Properties of a densified wood surface impregnated with rapeseed oil

Dobrowolska, Ewa

doi:10.5604/01.3001.0055.0365

Powiadomienia systemowe

Sesja wygasła!

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Properties of a densified wood surface impregnated with rapeseed oil

Autorzy

Dobrowolska Ewa

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

14_Dobrowolska_Properties_Annals_of_Warsaw_University_of_Life_Sciences_124_2023.pdf

Pobierz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0055.0365

Warianty tytułu

Właściwości zagęszczonej powierzchni drewna nasyconej olejem rzepakowym

Języki publikacji

Abstrakty

Properties of a densified wood surface impregnated with rapeseed oil. The present study investigates the tangential and cross-sectional surface properties of thermally and thermomechanically modified Scots pine (Pinus sylvestris) and silver birch (Betula pendula) wood. The modification processes involved impregnating the wood specimens with rapeseed oil and then heating them in a 200-205 ℃ press at a pressure of 0.3-0.4 MPa (3 variants). Testing the properties of the modified wood determined changes in density and density profile, surface wetting angle, oil penetration depth and hardness as measured by the Brinell method. The results observed for the modified wood showed a 13% increase in density for Scots pine and 17% for silver birch and a densification to an approximately 200 kg/m3 of the near surface layers between 0.5 mm and 1.0 mm thick. A substantial decrease in degree of wetting was observed in the modified wood surfaces. The hardness of both surfaces increased in direct proportion to the rising density of the modified wood. The increase in hardness at the transverse cross section for both species was approximately 25%. Densified surfaces on the tangential cross section of silver birch and Scots pine showed 3.5 times and 2.0 times greater hardness, respectively.

Właściwości zagęszczonej powierzchni drewna nasyconej olejem rzepakowym. W pracy zbadano właściwości powierzchni o przekroju stycznym i poprzecznym modyfikowanego termicznie i termomechanicznie drewna sosnowego (Pinus Sylvestris L.) i brzozowego (Betula verrucosa Ehrh.). Procesy modyfikacji polegały na nasyceniu olejem rzepakowym próbek drewna, a następnie ogrzaniu w prasie o temperaturze 200 ℃-205 ℃ pod ciśnieniem 0.3-0.4 MPa (3 warianty). Badania właściwości modyfikowanego drewna obejmowały określenie zmian gęstości i profilu gęstości, kąta zwilżania powierzchni, głębokości wnikania oleju oraz twardości mierzonej metodą Brinella. Wyniki badań modyfikowanego drewna wykazały wzrost gęstości drewna sosnowego o 13%, a brzozowego o 17% oraz zagęszczenie do około 200 kg/m3 warstw przypowierzchniowych o grubości od 0.5 mm do 1.0 mm. Stwierdzono również znaczące obniżenie zwilżalności modyfikowanych powierzchni drewna. Twardość obu powierzchni zwiększała się wprost proporcjonalnie do rosnącej gęstości modyfikowanego drewna. Wzrost twardości na przekroju poprzecznym obu gatunków drewna wyniósł ok. 25%. Zagęszczone powierzchnie na przekroju stycznym drewna brzozowego wykazały 3.5-krotny, a drewna sosnowego 2.0-krotny wzrost twardości.

Słowa kluczowe

thermal modification wood impregnation wood hardness degree of wetting density rapeseed oil Scots pine silver birch

modyfikacja termiczna impregnacja drewna twardość powierzchni kąt zwilżania gęstość olej rzepakowy sosna brzoza

