Influence of thermal modification in nitrogen atmosphere on the gloss of black poplar (Populus nigra L.)

• Autorzy: Bytner Olga , Laskowska Agnieszka , Drożdżek Michał , Zawadzki Janusz

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0016.0191

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Influence of thermal modification in nitrogen atmosphere on the gloss of black poplar (Populus nigra L.). Heat treatment of wood is a process to which improve mechanical and physical properties. During this treatment is observed changes aesthetic properties of wood among others gloss. The aim of this research was to conduct the influence of time and temperature on surface gloss of black poplar wood (Populus nigra L.). Wood was modified by heat treatment process in nitrogen atmosphere in temperaturę from 160 °C to 220 °C, and during the following time periods 2 h - 8 h. Under the influence of modification Surface of modified wood change the gloss of black poplar wood. There was correlation between temperaturę and gloss changing and longer time of treatment. In temperaturę 220 °C decrease og gloss was 45 % for radial section and 52 % for tangential section. Influence of time and temperature on modified black poplar wood was different and depend on section. Temperature of modification was in 20 % accountable for gloss change on radial section and in 38 % for gloss change on tangential section. Influence of time during the proces was much smaller then temperaturę parameters and was 3 % and 5 % respectively for radial and tangential section.

PL

Wpływ modyfikacji termicznej w atmosferze azotu na połysk drewna topoli czarnej (Populus nigra L.). Modyfikacja termiczna drewna przeprowadzana jest w celu poprawy właściwości fizycznych oraz mechanicznych. Pod wpływem obróbki następuje zmiana właściwości estetycznych drewna, w tym również połysku. Celem prowadzonych badań było określenie wpływu temperatury i czasu modyfikacji na połysk drewna topoli czarnej (Populus nigra L.). Drewno topoli czarnej było modyfikowane termicznie w atmosferze azotu w temperaturze od 160 °C do 220 °C, od 2 h do 8 h. Pod wpływem procesu modyfikacji nastąpiła zmiana połysku drewna topoli czarnej. Zmiany były intensywniejsze im wyższa była temperatura i dłuższy czas obróbki. W temperaturze 220 °C uzyskano spadek wartości połysku o 45 % oraz o 52 % odpowiednio dla przekroju promieniowego i stycznego. Wpływ parametrów modyfikacji na połysk drewna topoli czarnej był różny w zależności od analizowanego przekroju. Temperatura modyfikacji w 20 % odpowiadała za zmienność połysku na przekroju promieniowym, natomiast w 38 % za zmienność połysku na przekroju stycznym. Wpływ czasu modyfikacji był znacznie niższy niż wpływ temperatury i wynosił 3 % i 5 % odpowiednio dla przekroju promieniowego i stycznego.

Słowa kluczowe

EN

black poplar; gloss; nitrogen; radial section; tangential section; thermal modification

• Wydawca: Wydawnictwo Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie
• Czasopismo: Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW. Forestry and Wood Technology
• Rocznik: 2022
• Tom: No. 117
• Strony: 89--96
• Opis fizyczny: Bibliogr. 36 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Bytner Olga

• Department of Wood Science and Wood Preservation, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Sciences – SGGW, 159 Nowoursynowska St., 02-776 Warsaw, Poland

autor

Laskowska Agnieszka

• Department of Wood Science and Wood Preservation, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Sciences – SGGW, 159 Nowoursynowska St., 02-776 Warsaw, Poland

autor

Drożdżek Michał

• Department of Wood Science and Wood Preservation, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Sciences – SGGW, 159 Nowoursynowska St., 02-776 Warsaw, Poland

autor

Zawadzki Janusz

• Department of Wood Science and Wood Preservation, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Sciences – SGGW, 159 Nowoursynowska St., 02-776 Warsaw, Poland

