DIGITALNA ARHIVA ŠUMARSKOG LISTA
prilagođeno pretraživanje po punom tekstu




ŠUMARSKI LIST 3-4/2009 str. 71     <-- 71 -->        PDF

IZVORNI ZNANSTVENI ČLANCI – ORIGINAL SCIENTIFIC PAPERSŠumarski list br. 3–4, CXXXIII (2009), 185-191
UDK 630* 812 + 813 (001) Fraxinus excelsiorL.


USPOREDBATEHNIČKIH SVOJSTAVATERMIČKI MODIFICIRANOG
I RECENTNOG DRVAJASENA(Fraxinus excelsior L.)


SOME PHYSICALAND MECHANICAL PROPERTIES OF RECENT
AND HEATTREATEDASH – Fraxinus ExcelsiorL.


Slavko GOVORČIN*, Tomislav SINKOVIĆ*, Richard HRČKA**


SAŽETAK: Obrada jasena (Fraxinus excelsiorL.) na temperaturi od 200 oC
uzrokovala je značajne promjene tehničkih svojstava odnosno fizikalnih i mehaničkih
svojstava, tako obrađenog drva. Gustoća jasenovine u apsolutno suhom
stanju signifikantno je manja od gustoće recentne. Ista je pojava uočena i kod
utezanja u radijalnom i tangencijalnom smjeru i također volumnog utezanja.
Istraživana mehanička svojstava: čvrstoće na tlak u longitudinalnom smjeru,
statič ke čvrstoće na savijanje, tvrdoće u longitudinalnom, radijalnom i tangencijalnom
smjeru toplinski obrađene jasenovine, također su signifikantno manja
od recentne. Obrada jasenovine na visokoj temperaturi polučila je drvo veće
dimenzionalne stabilnosti, odnosno manjih veličina linearnih i volumnog utezanja,
ali manjih mehaničkih svojstava jasenovine.


Ključne riječi:jasen (Fraxinus ExcelsiorL.), termički modificirano drvo,
recentno drvo, tehnička svojstva, fizikalna svojstva, mehanička svojstva dr va


UVOD – Introduction


Drvokaoprirodnipolimerprimarnojeizgrađenoodčajnija promjena fizikalnih svojstava uslijed visokih
trimakromolekularnekomponente: celuloze, hemicelu-temperatura veća je dimenzijska stabilnost, odnosno
lozeilignina (KollmannF, CoteW1968).Reak-manja higroskopnost drva (Tjeerdsmaetal. 1998,
tivne hidroksilne grupe u polimerima stjenki gradbenihKotilainen2000, Yildiz2002, Roussetet al.
stanica drva utječu na većinu kemijskih i fizikalnih svoj-2004). Uz poboljšanje navedenih fizikalnih svojstava
stava drva. Povećanje dimenzione stabilnosti, jed no je oddolazi do pada mehaničkih svojstva kod drva tretiranog
značajnih fizikalnih svojstava drva. Na tom po lju u pro -visokim temperaturama. Istraživanja statičke čvrstoće
teklih nekoliko desetljeća provedena su relevantna is tra-na savijanje (Yildizetal. 2002) pokazuju da dolazi do
živanja (Stamm1964,Hillis1984,Rowell1983,pada čvrstoće kod toplinski obrađenog drva. Veličina
Rowell1984,Kumar1994,Militzetal. 1997). pada ovisi o vrsti drva, maksimalnoj temperaturi i vre


menu koliko je drvo bilo izloženo visokoj temperaturi


Temperatura veća od 180 oC uzrokuje u drvu zna(
Vernois2001). Istraživanja provedena do poslije


čajne promjene kemijskih svojstava (Tjeerdsmaet al.
dnjeg desetljeća, omogućila su razvoj četiri Europska


1998,Kotilainen2000), a kod temperatura većih od
postupka za tretiranje drva visokim temperaturama


200 oC dolazi do pirolize makromolekula u staničnim
(Rapp2001).Industrijska primjena tih postupaka po


stjenkama drva. Visoke temperature smanjuju učešće
većala je primjenu temperaturno tretiranog drva.


hemiceluloza (Roussetetal. 2004). Učešće hemiceluloza
u staničnoj stjenci veće je kod listača u odnosu naCilj ovog istraživanja je određivanje razlika nekih
četinjače. Tretiranjem listača visokim temperaturamafizikalnih i mehaničkih svojstava termički modificiraone
gube više mase nego četinjače. Druga mnogo zna-nog i recentnog drva. Drvo koje se koristilo u istraživa


nju bilo je jasen (Fraxinus excelsiorL.), srušeno u
Otoku, regija Slavonija, Hrvatska.


