Impact of annual growth pattern on swelling of selected wood species

• Autorzy: Doborowolska Ewa , Macińska Joanna

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0015.7302

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Impact of annual growth pattern on swelling of selected wood species. Unit swelling was investigated in radial and tangential directions as well as in the intermediate directions for wood of density ranging from 300÷500 kg/m3 and 500÷700 kg/m3 and above 700 kg/m3. Species selected included pine – PNSY (Pinus sylvestris L.), oak – QCXE (Quercus. robur L.) and bangkirai – SHBL (Shorea spp.), teak – TEGR (Tectona grandis), merbau – INXX (Intsia bijuga), jatoba – HYCB (Hymenaea courbaril L). For all the studied wood species, the lowest swelling in the radial direction (0°) was found after both 2 h and 24 h of wetting in water, which increased with the angle of inclination of the annual growth and, after reaching 90°, corresponded to the maximum swelling in the tangential direction. For pine (PNSY) sapwood and heartwood and for oak (QCXE), a high swelling unit was obtained after a wetting time of 2 h, with little change after 24 h of wetting. Swelling increments for the other wood species were lower, ranging from 1% to over 2% after a wetting time of 2 h, showing slight differences between radial and tangential directions. For these wood species, after 24 h of wetting the swelling was higher and varied from more than 2% to nearly 5% in the radial direction and from more than 4% to 10% in the tangential direction. The study showed that, for high-density wood species, it becomes necessary to extend the wetting time in order to determine the actual maximum swelling per unit. The swelling anisotropy coefficients ε of the studied wood species corresponded to the values found in the literature. Higher coefficients were found for oak (QCXE) and teak (TEGR), bangkirai (SHBL) and jatoba (INXX), and were related to the characteristic features of the density structure and anatomical structure. The unit swelling values calculated with the Krzysik (1974) and Vorreiter (1949) equations may be used to assess changes in the dimensions of elements in intermediate directions. The discrepancies between the experimental and theoretical values are smaller for the unit swelling values calculated with the Vorreiter (1949) equation compared to the Krzysik (1974) equation.

PL

Wpływ układu słojów rocznych na spęcznienie wybranych gatunków drewna. Zbadano spęcznienie jednostkowe w kierunku promieniowym i stycznym drewna o gęstości, zawierającej się w trzech przedziałach 300÷500 kg/m3 i 500÷700 kg/m3 oraz powyżej 700 kg/m3, do których należały sosna – PNSY (Pinus sylvestris L.), dąb – QCXE (Quercus. robur L.) oraz bangkirai – SHBL (Shorea spp.), teak – TEGR (Tectona grandis), merbau – INXX (Intsia bijuga), jatoba – HYCB (Hymenaea courbaril L). Dla wszystkich badanych gatunków drewna stwierdzono, najniższe spęcznienie w kierunku promieniowym (0°) zarówno po 2 h i 24 h nawilżania w wodzie, które rosło wraz z kątem nachylenia przyrostów rocznych i po osiągnięciu 90°, odpowiadającemu kierunkowi stycznemu, osiągnęło maksymalna wartość. W przypadku drewna sosny (PNSY) biel i twardziel oraz drewna dębu (QCXE) po czasie nawilżania równym 2 h uzyskano maksymalne spęcznienie jednostkowe, niezmieniające się po 24 h nawilżania. Przyrosty spęcznienia dla pozostałych gatunków drewna były niższe i po czasie nawilżania 2 h wynosiły od 1% do ponad 2%, wykazując nieznaczne różnice między kierunkami promieniowym i stycznym. Po 24 h nawilżania spęcznienie było wyższe i w kierunku promieniowym wahało się od ponad 2% do blisko 5% a w kierunku stycznym od ponad 4% do 10%. W przypadku drewna o wysokiej gęstości wydaje się konieczne wydłużenie czasu nawilżania, który pozwoli na ustalenie rzeczywistego maksymalnego spęcznienia jednostkowego. Współczynniki anizotropii spęcznienia α badanych gatunków drewna odpowiadają wartościom zawartym w literaturze przedmiotu. Wyższe współczynniki wykazały dąb (QCXE) i teak (TEGR), bangkirai (SHBL) i jatoba (INXX), związane z charakterystycznymi cechami struktury gęstości i budowy anatomicznej. Obliczone równaniami Krzysika (1974) i Vorreiter (1949) wartości spęcznienia jednostkowego mogą służyć do oceny zmian wymiarów elementów w kierunkach pośrednich, powstałych w wyniku nawilżania. Mniejsze rozbieżności między wartościami eksperymentalnymi i teoretycznymi wykazują spęcznienie jednostkowe obliczone równaniem Vorreitera (1949) w porównaniu z równaniem Krzysika (1974).