Bibliografia

• 1. AKSOY A., DEVECI M., BAYSAL E., TOKER H., 2011: Colour and gloss changes of Scots pine after heat modification, Wood Research 56 (3); 329-336.
• 2. BARCÍK Š., GAŠPARÍK M., RAZUMOV E.Y., 2015: Effect of temperature on the color changes of wood during thermal modification, Cellulose Chem. Technol. 49; 789-798.
• 3. BAYSAL E., KART S., TOKER H., DEGIRMENTEPE S., 2014: Some physical characteristics of thermally modified oriental-beech wood, Maderas. Ciencia y tecnología 16(3); 291-29. DOI: 10.4067/S0718-221X2014005000022.
• 4. BEKHTA P., NIEMZ P., 2003: Effect of high temperature on the change in color, dimensional stability and mechanical properties of spruce wood, Holzforschung 57; 539-546. DOI: 10.1515/HF.2003.080.
• 5. BEKHTA P., PROSZYK S., LIS B., KRYSTOFIAK T., 2014: Gloss of thermally densified alder (Alnus glutinosa Goertn.), beech (Fagus sylvatica L.), birch (Betula verrucosa Ehrh.), and pine (Pinus sylvestris L.) wood veneers, Eur. J. Wood Prod. 72; 799-808. DOI: 10.1007/s00107-014-0843-3.
• 6. BOONSTRA M.J.; TJEERDSMA B., 2006: Chemical analysis of heat treated softwoods, Holz. Roh. Werkst. 64; 204-211. DOI: 10.1007/s00107-005-0078-4.
• 7. BYTNER O., DROŻDŻEK M., LASKOWSKA, A., ZAWADZKI J., 2022: Temperature, Time, and Interactions between Them in Relation to Colour Parameters of Black Poplar (Populus nigra L.) Thermally Modified in Nitrogen Atmosphere, Materials 15; 824. DOI: 10.3390/ma15030824.
• 8. BYTNER O., LASKOWSKA A., DROŻDŻEK M., KOZAKIEWICZ P., ZAWADZKI J. 2021: Evaluation of the Dimensional Stability of Black Poplar Wood Modified Thermally in Nitrogen Atmosphere, Materials 14; 1491. DOI: 10.3390/ma14061491.
• 9. CAN A., 2020: Effects of heat treatment systems on the physical properties of coated scots pine (Pinus sylvestris L.) and poplar (Populus euramericana), BioResources 15; 2708-2720. DOI: 10.15376/biores.15.2.2708-2720.
• Google Scholar
• 10. CANDELIER K., HANNOUZ S., THÉVENON M.F., GUIBAL D., GÉRARDIN P., PÉTRISSANS M., COLLET R., 2017: Resistance of thermally modified ash (Fraxinus excelsior L.) wood under steam pressure against rot fungi, soil-inhabiting micro-organisms and termites, European Journal of Wood and Wood Products 75(2); 249-262. DOI: 10.1007/s00107-016-1126-y.
• 11. CHEN Y., FAN Y. M., GAO J. M., STARK N. M, 2012: The effect of heat treatment on the chemical and color change of black locust (robinia pseudoacacia) wood flour, BioResources 7; 1157-1170. DOI: 10.15376/biores.7.1.1157-1170.
• 12. DIMITRIOU I., RUTZ D., 2015: Sustainable Short Rotation Coppice-A Handbook, WIP Renewable Energies, Munich, Germany.
• 13. ESTEVES B.M.; PEREIRA H.M., 2009: Wood modification by heat treatment: A review, BioResources 4; 370-404. DOI: 10.15376/biores.4.1.370-404.
• 14. GAO H., SUN M.Y., CHENG H.Y., GAO W.I., DING X.L., 2016: Effects of Heat Treatment under Vacuum on Properties of Poplar, BioRes. 11; 1031-1043. DOI: 10.15376/biores.11.1.1031-1043.
• 15. GUNDUZ G., AYDEMIR D., KARAKAS G., 2009: The effects of thermal treatment on the mechanical properties of wild Pear (Pyrus elaeagnifolia Pall.) wood and changes in physical properties, Materials and Design 30; 4391-4395. DOI: 10.1016/j.matdes.2009.04.005.
• 16. GURLEYEN L., ESTEVES B., AYATA U., GURLEYEN T., CINAR H., 2018: The effects of heat treatment on colour and glossiness of some commercial woods in Turkey, Drewno 61; 201. DOI: 10.12841/wood.1644-3985.227.03.
• 17. HILL C., ALTGEN M., RAUTKARI L., 2021: Thermal modification of wood-a review: chemical changes and hygroscopicity, J Mater Sci. 56; 6581-6614. DOI: DOI: 10.1007/s10853-020-05722-z.
• 18. ICEL B., GULER G., ISLEYEN O., BERAM A., MUTLUBAS M., 2015: Effects of industrial heat treatment on the properties of spruce and pine woods, BioRes. 10; 5159-5173. DOI: 10.15376/biores.10.3.5159-5173.
