Povrchové vlastnosti kontaktně opalovaného dřeva smrku a modřínu

Bc. Martin Bládek

Master's thesis

Surface characteristics of one-sided surface charred spruce and larch wood

Abstract:

Bládek M. - Povrchové vlastnosti kontaktně opalovaného dřeva smrku a modřínu, Diplomová práce, Mendelova univerzita v Brně, 2022, 71 s. Cílem předkládané diplomové práce byla analýza povrchových vlastností kontaktně opalovaného dřeva smrku (Picea abies (L.) Karst.) a modřínu (Larix decidua Mill.). Vzorky smrku a modřínu o rozměrech 20 mm × 70 mm × 150 mm (R×T×L) byly povrchově opáleny při teplotách 350 °C / 30 s a 300 °C / 60 s pomocí kontaktního ohřevu. Na povrchově modifikovaných vzorcích byla stanovena barevná změna, stupeň lesku, drsnost povrchu, úhel smáčení povrchu a příjem kapaliny během máčení na vodní hladině. Dřevěné vzorky byly následně vystaveny procesu umělého stárnutí po dobu 1000 h a byly vyhodnoceny barevné změny pomocí CIELab systému. Polovina vzorků vystavených procesu umělého stárnutí měla opálený povrch ošetřený lněným olejem. Experimentálně bylo potvrzeno, že u kontaktně opálených vzorků obou měřených dřev došlo k výrazným barevným změnám po vystavení jejich povrchu procesu umělého stárnutí. Dále u kontaktně opálených vzorků došlo průměrně k 15 % snížení nasáklivosti kapaliny přes jejich modifikovanou vrstvu. Modifikované vzorky dokončené lněným rafinovaným olejem prokazují průměrné snížení nasáklivosti o 45 % u dřeva smrku a 38 % u dřeva modřínu. Lněný rafinovaný olej vytvoří na povrchu vzorků hydrofobní film, nicméně po 24 hod máčení na vodní hladině bylo zjištěno jeho vyluhování. Výsledky prokazují, že s rostoucím stupněm povrchového zuhelnatění vzorků v kombinaci s lněným rafinovaným olejem roste i jejich úhel smáčení. Stupeň lesku povrchu vzorků se vlivem kontaktního opálení snížil. Na základě měření drsnosti povrchu vzorků obou skupin se potvrdilo, že s rostoucím stupněm kontaktního opálení povrchu vzorků, dochází k mírnému nárůstu drsnosti povrchu. Bylo potvrzeno, že kontaktní opálení povrchu zkušebních vzorků, způsobuje tmavnutí jejich exponovaných ploch. Zároveň byla zjištěna závislost mezi stupněm opálení, tj. teplota a čas a nasákavostí povrchu u obou dřev. Výsledky práce přispějí k rozšíření znalostí o procesu povrchového zuhelnatění dřeva a možné aplikaci takto modifikovaného materiálu.

Abstract:

Bládek M. - Surface characteristics of one-sided surface charred spruce and larch wood, Diploma thesis, Mendel University in Brno, 2022, 71 p. The aim of this thesis was the analysis of surface characteristics of one-sided surface charred spruce (Picea abies (L.) Karst.) and larch (Larix decidua Mill.). Specimens of dimensions of 20 mm × 70 mm × 150 mm (R × W × L) were one-side surface charred at temperatures of 350 °C / 30 s and 300 °C / 60 s using contact heating. Color change, degree of gloss, surface roughness, wettability and liquid water uptake during specimens immersion were determined. The specimens were further subjected to an artificial weathering process for 1000 h and the color change was determined by means CIELab system. Half of the specimens exposed to the artificial weathering process had a charred surface treated with linseed oil. It was experimentally confirmed that the one-sided surface charred specimens of both studied wood species showed significant colour changes after exposure of their surface to the artificial weathering process. Furthermore, the one-sided surface charred specimens showed an average 15 % reduction in liquid absorption through their modified layer. The modified specimens finished with linseed refined oil showed an average reduction in water absorption of 45 % for spruce wood and 38 % for larch wood. The linseed refined oil forms a hydrophobic film on the surface of the specimens, however, leaching was observed after 24 h of soaking on the water surface. The results show that the contact angle of the specimens increases with increasing degree of surface charring in combination with linseed refined oil. The degree of surface gloss of the samples decreased due to contact charring. Based on the surface roughness measurements of the specimens of both groups, it was confirmed that as the degree of surface contact charring of the specimens increases, the surface roughness of the specimens increases slightly. It has been confirmed that the contact one-sided charred surface of the test specimens, causes darkening of their exposed surfaces. At the same time, the dependence between the degree of charring, i.e, temperature and time, and the water absorption of studied woods species was found. The results of the work will contribute to the knowledge of the process of one-sided surface charring of wood.

Keywords

Lněný olej, Barva, Nasákavost, Povrchové vlastnosti dřeva, Modifikace dřeva, Kontaktní opalování, Umělé stárnutí

Keywords

Surface properties of wood, Colour, Water absorption, Linseed oil, Wood modification, Contact charring, Artificial weathering

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 4. 5. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 23. 5. 2022
• Supervisor: Ing. Petr Čermák, Ph.D.
• Reader: Michal Andrejko, externi

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Master programme:
Timber Structures and Wood Building Construction