Zusammenfassung
Im Anschluß an frühere Arbeiten über durch Wärmeein-wirkung verursachte Eigenschaftsänderungen von Holz wurden Untersuchungen über den Elastizitätsmodul in Faserrichtung, die axiale Druckfestigkeit und die Bruchschlagarbeit von Kiefern-Splint- und Buchenholz in Abhängigkeit von der Temperatur (100, 130, 150, 180 und 200°C) und Dauer (6, 24 und 48 h) einer vorangegangenen Wärmebehandlung der Proben im Trokkenzustand unter Luftzutritt durchgeführt.
Die Bestimmung des Elastizitätsmoduls erfolgte nach einem dynamischen, auf der Messung der Eigenschwingung der Proben beruhenden, zerstörungsfreien Verfahren mit einem erprobten serienmäßigen elektronischen Gerät. Nacheinander wurde an denselben wärmebehandelten Proben der Elastizitätsmodul für ihren Trockenzustand und bei drei verschiedenen Feuchtig-keitsbeträgen gemessen. Die Druckfestigkeit wurde nach DIN 52 185, die Bruchschlagarbeit in Anlehnung an DIN 52 189 ermittelt.
Die nach den verschiedenen Wärmebehandlungen durch Substanzverlust nachgewiesene thermische Teilzersetzung beider Hölzer war bei den verwendeten Probestäben wesentlich geringer als bei früheren Versuchen mit weit kleineren Proben. Von 150°C Behandlungstemperatur an war der Substanzverlust des Buchenholzes beträchtlich größer als der des Kiefern-Splintholzes.
Der Elastizitätsmodul beider Hölzer im Trockenzustand wurde erst durch die Wärmebehandlungen bei 150°C merklich verringert. Steigende Behandlungstemperatur und verlängerte Einwirkungsdauer verstärkten die Abnahme, bei Kiefern-Splintholz mehr als bei Buchenholz. Die für 12% Holzfeuchtigkeit durch Interpolation ermittelten Ergebnisse lassen erkennen, daß sich die durch die Feuchtigkeitsaufnahme bedingte relative Abnahme des Elastizitätsmoduls bei Kiefern-Splintholz mit stärker werdender, aus Temperaturhöhe und Behandlungsdauer resultierender, Wärmeeinwirkung vergrößerte. Für Buchenholz ergaben sich kompliziertere Verhältnisse.
Die relative Druckfestigkeit des Buchenholzes bei 12% Holzfeuchtigkeit wurde durch die Wärmebehandlungen bis einschließlich 6 Stunden bei 180°C weniger verringert als die des Kiefern-Splintholzes. Allgemein wurde die Druckfestgkeit durch die Wärmeeinwirkung etwas stärker beeinträchtigt als der Elastizitätsmodul.
Sehr viel stärker dagegen wurde die für dynamische Beanspruchung kennzeichnende Bruchschlagarbeit durch die Wärmeeinwirkung beeinflußt. Auch hier erwies sich bis einschließlich 180°C Behandlungstemperatur das Buchenholz weniger empfindlich als das Kiefern-Splintholz, bei dem sich schon bei der Wärmeeinwirkung von 130°C eine mit der Behandlungsdauer zunehmende deutliche Verringerung der Bruchschlagarbeit abzeichnete.
Summary
Following previous studies on changes of wood properties by thermal treatment, investigations on the modulus of elasticity in grain direction, maximum crushing strength parallel to grain, and impact work of pine sapwood and beechwood were made in dependency on the temperature (100, 130, 150, 180 and 200°C) and the duration (6, 24 and 48 h) of a preceding heat treatment of the samples in dry condition under access of air.
The determination of the modulus of elasticity was carried out with an approved, standard electronic instrument by applying a dynamic, non-destructive method based on the measurement of natural frequency of the specimens. The modulus of elasticity was measured successively on the same heat-treated specimens with regard to the dry condition and three different moisture contents. The maximum crushing strength was determined according to DIN 52185, the impact work following DIN 52189.
The thermal degradation of both kinds of wood, which was demonstrated by the loss of wood substance after the different heat treatments, was considerably lower with the beams investigated than with the much smaller specimens used in former tests. Starting with a 150°C temperature of heat treatment, the loss of wood substance of beechwood was considerably greater than that of pine sapwood.
The modulus of elasticity of both kinds of wood in dry condition was markedly reduced not before the temperature of the heat treatment reached 150°C. By increasing the temperature of heat treatment and by prolonging the heating period there was a growing decrease which was found to be greater in pine sapwood than in beechwood. The findings determined by interpolation with regard to a 12% wood moisture content were as follows: The relative decrease in the modulus of elasticity of pine sapwood being affected by the adsorption of moisture increased as the temperature rose and the period of heat treatment was prolonged. The behaviour of beechwood was more complicated.
The relative maximum crushing strength of beechwood with 12% moisture content was less reduced by the heat treatments up to inclusively 6 hours at 180°C than that of pine sapwood. The influence of the heat treatments on the crushing strength was generally somewhat stronger than on the modulus of elasticity.
The impact work, however, being characteristics of the dynamic load, was much more affected by the heat treatments. Up to a temperature of 180°C inclusively beechwood was found to be less reactive than pine sapwood; in the case of pine sapwood a thermal treatment of 130°C already led, with growing time of treatment, to an increasingly significant decrease in the impact work.
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Mitteilung aus dem Institut für Holzforschung und Holztechnik der Universität München
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Schneider, A. Untersuchungen über den Einfluß von Wärmebehandlung im Temperaturbereich von 100 bis 200°C auf Elastizitätsmodul, Druckfestigkeit und Bruchschlagarbeit von Kiefern-Splint- und Buchenholz. Holz als Roh-und Werkstoff 29, 431–440 (1971). https://doi.org/10.1007/BF02625823
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DOI: https://doi.org/10.1007/BF02625823