• 19. ISO 13061-1. Physical and mechanical properties of wood - Test methods for small clear wood specimens - Part 1: Determination of moisture content for physical and mechanical tests; International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland, 2014.
• 20. ISO 13061-2. Physical and Mechanical Properties of Wood-Test Methods for Small Clear Wood Specimens-Part 2: Determination of Density for Physical and Mechanical Tests; International Organization for Standardization: Geneva, Switzerland, 2014.
• 21. KAMPERIDOU V., BARBOUTIS I., VASILEIOU V., 2013: Response of colour and hygroscopic properties of Scots pine wood to thermal treatment, Journal of Forestry Research 24; 571-575. DOI: 10.1007/s11676-013-0389-y.
• 22. KELTY M.J., 2006: The role of species mixtures in plantation forestry, For. Ecol. Manag. 233; 195-204. DOI:10.1016/j.foreco.2006.05.011.
• 23. KORKUT S.D., HIZIROGLU S., AYTIN A., 2013: Effect of heat treatment on surface chracteristics of wild cherry wood, Bioresources 8(2); 1582-1590. DOI: 10.15376/biores.8.2.1582-1590.
• 24. KOZAKIEWICZ P., DROŻDŻEK M., LASKOWSKA A., GRZEŚKIEWICZ M., BYTNER O., RADOMSKI A., ZAWADZKI J., 2019: Effects of Thermal Modification on the Selected Physical Properties of Sapwood and Heartwood of Black Poplar (Populus nigra L.), BioResources 14; 8391-8404. DOI: 10.15376/biores.14.4.8391-8404.
• 25. LIESEBACH M., 2020: Poplars and Other Fast Growing Tree Species in Germany: Report of the National Poplar Commission. 2016-2019, Thünen Working Paper, No. 141a, Johann Heinrich von Thünen‐Institut: Braunschweig, Germany. DOI: 10.3220/WP1585727785000.
• 26. MACHOŃ M., 2013: Gospodarka leśna w obliczu potrzeb ochrony przyrody, Roczniki administracji i prawa, rok XIII.
• 27. NIEMCZYK M., WOJDA T.; KANTOROWICZ W., 2016: Przydatność hodowlana wybranych odmian topoli w plantacjach energetycznych o krótkim cyklu produkcji, Sylwan 160; 292-298.
• 28. OLEK W., BONARSKI J.T., 2008: Texture changes in thermally modified wood, Archives of Metallurgy and Materials, 53; 208-211.
• 29. RAUTKARI L., HONKANEN J., HILL C.A.S., RIDLEY-ELLIS D., HUGHES M., 2014: Mechanical and physical properties of thermally modified Scots pine wood in high pressure reactor under saturated steam at 120, 150 and 180 °C, Eur. J. Wood Prod. 72; 33-41. DOI: 10.1007/s00107-013-0749-5.
• 30. Sahin H. I., 2017: Heat Treatment Application Methods and Effects of Heat Treatment on Some Wood Properties, III International Conference on Engineering and Natural Sciences (ICENS), Budapest, Hungary.
• 31. SANDBERG D., KUTNAR A., MANTANIS G., 2017: Wood modification technologies - a review, iForest 10; 895-908. DOI: 10.3832/ifor2380-010.
• 32. SLABEJOVÁ G., ŠMIDRIAKOVÁ M., 2021: Colour stability of surface finishes on thermally modified beech wood, Ann. WULS-SGGW, Forestry and Wood Technology 114; 116-124. DOI: 10.5604/01.3001.0015.2391.
• 33. SUNDQVIST B., T. MORÉN T., 2002: The influence of wood polymers and extractives on wood colour induced by hydrothermal treatment, European Journal of Wood and Wood Products 60; 375-376. DOI: 10.1007/s00107-002-0320-2.
• 34. SURI I.F., PURUSATAMA B.D, LEE S., KIM N., HIDAYAT W., MA'RUF S.D., FEBRIANTO F., 2021: Characteristic Features of the Oil-Heat Treated Woods from Tropical Fast Growing Wood Species, Wood Research 66 (3); 365-378. DOI: /10.37763/wr.1336-4561/66.3.365378.
• 35. SZOSTAK A., BIDZIŃSKA G., RATAJCZAK E., HERBEĆ M., 2013: Wood biomass from plantations of fast‐growing trees as an alternative source of wood raw material in Poland, Drewno 56; 85-113. DOI: 10.12841/wood.1644‐3985.037.07.
• 36. ZAUER M., KRETZSCHMAR J., GROßMANN L., PFRIEM A., WAGENFÜHR A., 2014: Analysis of the pore-size distribution and fiber saturation point of native and thermally modified wood using differential scanning calorimetry, Wood Science and Technology 48(1); 177-193. DOI: 10.1007/s00226-013-0597-9.