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Untersuchungen zum Sorptions- und Quellungsverhalten von thermisch behandeltem Holz

Investigations on the sorption and swelling properties of thermally treated wood

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Zusammenfassung

Proben aus Radiata pine (Pinus radiata D. Don), Douglasie (Pseudotsuga menziesii Franco), Laurel (Laurelia sempervirens (R. et Pav.)Tul), Edelkastanie (Castanea sativa Mill.) und Eiche (Quercus robur L.) wurden im belüfteten Trockenschrank jeweils 24 h bei 100°C, 150°C bzw. 200°C) wärmebehandelt. Danach wurden das Sorptionsverhalten bei variabler Luftfeuchte und die Quellung in radialer und tangentialer Richtung bestimmt. Als Bezugsbasis dienten unbehandelte Proben. Je Variante wurden zehn Proben verwendet. Das Sorptionsverhalten wurde basierend auf den gemessenen Werten mit dem Hailwood–Horrobin-Modell berechnet. Je nach Holzart kam es bereits ab 100°C teilweise zu einer merklichen Reduzierung der Gleichgewichtsfeuchte. Bei 150°C und insbesondere bei 200°C war eine deutliche Reduzierung der Gleichgewichtsfeuchte und Quellung vorhanden. Mit dem HH-Modell konnte nachgewiesen werden, dass es dabei sowohl zu Änderungen der Porenstruktur als auch der Chemisorption kommt. Auch die Verkettung der Cellulosemoleküle ändert sich. Der Unterschied zwischen tangentialer und radialen differentialer Quellung steigt in der Reihenfolge Pinus radiata, P. menziesii, C. sativa, L. sempervirens und Q. robur. Die tangentiale differentielle Quellung ist allgemein empfindlicher auf die Wärmebehandlung als die radiale. Was die tangentiale differentielle Quellung anbelangt setzt sich Q. robur von den übrigen untersuchten Holzarten in den absoluten Werten deutlich ab. Mit Ausnahme von Pinus radiata tendiert der Anisotropie-Koeffizient bei 200°C dazu, leicht abzunehmen. Die Dichte sank bei allen Holzarten durch die Behandlung ab.

Abstract

Samples from Pinus radiata D. Don, Pseudotsuga menziesii Franco, Laurelia sempervirens (R. et Pav) Tul., Castanea sativa Mill. and Quercus robur L. were heat treated under air condition in each case during 24 h at 100°C, 150°C and 200°C. The sorption behaviour and swelling (tangential and radial) were examined in the hygroscopic range between RH 11% and 93% with untreated speciments as reference basis. For each variant ten samples were used. The sorption analysis was performed using the Hailwood–Horrobin sorption model. Depending on wood species, already starting with 100°C, a noticeable reduction of the equilibrium moisture content was observed. At 150°C and particularly at 200°C a distinct reduction of the equilibrium moisture content was measured. The sorption analysis according to the Hailwood–Horrobin model showed that changes in the void structure and chemisorption occurred. Also cross linking between cellulose molecules takes place. The difference between tangential and radial differential swelling increases in the order Pinus radiata, P. menziesii, C. sativa, L. sempervirens and Q. robur. The tangential differential swelling is generally more sensitive to thermal treatment than the radial swelling. The absolute swelling values of Q. robur are significantly higher than the values of the other wood species under study. With the exception of Pinus radiata the anisotropy coefficient tends to decrease slightly at 200°C. In all the examined wood species the heat treatment caused a decrease in density.

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Authors and Affiliations

  1. ETH Hönggerberg, HIF E 25.2, Institut für Baustoffe, Holzphysik, 8093, Zurich, Switzerland

    R. Popper, P. Niemz & G. Eberle

Authors
  1. R. Popper
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  2. P. Niemz
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  3. G. Eberle
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Popper, R., Niemz, P. & Eberle, G. Untersuchungen zum Sorptions- und Quellungsverhalten von thermisch behandeltem Holz. Holz Roh Werkst 63, 135–148 (2005). https://doi.org/10.1007/s00107-004-0554-2

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