Słowa kluczowe

EN

swelling; calculated swelling; swelling anisotropy coefficient; wood

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2021
• Tom: No. 115
• Strony: 116--125
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Doborowolska Ewa

• Department of Wood Sciences and Wood Preservation, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Sciences – SGGW

autor

Macińska Joanna

• Faculty of Wood Technology, Warsaw University of Life Sciences - SGGW

Bibliografia

• 1. BOSSHARD, H. (1956). Über die Anisotropie der Holzschwindung. Holz als Roh- und Werkstoff. 8(14). 285–295.
• 2. BURGERT, I. (2015). Functional wood materials. In Processing of Euromech Colloquium 556. Theoretical, numerical, and experimental analysis in wood mechanics. Dresden 27–29.5.2015.
• 3. BURMESTER, A. (1972) Quellung und Quellungsanisotropie von Holz in verschiedenen Feuchtigkeitsbereichen. European Journal of Wood and Wood Products (Holz als Roh- und Werkstoff) 30(1972). 380-38. https://doi.org/10.1007/bf02617548.
• 4. DOBROWOLSKA, E., KARWAT, Z., MIELNIK, A. (2018). The dynamics of moisture transfer in pine and beech wood in normal and low-pressure conditions. Annals of WULS - SGGW Forestry and Wood Technology 2018; 104: 130-138.
• 5. FREY-WYSSLING, A. (1940). Die Anisotropie des Schwindmaßes auf dem Holzquerschnitt. Holz als Roh- und Werkstoff, 2 (1940). 43–45.
• 6. HÁLASZ, R., SCHEER, C. (1989). Holzbau-Taschenbuch. Band 2: DIN 1052 und Erläuterungen, Formeln, Tabellen, Nomogramme. Verlag Ernst & Sohn Berlin. Auflage 8.
• 7. KEYLWERTH, R. (1948). Beitrag zur Mechanik der Holzschwindung. Reinbeck.
• 8. KNIGGE, W., SCHULZ, H. (1996). Grundriss der Forstbenutzung. Hamburg. Parey.
• 9. KOLLMANN, F. (1951). Technologie des Holzes und Holzwerkstoffe (2. Ausg., Bd. 1) Berlin/Göttingen/Heidelberg. Springer.
• 10. KOLLMANN, F. (1981). Neues zur Anisotropie der Schwindung und Quellung von Holz. Holz als Roh- und Werkstoff. 39(1981). 357–360.
• 11. KOLLMANN, F. (1982). Volumenschwindung von Holz und Rohdichteeinfluß, Ursachen von Ausreißern. Holz als Roh- und Werkstoff. 40(11). 429–432.
• 12. KOLLMANN, F. (1963): Zur Theorie der Sorption. Forsch. Gebiete Ingenieur. 29. 33–41.
• 13. LANVERMANN, C. (2014). Sorption and swelling within growth rings of Norway spruce and implications on the macroscopic scale. Zürich. Diss. ETH Zürich.
• 14. MATHEWSON, J. S. (1930): The air seasoning of wood. U. S. Dept. Agric. Techn. Bull. No. 174, Washington D. C.
• 15. MÖRATH, E. (1932). Studien über die hygroskopischen Eigenschaften und die Härte der Hölzer. Mitt. d. Holzforschung. Stelle der T. U. Darmstadt, Heft 1.
• 16. PN-77/D-04100 Drewno. Oznaczanie wilgotności.
• 17. PN-77/D-04101 Drewno. Oznaczanie gęstości.
• 18. PN-82/D-04111 Drewno. Oznaczanie skurczu i spęcznienia.
• 19. PN-EN 13556:2005 – Drewno okrągłe i tarcica – Terminologia stosowana w handlu drewnem w Europie.
• 20. PROSIŃSKI, S. (1969). Chemia drewna. PWRiL. Warszawa 1969.
• 21. SELL, J. (1997). Eigenschaften und Kenngrößen von Holzarten (4. Ausg.). Dietikon. Baufachverlag.
• 22. SJÖLUND, J. (2015). Effect of cell structure geometric and elastic parameters on wood rigidity. Aalto. Diss. University Aalto. https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/15448.
• 23. TRENDELENBURG, R. (1939). Das Holz als Rohstoff. München. Berlin. J. F. Lehmann.
• 24. VORREITER, L. (1949). Holztechnologisches Handbuch. Band 1. Allgemeines, Holzkunde, Holzschutz und Holzvergütung. Verlag Georg Fromme & Co. Wien.
• 25. WALKER, J. C. (2006). Primary wood processing principles and practice (2. Ausg.) Dordrecht. Springer.
• 26. WIECZORKOWSKA, G. (2004). Statystyka wprowadzenie do analizy danych sondażowych i eksperymentalnych. Wydawnictwo Naukowe Scholar. Warszawa.