Wydawca

Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie

Czasopismo

Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology

Rocznik

2023

Tom

No. 124

Strony

139--153

Opis fizyczny

Bibliogr. 54 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Dobrowolska Ewa

ewa_dobrowolska@sggw.edu.pl

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

https://orcid.org/0000-0003-4176-6005

Bibliografia

1. AWOYEMI, L., COOPER, P. A. & UNG, T. Y. (2009). In-treatment cooling during thermal modification of wood in soy oil medium: soy oil uptake, wettability, water uptake and swelling properties. European Journal of Wood and Wood Products 67(4). 465-470.
2. BÄCHLE, F., NIEMZ, P. & HEEB, M. (2004): Untersuchungen zum Einfluss der Wärmebehandlung auf die Beständigkeit von Fichtenholz gegenüber holzzerstörenden Pilzen. Schweizerische Zeitschrift für Forstwesen 155(12). 548-554.
3. BAL, B. C. & BEKTAŞ, I. (2012). The effects of heat treatment on the physical properties of juvenile wood and mature wood of E. grandis. Bioresources 7(4). 5117-5127.
4. BAL, B. C. (2013). A comparative study of the physical properties of thermally treated poplar wood and plane wood. Bioresources 8(4). 6493-6500.
5. BAL, B. C. (2014). Some physical and mechanical properties of thermally modified juvenile and mature black pine wood. European Journal of Wood and Wood Products 72(1). 61-66.
6. BAYSAL, E., KART, S., TOKER, H. & DEGIRMENTEPE, S. (2014). Some physical characteristics of thermally modified oriental-beech wood. Maderas. Ciencia y tecnología 16(3). 291-298.
7. BAZYAR, B. (2012). Decay resistance and physical properties of oil heat treated aspen wood. Bioresources. 7(1). 696-705.
8. BURMESTER, A. (1970). Formbeständigkeit von Holz gegenüber Feuchtigkeit. Grundlagen und Vergütungsverfahren. BAM-Bericht Nr. 4. Bundesanstalt für Materialprüfung, Berlin.
9. BURO, A. (1954). Die Wirkung von Hitzebehandlung auf die Pilzresistenz von Kiefern- und Buchenholz. Holz Roh- Werkstoff 12. 297-304.
10. BURO, A. (1955). Untersuchungen über die Veränderungen der Pilzresistenz von Hölzern durch Hitzebehandlung in Metallschmelzen. Holzforschung 9. 177-181.
11. DUBEY, M. K.; PANG, S. & WALKER, J. (2012). Changes in chemistry, color, dimensional stability and fungal resistance of Pinus radiata D. Don wood with oil heat-treatment. Holzforschung 66(1). 49-57.
12. ESTEVES, B. M. & PEREIRA, H. M. (2009). Wood modification by heat treatment: A review. Bioresources 4(1). 370-404.
13. EWERT M. & SCHEIDING W. (2005) Thermoholz in der Anwendung – Eigenschaften und Möglichkeiten. Holztechnologie 46(2). 22-29.
14. GIEBELER, E. (1983). Dimensionsstabilisierung von Holz durch eine Feuchte/Wärme/Druck Behandlung, Holz als Roh- und Werkstoff 41. 87-94.
15. GRZEŚKIEWICZ, M. (2008). Termiczna modyfikacja drewna. Przemysł Drzewny, 3. 29-31.
16. HIRATA S., OHTA M., HONMA Y. (2001). Hardness distribution on wood surface. Journal of Wood Science 47 [1]: 1-7.
17. HOLMBERG, H. (2000). Influence of grain angle on Brinell hardness of Scots pine (Pinus sylvestris L.). Holz als Roh- und Werkstoff 58 (1/2). 91-95
18. IBACH, R. E. (2010). Specialty treatments, Wood Handbook: Wood as an engineering Material, USDA Forest Service, Forest Products Laboratory, General Technical Report FPL-GTR-190, Madison, WI, 19-9.
19. JUNGHANS, K., & NIEMZ, P. (2006). Behandlungsintensität bestimmt Thermoholzqualität. Holz-Zentralblatt, 2006(14). 412-412.
20. KOLLMANN F., CÖTE W. (1984). Principles of wood science and technology. Part one – solid wood. Springer-Verlag, Berlin
