz

Frfihholz

Uber- gangzum Sp~itholz

Spfitholz

Frfihholz

Frfihholz

Frfihholz

10,1 9,25

10,0 10,2

9,5 9,85

10,8

7,6 7,5

10,2 7,25 6,6 6,95 6,76 6,6

4,37 5,17

10,04 10,02

0 11,8 12,6 12,3

1,02

2,42 1,92 2,42

~,75

0,95 I a 1,9

320mal

.160mal I

320mal

160mal

O3

r

Z ~

6,1 6,1

5,25 7,15 7,15 6,25

6,5 7,95

7,8 7,8 7,8 7,5 7,9 7,8 6,9 3,9 6,42 4,72 3,92 3,81 4,9 7

1,6 2,36 1,56

1,60

2,3 1,8 1,9 5,98 5,98 5,67

4,4 4,5 0,57 0,54 1,06 ,43

0

1,17 1,15

0,9

0,48 I a 0,96

0 2,38 1,48 0,94

0,43

320mal I r162

i i

160real 14

I L

320real

150real"

320mal

400mal 15

400mal

Band 65 "] Beiser, Mikrophotographische Quellungsuntersuchungen 209 H e f t 2 (1933)..I

Tabe l l e III . V e r h a l t e n der e inze lnen Ze l lu rn ina in r a d i a l e r R i c h t u n g nach der Quel lung. W a s s e r g e h a l t vor der Que l lung 8 Proz.

Frtih- bzw. Sp~t- holz

Frfih- holz

Frfih- holz

i ,

, I

, .

7,

Sp~t- holz

Vergr6- 6erung der Auf- nahme

160]540 mal

1601320 mal

Anzahl der Zellumina,I Zugehfr. ra- diei.radialerRichtung diale Verhnd. unver-zuge- abge- Zu- I Ab- andertlnomm, n omm.I nahme~ nahme bleib.~ haben ] in Proz.

14 12 0 1,75 1,9 0,9

2,38 1,48 0,94

Nach der Quellung bei 1050 etr. 16o/54o

real

160m al

320mal

400mal

800real 400real

I6 2 II

22 0 0

4 2 6

2 0 4

1,6 2,36 1,56 1,60 2,3 1,8 1,9 0,57 0,54 1,06 ,43

6,5 7,4 7,1 7,2

0 0,48 0,96 0

0

0,43

Tabe l l e IV.

Abnahme der einzelnen Zellumina in radialer Richtung in Proz.

Frtih-bzw. Vergr56erung Abnahme Sp~itholz der Aufnahm. in Proz.

Spfitholz 800fach

Sp/itholz 160/540fach

Zugeh6rige radiale

Ausdehnung

in Proz.

1,20 8 0,6 7,8 1,1 7,6 0,5 1,0 7,4 0,5 7,0 0,5 7,4 0,4

Feuchtungskarnmer, deren ret. Luftfeuchtigkeit 92 bzw. 96 Proz. betrug, lieB sich das Poren- wasser soweit entfernen, dab der Fasers~ittigungk- punkt noch nicht unterschritten wurde, und die

st6renden Lichtreflexe der WassertrOpfchen be- seitigt wurden. Der Wassergehalt betrug 50 bis 60 Proz. und der Trocknungsvorgang lieB sich auch unter dem Mikroskop kontrollieren. Urn den EinfluB der Trocknung festzustellen, wurden einige der Holzstfickchen nach der Quellung in einer Feuchtungskarnrner, deren tel. Luftfeuch- tigkeit 35 Proz. betrug, allrn~ihlich auf einen Wassergehalt yon 8 Proz. herunter getrocknet und die Trocknung auch bei 1050 vorgenornmen. Die Ergebnisse der tangentialen und der radialen Ausdehnung yon Frfihholz und Sp~itholz und die Vedinderung der Zellurnina nach der Quellung sind in den Tabellen I--IV in gekfirzter Form zusarnrnengefa6t.

