Research into sorption and mechanical properties of natural and modified birch wood

• Autorzy: Vobolis J. , Albrektas D.

Identyfikatory

DOI

10.12841/wood.1644-3985.064.04

Warianty tytułu

PL

Badania nad sorpcją i właściwościami mechanicznymi naturalnego i modyfikowanego drewna brzozy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The research presented examined wood treatment at high temperatures. Wood specimens were tested at an original working station. In order to increase the durability, environmental resistance and size and shape stability of wood products, the wood underwent a modification process. One modification method included high-temperature heating (140–230°C). Exposure to heat contributed to changes in the chemical composition and physical and mechanical properties of the wood. In addition, assortments of natural and modified birch wood were studied. The sorption properties of the wood were evaluated during the moistening and drying processes. The resonance vibration method was used to assess the modulus of elasticity and the coefficient of damping. The specimens were tested by subjecting them to 3-hour heating at temperatures of 120, 150, 180 and 210°C and soaking them in water afterwards. It was found that the modulus of elasticity of the heated wood increased by 12% and the coefficient of damping decreased by 40%. It was established that the amounts of water absorbed by the heated wood were 5 times smaller in comparison to the natural wood.

PL

Niniejsze badania dotyczyły obróbki drewna w wysokich temperaturach. Próbki drewna zostały przebadane z wykorzystaniem oryginalnego stanowiska badawczego. W celu podniesienia trwałości, odporności środowiskowej oraz stabilności rozmiarowej i stabilności kształtu produktów drzewnych, drewno poddawane jest procesowi modyfikacji. Jedna z metod modyfikacji obejmuje ogrzewanie w wysokiej temperaturze (140–230°C). Poddanie działaniu ciepła przyczynia się do zmian w składzie chemicznym oraz zmian właściwości fizycznych i mechanicznych drewna. Dodatkowo przebadano sortymenty naturalnego i modyfikowanego drewna brzozowego. Właściwości sorpcyjne drewna oceniono podczas procesów zwilżania i suszenia. Metodę wibracji rezonansowych wykorzystano do oceny modułu sprężystości oraz współczynnika tłumienia. Próbki przebadano, poddając je 3-godzinnemu ogrzewaniu w temperaturach 120, 150, 180 and 210°C i mocząc je potem w wodzie. Zaobserwowano, iż moduł sprężystości drewna poddanego obróbce termicznej wzrósł o 12%, a współczynnik tłumienia obniżył się o 40%. Ustalono, że ilości wody wchłonięte przez drewno poddane obróbce termicznej były pięciokrotnie mniejsze niż ilości wchłonięte przez drewno naturalne.

Słowa kluczowe

EN

birch wood; heated wood; coefficient of damping; resonance vibrations; modulus of elasticity

PL

drewno brzozowe; drewno modyfikowane termicznie; współczynnik tłumienia; wibracje rezonansowe; moduł elastyczności

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Poznański Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Drewno : prace naukowe, doniesienia, komunikaty
• Rocznik: 2014
• Tom: vol. 57, nr 191
• Strony: 55--69
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., rys.

Twórcy

autor

Vobolis J.

• Kaunas University of Technology, Kaunas, Lithuania

autor

Albrektas D.

• Kaunas University of Technology, Kaunas, Lithuania

Bibliografia

• Albrektas D., Vobolis J. [2010]: Testing the effect of transverse resonant vibrations on wood impregnation. Journal of Vibroengineering 12 [1]: 50–56
• Candan Z., Korkut S., Unsal O. [2013]: Effect of thermal modification by hot pressing on performance properties of paulownia wood boards. Industrial Crops and Products 45: 461– 464
• Candelier K., Dumarcay S., Petrissans A., Gerardin P., Petrissans M. [2013]: Comparison of mechanical properties of heat treated beech wood cured under nitrogen or vacuum. Polymer Degradation and Stability 98: 1762–1765
• Finnish Thermowood Association [2003]: ThermoWood Handbook, Helsinki, Finland
• Gobakken L.R., Westin M. [2008]: Surface mould growth on five modified wood substrates coated with three different coating systems when exposed outdoors International. Biodeterioration & Biodegradation 62: 397–402
• 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
• Gunduz G., Korkut S., Korkut D. S. [2008]: The effects of heat treatment on physical and technological properties and surface roughness of Camiyani Black Pine (Pinus nigra Arn. Subsp. Pallasiana var. pallasiana) wood. Bioresource Technology 99: 2275–2280
• Huang X., Kocaefe D., Kocaefe Y., Boluk Y., Pichete A. [2012]: Study of the degradation behavior of heat-treated jack pine (Pinus banksiana) under artificial sunlight irradietion. Polymer Degradation and Stability 97: 1197–1214
• Hyttinen M., Masalin-Weijo M., Kalliokoski P., Pasanen P. [2010]: Comparison of VOC emissions between air-dried and heat-treated Norway spruce (Picea abies), Scots pine (Pinus sylvesteris) and European aspen (Populus tremula) wood. Atmospheric Environment 44: 5028–5033
• Korkut S. [2008]: The effects of heat treatment on some technological properties in Uludag fir (Abies bornmuellerinana Mattf.) wood. Building and Environment 43: 422–428
• Korkut S., Hiziroglu S. [2009]: Effect of heat treatment on mechanical properties of hazelnut wood (Corylus colurna L.). Materials and Design 30: 1853–1858
• Santos J.A. [2000] Mechanical behaviour of Eucalyptus wood modified by heat. Wood Science and Technology 34: 39–43
• Tiryaki S., Hamzacebi C. [2014]: Predicting modulus of rupture (MOR) and modulus of elasticity (MOE) of heat treated woods by artificial neural networks. Measurement 49: 266–274
• Tjeerdsma B.F., Militz H. [2005]: Chemical changes in hydrothermal treated wood: FTIR analysis of combined hydrothermal and dry heat-treated wood. Holz als Roh- und Werkstoff 63: 102–111
• Timoshenko S. [1985]: Vibration problems in engineering. Mashinostroenie, Moscow
• Vobolis J., Albrektas D. [2007]: Analysis of wood peculiarities by resonant vibration method. Baltic Forestry 13 [1]: 109–115
• Vobolis J., Albrektas D. [2009]: The influence of wood structure destruction on viscous elastic properties. Materials Science 15 [1]: 53–58
• Windeisen E., Wegener G. [2008]: Behaviour of lignin during thermal treatments of wood. Industrial Crops and Products 27 [2]: 157–162
• Yildiz S., Tomak E.D., Yildiz U.C., Ustaomer D. [2013]: Effect of artificial wethering on the properties of heat treated wood. Polymer Degradation and Stability 98: 1419–1427
• Younsi R., Kocaefe D., Poncsak S., Kocaefe Y. [2010]: Computational and experimental analysis of high temperature thermal treatment of wood based on ThermoWood technology. International Communications in Heat and Mass Transfer 37: 2 –28
• List of standards
• LST EN 13183-1:2003 Pjautinės medienos bandinio drėgnis. 1 dalis. Drėgnio nustatymas džiovinimo metodu (Moisture content of a piece of sawn timber – Part 1: Determination by oven dry method)