21. KOLLMANN, F. (1982). Technologie des Holzes und der Holzwerkstoffe. (2. Auflage, 2. Band). Berlin. Springer Verlag.
22. KOLLMANN, F. G. & SCHNEIDER, A. (1964). Untersuchungen über den Einfluß von Wärmebehandlungen im Temperaturbereich bis 200°C und von Wasserlagerung bis 100°C auf wichtige physikalische und physikalisch-chemische Eigenschaften des Holzes. Forschungsberichte des Landes Nordrhein-Westfalen (FOLANW, Volume 1399) DOI: 10.1007/978-3-663-07446-5
23. KOLLMANN, F., & FENGEL, D. (1965). Änderung der chemischen Zusammensetzung des Holzes durch thermische Vergütung. Holz als Roh- und Werkstoff 23, 12. 461-468.
24. KORTELAINEN, S. M., ANTIKAINEN, T. & VIITANIEMI, P. (2006). The water absorption of sapwood and heartwood of Scots pine and Norway spruce heat-treated at 170 ℃, 190 ℃, 210 ℃ and 230 ℃. Holz als Roh- und Werkstoff 64(3). 192-197.
25. KRAJEWSKI, A., WITOMSKI, P. (2003). Ćwiczenie 27. Ujawnianie impregnatów w drewnie. Badanie głębokości wnikania bezbarwnych impregnatów oleistych I rozpuszczalnikowych. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2003
26. LAINE K., RAUTKARI L., HUGHES M. (2013). The effect of process parameters on the hardness of surface densified Scots pine solid wood. European Journal of Wood and Wood Products. January 2013, 71 [1]: 13-16
27. LAPPAMAKI, E., STENMARK, G., LINDEN, K. (1990). Lubricating oils from rape seed oil; Biomass for energy and industry: 5th EC. Conference, London 2: 2891-2896.
28. LEITHOFF, H., & PEEK, R. D. (2001). Heat treatment of bamboo. International research group on wood preservation. IRG/WP/01-40216, Stockholm
29. MAZELA, B., ZAKRZEWSKI, R., GRZESKOWIAK, W., COFTA, G., & BARTKOWIAK, M. (2003, April). Preliminary research on the biological resistance of thermally modified wood. In First European Conference on Wood Modification. 113-119.
30. MILITZ, H. (2002). Thermal treatment of wood: European processes and their background, IRG/WP 02-40241, 33rd Annual Meeting, 12-17 May, Cardiff-Wales 4, 1-17.
31. NAVI, P. & SANDBERG, D. (2011). Thermo-Hygro-Mécanical treatments of wood: theory and practice. Course materials of the 1rst training school of the COST Action FP0904, Bern University of Applied Sciences, Biel.
32. PATZELT, M., STINGL, R., & TEISCHINGER, A. (2002). Thermische Modifikation von Holz und deren Einfluss auf ausgewählte Holzeigenschaften. Modifiziertes Holz: Eigenschaften und Märkte. Lignovisionen. Schriftenreihe des Institutes für Holzforschung und des Verband Holzwirte Österreich. 101-147.
33. POPPER, R., NIEMZ P. & EBERLE, G. (2005). Untersuchungen zum Sorptions- und Quellungsverhalten von thermisch behandeltem Holz. Holz als Roh- und Werkstoff, 63, 135-148.
34. RAPP, A. O., SAILER, M., WESTIN, M. (2000). Innovative Holzvergütung – neue Einsatzbereiche für Holz. In: Proceedings of the Dreiländer-Holztagung, Luzern, Switzerland.
35. RAPP, A., BRISCHKE, C. & WELZBACHER, C. (2006). Interrelationship between the severity of heat treatments and sieve fractions after impact ball milling: a mechanical test for quality control of thermally modified wood. Holzforschung, 60(1). 64-70. DOI.org/10.1515/HF.2006.012
36. SAILER, M. & RAPP, O. A. (2001). Wood treatment process, United States Patent, Patent No: US 6217939B1.
37. SAILER, M., RAPP, A. O., LEITHOFF, H. & PEEK, R. D. (2000). Upgrading of wood by application of an oil heat treatment. Holz Roh- und Werkstoff 58(1). 15-22.