C. Q u e l l u n g s u n t e r s u c h u n g e n an Bu- c h e n h o l z - K l 6 t z c h e n im Auf l i ch t . (Vgl. Fig. 10 und l l.) Es wurde an Hirnholzflfichen die Ver~nderung der Gefii6e nach der Quellung durch Messung ihrer radialen und tangentialen Ausdehnung untersucht. Analoge Untersuchungen Wurden yon M6ra th , jedoch an Mikrotorn- schnitten yon Eichenholz, vorgenornrnen und festgestellt, dab die Ausdehnung der Gef~iBe in tangentialer Richtung zunirnrnt, wfihrend in der radialen Richtung eine geringe Abnahrne erfolgt. Wie aus der Tabelle V ersichtlich ist, kann die tangentiale Ausdehnung bei Buche bis zu 20 Proz. betragen, w~ihrend die radiale Quel- lung gering bleibt. Die voneinander abweichenden Werte der tangentialen Ausdehnung sind auf die verschieden stark quellenden Zellen, welche die Oef~iBe urngeben, zurfickzuffihren.

Tabe l l e V.

A u s d e h n u n g der Buchenholzgef / iBe nach der Quel lung.

Nr. u. VergrSl~erung in tangentialer in radialer tier Aufnahme Richtg. (Proz.) Richtg. (Proz.)

16) 400fach . . . . . v. 400- auf 800fach

v. 180- auf 510fach

N f c h t r e p r o d u - z i e r t e A u f n a h m e

0 1,7 1,25 2,9

4,5 3,4 3,3 0 5 3,2

15,3 2.9

12,9 12,1 20,0 7,4

15,6 10,6 3,8 3,1 3,8 3,1 8,7 9,1

6,8

14

210 Beiser, Mikrophotographische Quellungsuntersuchungen F Kolloid. I_ Zei tschri f t

Q u e l l u n g v o n F i c h t e n h o l z k l 6 t z c h e n m i t d e s t i l l i e r t e m W a s s e r . Untersuchungen im Auflicht. Zum Abschnitt B.

Fig. 6. Vor der Quellung. Fig. 7. Nach der Quellung. Aufnahme Nr. 14. Vergr66erung 160fach. 1 mm=6,6 ft.

Fig. 8. Vor der Quellung. Fig. 9. Nach der Quellung. Aufnahme Nr. 15. Vergr6gerung 400fach. 1 mm=2,56 ft.

Q u e l I u n g y o n B u c h e n h o l z k l 0 t z c h e n m i t d e s t i I l i e r t e m W a s s e r . Untersuchungen im Auflicht. Zum Abschnitt C.

Fig. 10. Vor der Quellung. Fig. 11. Nach der Quellung. Aufnahme Nr. 16. Vergr~i6erung 400fach. 1 mm=2,56 ft.

Z u s a m m e n f a s s u n g . 1. Es wurden an Hand yon mikrophotogra-

phischen Aufnahmen die tangentialen und radia- len Ver~inderungen der Zellen und tier einzelnen

Zellumina von Frfih- und Sp~tholz nach der Quellung mit dest. Wasser untersucht und die Messungsergebnisse durch Tabellen und Quel- lungsbilder veranschaulicht.

Band 65 "] Beiser, Mikrophotographische Quellungsuntersuchungen 211 Heft 2 (1933)J

2 . Es konnte ferner der unterschiedliche Quellungsverlauf an Mikrotomquerschnitten yon Fichtenholz im durchfallenden Licht und an Hirnflfichen yon Fichten- und Buchenholzkl6tz- chen im auffallenden Licht mit dem neuen Zeiss- Auflichtgerfit nachgewiesen werden.

3. In der tangentialen Richtung findet eine Ausdehnung der Zetlen und auch der einzelnen Zellumina start, w~ihrend in radialer Richtung speziell die Frfihholzzellen nur eine geringe oder gar keine Ausdehnung bzw. sogar eine Abnahme erfahren.

4. Die einzelnen Zellumina yon Frfihholz dehnen sieh in radialer Richtung nur sehr wenig aus, bIeiben sehr oft unver~ndert oder nehmen, wie dies beim Sp/itholz der Fall ist, sogar ab.

Berfieksichtigt man jedoch die tangentiale Ausdehnung der einzelnen Zellumina yon Frfih-

und Sp~itholz, so kommt man zu dem Ergebnis, dab das Porenvolumen nach der Quellung keine Abnahme, sondern eine geringe Zunahme erf~ihrt.

