Acta Univ. Agric. Silvic. Mendelianae Brun. 2009, 57(5), 205-212 | DOI: 10.11118/actaun200957050205
VLIV MIKROVLNNÉ PLASTIFIKACE, PLOŠNÉHO LISOVÁNÍ A VYSOKOTEPLOTNÍ ÚPRAVY NA MODUL PRUŽNOSTI A MEZ PEVNOSTI V OHYBU KOLMO KE SMĚRU VLÁKEN V RADIÁLNÍM SMĚRU U SMRKU ZTEPILÉHO (Picea abies (L.) KARST.)
- Ústav nauky o dřevě, Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, Zemědělská 1, 613 00 Brno, Česká republika
Elektromagnetické záření mikrovlnného pásma, díky kterému se dřevo ohřívá, významně neovlivňuje následné lisování dřeva.
Rovnoměrné plošné lisování dřeva zvyšuje jeho hustotu. Při 50% poměru stlačení je tato hustota dvojnásobná oproti původní hodnotě. Hustota neupraveného dřeva smrku ztepilého (Picea abies (L.) Karst.) je 433,74 kg . m-3. Po slisování na poloviční tloušťku ve směru radiálním je jeho hustota 878,76 kg . m-3 při vlhkosti dřeva 0 %. Hustota dřeva významně ovlivňuje většinu fyzikálních a mechanických vlastností. Jednou z nich je i mez pevnosti dřeva v ohybu ve směru kolmo na průběh vláken v radiálním směru. Hodnota meze pevnosti po slisování plastifikovaného dřeva je 121,8 MPa (při 12 % vlhkosti).
Vysokoteplotní úprava dřeva při 200 °C po dobu čtyř hodin mění jeho chemickou strukturu a s tím spojenou hustotu, jejíž hodnota je po tepelné úpravě vyšší než u dřeva tepelně neupraveného, a to 896,09 kg . m-3. Změní se i mez pevnosti dřeva. Ta je po tepelné úpravě 124 MPa při vlhkosti 12 %.
Slisované dřevo také vykazuje vyšší tuhost než dřevo neslisované. Modul pružnosti slisovaného smrkového dřeva je 16 475,96 MPa. Po následné vysokoteplotní úpravě dojde k poklesu modulu pružnosti na hodnotu 15 192,92 MPa.
Variabilita souborů vyjádřena směrodatnou odchylkou a rozptyl hodnot výběrových souborů (Tab. I, II, III) vykazují nízké hodnoty, které mají dostatečnou vypovídající hodnotu o daných způsobech modifikace dřeva na změnu modulu pružnosti a meze pevnosti v ohybu kolmo ke směru vláken v radiálním směru.
Změna chemické struktury dřeva v důsledku vysokoteplotní úpravy také ovlivňuje sorpční vlastnosti dřeva. Dlouhodobým uložením dřeva v určitém prostředí dojde k ustálení vlhkosti dřeva v závislosti na relativní vlhkosti okolního vzduchu a jeho teplotě. Dřevo tepelně upravené má v našem případě o 1,67 % nižší rovnovážnou vlhkost oproti dřevu pouze slisovanému (7,61 %). V závislosti na obsahu vlhkosti se podstatně mění mechanické vlastnosti dřeva. Vysokoteplotně upravené dřevo, jehož vlhkost odpovídá stavu vlhkostní rovnováhy s daným prostředím, má vyšší mez pevnosti v ohybu než dřevo pouze slisované (o dané rovnovážné vlhkosti). Oproti tomu poklesl rozdíl mezi hodnotami modulu pružnosti u obou skupin.
Závěrem lze říci, že dřevo smrku ztepilého, které bylo mikrovlnně plastifikováno a rovnoměrně plošně zhuštěno, má mnohem větší hustotu, mez pevnosti v ohybu kolmo na průběh vláken v radiálním směru a modul pružnosti než nativní smrkové dřevo. Následná vysokoteplotní úprava dřeva přispěla ke zlepšení výše zmíněných vlastností a s ohledem na tyto vlastnosti lze dřevo doporučit k výrobě součástí, které jsou vystaveny velkému namáhání v ohybu kolmo na rovinu desky v radiálním směru, resp. k použití tam, kde je dřevo vystaveno velkému opotřebení.
Picea abies (L.) Karst., mikrovlnná plastifikace, lisování dřeva, mez pevnosti v ohybu, Youngův modul pružnosti, hustota dřeva
Influence of microwave plasticization, high temperature treatment and areal compression on modulus of elasticity and bending strength perpendicular to the gain in radial direction at Spruce (Picea abies (L.) Karst.)
Nowadays wood modification is very-discussed and its importance is growing up. Wood plasticization alias a temporary change of wood properties makes subsequent processing possible. Plasticization is very suitable for subsequent mechanical compressing of wood. Instead steaming and boiling there is a microwave heating for wood plasticization. This kind of heating cuts down the time of plasticization from hours to seconds and also reduces energy consumption.
Pressing of wood perpendicular to the gain in radial direction causes change of wood structure, increases wood density and due to this the wood has increased mechanical properties as bending strength and Young's modulus of elasticity. Modificated wood has many positive properties, but also has number of negative properties. The high-temperature treatment eliminates these negative proeprties to the large extend. The high temperature causes changes in chemical structure and reduces number of soprtion places. Due to this the wood has lower equilibrium moisture content. Moisture content greatly affects physical and mechanical properties. The wood that was treated by high temperature (200 °C) has lower moisture content coresponding to the equilibrium moisture content than the wood without high-tepmerature treatment (the wood only microwave plasticizated and mechanicaly compressed). Lower moisture content makes rising bending strength and Young's modulus of elasticity.
The aim of this article is to compare bending strength perpendicular to the gain in radial direction and Young's modulus of elasticity of Spruce wood that was microwave, mechanical and modificated in high-temperature.
Keywords: Picea abies (L.) Karst., microwave plasticization, pressing of wood, bending strength, Young's modulus of elasticity, wood density
Received: July 7, 2009; Published: October 10, 2014 Show citation
| ACS | AIP | APA | ASA | Harvard | Chicago | IEEE | ISO690 | MLA | NLM | Turabian | Vancouver |
References
- BOUAJILA, J., DOLE, P., JOLY, C., LIMARE, A., 2006: Some laws in lignin plasticization. Journal of applied polymer science 1445-1451 p. ISSN 0021-8995 DOI: 10.1002/app.24299
Go to original source... - CHOVANEC, D., OSVALD, A., 1992: Thermal degradation of wood. Zvolen: Technical
- University, 59 s. ISBN 80-228-0175-5
- MATOVIČ, A., 1993: Fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva a materiálů na bázi dřeva. Brno: VŠZ Brno, 212 s. ISBN 80-7157-086-9
- POŽGAJ, A., CHOVANEC, D., KURJATKO, S., BABIAK, M., 1993: Štruktúra a vlastnosti dřeva. Bratislava: Príroda a. s., 488 s. ISBN 80-0700600-1
- SIAU, J. F., 1995: Wood: Influence of moisture content on physical properties. New York: Virginia Polytechnic Institute and State University, 230 p.
- TSUOMIS, G., 1991: Science and technology of wood; Structure, properties, utilization. New York: Chapman and Hall, 494 p. ISBN 0-412-07851-1
- ČSN EN 408 Dřevěné konstrukce - Konstrukční dřevo a lepené lamelové dřevo - Stanovení některých fyzikálních a mechanických vlastností
This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License (CC BY NC ND 4.0), which permits non-comercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original publication is properly cited. No use, distribution or reproduction is permitted which does not comply with these terms.