38. SANDBERG, D., HALLER, P. & NAVI, P. (2012). Thermo-hygro and thermo-hygro-mechanical wood processing: An opportunity for future environmentally friendly wood products. Wood Material Science and Engineering 8. 64-88. doi: 10.1080/17480272.2012.751935
39. SCHNEID, E., GONZALEZ, DE CADEMARTORI, P. H. & GATTO, D. (2014). The effect of thermal treatment on physical and mechanical properties of Luehea divaricata hardwood. Maderas. Ciencia y tecnología 16(4), 413-422.
40. SCHWAB E. (1990). Die Härte von Laubhölzern für die Parkett-herstellung. Holz als Roh- und Werkstoff 48 (2). 47-51
41. SEVERO, E. T. D., CALONEGO, F. W. & SANSIGOLO, C. A. (2012). Physical and chemical changes in juvenile and mature woods of Pinus elliottii var. Elliottii by thermal modification. European Journal of Wood and Wood Products 70. 741-747.
42. TOMAK, E. D., VIITANEN, H., YILDIZ, U. C. & HUGHES, M. (2011). The combined effects of boron and oil heat treatment on the properties of beech and Scots pine wood. Part 2: Water absorption, compression strength, color changes, and decay resistance. Journal of Materials Science 46. 608-615.
43. TREMBLAY, C. (2007). Physical properties of Jack pine thermally modified at three temperature levels. European Conference on Wood Modification 2007. 183-186.
44. VORREITER, L. (1958). Holztechnologisches Handbuch Band 2: System Holz-, Wasser-, Wärme, Holztrocknung, Dämpfen und Kochen, Spanlose Holzverformung. Wien & München: Verlag Georg Fromme & Co.
45. WAGENFÜHR, A., BUCHELT, B. (2005). Untersuchungen zum Materialverhalten beim dreidimensionalen Formen. Holztechnologie 46(1). 13-19.
46. WANG, J. Y. & COOPER, P. A. (2005). Effect of oil type, temperature and time on moisture properties of hot oil-treated wood. Holz als Roh-und Werkstoff 63, 417-422.
47. WELZBACHER, C. R., BRISCHKE, C., MELCHER, E., BRANDT, K., RAPP, A. O., HALLER, P. & WEHSENER, J. (2011). Thermo-mechanical densification (TM) combined with an Oil-Heat-Treatment (OHT) of Norway spruce in laboratory and industrial scale. In: Eds: Navi, P., Roth, A. Book of Abstracts, COST Action FP0904 Thermo-Hygro-Mechanical Wood Behaviour and Processing. Biel, Switzerland. 149-150.
48. WELZBACHER, C. R., WEHSENER, J., RAPP, A. O. & HALLER, P. (2008). Thermo-mechanical densification combined with thermal modification of Norway spruce (Picea abies Karst) in industrial scale – Dimensional stability and durability aspects. Holz als Roh- und Werkstoff 66:39-49, DOI.org/10.1007/s00107-007-0198-0
49. WIENHAUS, O. (2005). Chemische Änderungen bei der Wärmebehandlung von Holz. Schweizerische Zeitschrift für Forstwesen. 156, 11. 427-431.
50. ZAMAN, A., ALÉN, R., & KOTILAINEN, R. (2000). Thermal behaviour of Scots pine (Pinus sylvestris) and silver birch (Betula pendula) at 200-230. Wood and fiber science, 138-143.
51. ZIEGLER, S. & HALLER, P. (2006). Stress- Strain Relationship of wood and compressed wood in hygrothermal regime. ESWM & COST Action E35, Proceedings, Florence.
52. ISO 13061-1:2014-10 Physical and mechanical properties of wood – Test methods for small clear wood specimens. Part 1: Determination of moisture content for physical and mechanical tests
53. ISO 13061-2:2014-10 Physical and mechanical properties of wood – Test methods for small clear wood specimens. Part 2: Determination of density for physical and mechanical tests
54. EN 1534:2000 Wood and parquet flooring – Determination of resistance to indentation (Brinell) – Test method

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-86ff6feb-ac8b-4008-9997-5e46f4bebdf8