6. Die Buchenholz-GeffiBe dehnen sich in der tangentialen Richtung oft sehr stark aus, wfih- rend die radiale Ausdehnung durchschnittlich sehr gering ist.

Herrn Prof. Dr. Carl G. S c h w a l b e , ant dessen Anregung vorliegende Arbeit ausgeffihrt wurde, spreche ich ffir seine hilfsbereite Unter- stfitzung meinen aufrichtigsten Dank aus. Auch Herrn Prof. Dr. W o l f f vom Zoologisc.hen Institut der Forstliehen Hochschule Eberswalde m6chte ich an dieser Stelle ft~r seine wertvollen Rat- schl~ge und ffir die bereitwillige leihweise Uber- lassung mancher optischer Apparate herzlichst danken.

Uber den Temperaturkoef f i z ienten der Viskosit i i t yon F l i i s s igke i ten im Z u s a m m e n h a n g mit der Struktur yon Kautschuk in L6sung. 1)

V o n W a r r e n F. B u s s e u n d _Enoch K a r r e r . ~) (B. F. Goodrich Company, Akron, Ohio.) ( ~ i n g e g a n g e n am 10. Mai 1933.)

1. E in f t i h r ung . - - T h e o r i e der V i skos i t l i t yon F l f i s s i g k e i t e n .

Die Viskosit/it von Kautschukl6sungen ist bereits seit langer Zeit yon diesem oder jenem Gesichtspunkt aus untersucht worden, jedoch existieren verhfiltnism~iBig wenige Arbeiten fiber den Temperaturkoeffizienten der Viskosit/it dieser L6sungen. Es wurden daher in diesem Labora- torium Messungen der Nnderung der relativen Viskositfit von Kautschukl6sungen mit der Tem- peratur ausgeftihrt in der Hoffnung, dab diese Versuche einen Einblick in die Struktur des Kautschuks in L6sung bringen wfirden. Man konnte annehmen, dab der Temperaturkoeffizient der Viskosit/it ein Mag ffir die Energie~inderungen ist, die mit den bei Temperatur/inderung auf- tretenden molekularen Umwandlungen des Kaut- schuks verbunden sind, genau so wie der Tem- peraturkoeffizient des Dampfdruckes eines Stof- fes beim Schmelzpunkt ein Mag ffir die Schmelz- w~irme bedeutet. Die Deutung der Viskosit~its-

1) Der Inhalt vorliegender Arbeit wurde vor der Kautschuk-Abteilung der American Chemical Society im September 1929 vorgetragen unter dem Titel ,,The Application of Dunn's Viscosity Equation to the Study of Rubber". Rubber Age (N.Y.) 26, 24 (1929).

2) l:Jbersetzt von Rudolf K6hler (Leipzig).

messungen yon L6sungen wird jedoch dadurch erschwert, dab die Theorie der Viskosit~it yon F1/issigkeiten viel weniger befriedigend ausge- bildet ist als die der Gase. Bis vor wenigen Jahren standen lediglich empirische Formeln zur Ver- ffigung, die die Viskosit~it mit anderen Eigen- schaften der Fliissigkeiten verknfipftena). Im Laufe unserer Arbeit fanden wir, dab Dunn 4) und andere Autoren gezeigt hatten, dab eine For- reel yon dem Typ der Gleichungen, wie sie ftir den Temperaturkoeffizienten verschiedener kine- fischer Vorg~inge wie Dampfdruck, Diffusion, Reaktionsgeschwindigkeit usw. gfiltig sind, bei nicht assoziierten Fltissigkeiten auch ffir die Temperaturabh~ingigkeit der Viskosit~it gilt. Die Anwendung einer solchen Formel auf unsere Versuche fiber die Temperaturabh~ingigkeit der Viskositfit yon Kautschukl6sungen ffihrte zu einigen interessanten Schlugfolgerungen.

Dunn zeigte, dab eine Gleichung yore Typ:

log 1 = A 'F B, (I) r/ T

~) Siehe hierzu: E. Hatschek, Viscosity of Liquids (New York 1929) Deutsche Ausgabe: Die Viskosit~it der Flfissigkeiten (Dresden 1929); E.C. Bingham, Fluidity and Plasticity (New York 1921).

4) Dunn, Trans. Faraday Soc. 22, 401 (1926).

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