Vliv tepelné a chemické modifikace na sorpční, difuzní a hygroexpazní vlastnosti dřeva

Bc. Pavel Imramovský

Master's thesis

Effect of heat and chemical modification on sorption, diffusion and hygroexpansion properties of wood

Abstract:

Tato diplomová práce se zabývala tématem vlivu tepelné a chemické modifikace na sorpční, difuzní a hygroexpanzní vlastnosti dřeva. Za tímto účelem byla provedena tepelná modifikace bukového dřeva v teplotách (180 °C, 200 °C, 220 °C) ve speciální upravené komoře Katres. Dále byla provedena chemická modifikace za použití anhydridu kyseliny octové. Jednotlivé vzorky bylo nutné nakrájet na plátky v radiálním a tangenciálním směru pomocí mikrotomu. Pro stanovení sorpčních a difuzních vlastností všech těchto bukových plátků společně s referenčním neupraveným, bylo využito zařízení na zkoumání dynamické sorpce par (DVS). Dále bylo stanoveno dynamické bobtnání u všech zkoumaných skupin v radiálním a tangenciálním směru. V rámci určení míry bobtnání byly měřeny velikosti vzorků pomocí posuvného měřítka v určených směrech před a po uplynutí doby 24 hodin ve vodě. Z měření vyplynulo, že difusní koeficient stoupal u vzorků, jež byly chemicky i tepelně modifikovány. Rovněž také vycházel vyšší difusní koeficient v radiálním směru než v tangenciálním, což odpovídá odborné literatuře. Z výsledků je patrné, že tepelně i chemicky upravené bukové dřevo odolávalo lépe vlhkosti než referenční neupravené. V rámci bobtnání hraje velkou roli směr, neboť měření v tangenciálním směru dosahují téměř dvojnásobných hodnot oproti radiálnímu. Byly zváženy možnosti využití modifikovaných dřev ve stavitelství i z pohledu zkoumaných vlastností. Statistika byla provedena v programu ANOVA.

Abstract:

This thesis dealed with the influence of heat and chemical modification on sorption, diffusion and hygroexpansion properties of wood. To this aim, a thermal modification of European beechwood was carried out at temperatures (180 °C, 200 °C, 220 °C) in the special modified chamber of Katres. Furthermore, chemical modification was required on individual samples using acetic acid anhydride. The individual samples had to be sliced in radial and tangential directions using microtoma. A dynamic vapour sorption (DVS) device was used to determine the sorption and diffuse properties of all these beech slices as well as the reference unmodified sample. In addition, dynamic swelling was determined for all groups studied in radial and tangential directions. In order to determine the rate of swelling, sample sizes were measured using a scaler in specified directions before and after the 24-hour period in the water. The results indicated that both heat- and chemically-treated beechwood scored better against moisture than reference untreated samples. The diffusion coefficient in the radial direction was also higher than in the tangential direction, which corresponds to the professional literature. The results indicate that heat- and chemically-treated beechwood resisted better moisture than the reference untreated samples. Within swelling, direction plays a large role, as measurements in the tangential direction are nearly twice as high as the radial. The possibilities of using modified wood in construction as well as from the perspective of the researched characteristic were considered. The statistics were performed in the ANOVA program.

Keywords

dřevo, tepelná modifikace, chemická modifikace, difuse, bobtnání, buk lesní, vlhkost, sorpce, acetylace

Keywords

thermal modification, chemical modification, moisture content, sorption, diffusion, wood, swelling, European beech, acetylation

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 8. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 22. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Jakub Dömény, Ph.D.
• Reader: Jakub Dohnal, externi

Mendel University in Brno

Faculty of Forestry and Wood Technology

Master programme:
Timber Structures and Wood Building Construction