Toplinski tretirana jasenovina interesantna je iz dva
Sveučilište u Zagrebu, Šumarski fakultet


*Doc. dr. sc. Slavko Govorčin, doc. dr. sc. Tomislav Sinković,
razloga. Povećanje dimenzionalne stabilnosti i trajnosti


**Richard Hrčka, Faculty ofWood Science, Technical Universizy,


te izjednačavanje boje uslijed česte pojave neprave srži.


Zvolen, Slovakia




ŠUMARSKI LIST 3-4/2009 str. 72     <-- 72 -->        PDF

.


(


B


C
S 3
S 1
F


S 2


S 4


H


Legenda: F-uzorci za fizikalna svojstva, C–uzorci za čvrstoću na tlak paralelno s vlakancima,
B-uzorci za statičku čvrstoću na savijanje, H–uzorci za tvrdoću poprečnog, radijalnog i tangencijalnog
presjeka, S1 i S3–srednjača recentne jasenovine, S2 i S4–srednjača toplinski
obrađene jasenovine.


Key: F – samples for physical properties, C– samples for compression strength parallel to the
grain, B– samples for static bending strength, H– samples for hardness of transversal, radial
and tangential cut, S1 and S3 – recent ash heart board, S2 and S4 – heat treated ash heart board


Slika 1.Pozicije uzoraka za određivanje fizikalnih i mehaničkih svojstva na srednjačama.


Figure 1Sample positions for determining physical and mechanical properties on heart boards


Izrađen je maksimalno mogući broj uzoraka za sva ko12 % sadržaja vode u uzorcima, a sadržaj vode kod uzofizikalno
i mehaničko svojstvo u radijalnom smjeru, od-raka iz toplinski obrađene jasenovine iznosio je 4 %.
nosno od srca ka kori. Određivana su maksimalna uteza-Radi mogućnosti usporedbe rezultata određivanja mehanja
u radijalnom i tangencijalnom smjeru, maksimalnoničkih svojstava vrijednosti istih su preračunavane na
volumno utezanje, gustoća u apsolutno suhom stanju,sadržaj vode od 4 % za recentnu i 12 % za toplinski
nominalna gustoća i sadržaj vode nakon četrnaestodne-obra đenu jasenovinu. Korekcijski faktor za povećanje,
vnog potapanja u vodi, od fizikalnih svojsta va. Istraži-odnosno smanjenje me haničkih svojstava drva korišten
vanje fizikalnih svojstava recentne i toplinski obrađeneje prema Forest Product Laboratory, Madison. Uspored jasenovine
obavljeno je prema važećim normama. Odre-ba srednjih vrijednosti fizikalnih i mehaničkih svojstava
đi vana je čvrstoća na tlak paralelno s vlakancima, stati-recentne i toplinski obrađene jasenovine obavljena je
čka čvrstoća na savijanje, tvrdoća u longitudinalnom,prema Mann-Whitney testom, uz pomoć računalnog stara
dijalnom i tangencijalnom smjeru. Istraživanje meha-tističkog programa Statistica.
nič kog svojstva recentne jasenovine obavljeno je kod


REZULTATI I DISKUSIJA– Results and Dissucion
MAKROSKOPSKE KARAKTERISTIKE – Macroscopic Characteristics


Statističke vrijednosti rezultata istraživanja ma kroskopskih
karakteristika jasenovine prikazani su u tabli
ci1.




ŠUMARSKI LIST 3-4/2009 str. 73     <-- 73 -->        PDF

S. Govorčin, T. Sinković, R. Hrčka: USPOREDBATEHNIČKIH SVOJSTAVATERMIČKI MODIFICIRANOG ...Šumarski list br. 3–4, CXXXIII (2009), 185-191
Tablica 1.Prikaz statističkih vrijednosti makroskopskih karakteristika jasenovine.


Table 1Survey of statistical values of ash macroscopic characteristics


sjever –Northjug –South
UKD –SLTŠg –GRWŠg –GRWUKD –SLT
%mmmm%
4848N5252
42,92,0MIN2,247,7
68,35,0AVE4,870,6
85,58,5MAX9,887,10
12,211,87SD1,928,97
148,983,51VAR3,6880,41


Legenda: .godaiUKD–


Šg-širina
učešćezonekasnogdrva


Key: GRW – growth-ring width and
LWP – latewood percentage
SLT – share of late trees zone


FIZIKALNASVOJSTVA– Phisical Properties
Statističke vrijednosti rezultata istraživanja fizikal-prikazani su u tablici 2.
nih svojstava recentne i toplinski obrađene jasenovine
Tablica 2.Prikaz statističkih vrijednosti za fizikalna svojstva recentne i toplinski obrađene jasenovine.


Table 2Survey of statistical values for physical properties of recent and heat treated ash


recentna jasenovina –Recent ashtoplinski obrađena jasenovina –Heat treated ash
.
w
.
0
Wß
r max
ß
t max
ß
v max
ß
v max
ß
t max
ß
r max
W.
o
.
w
g/cm
3
g/cm
3
%%%%%%%%g/cm
3
g/cm
3
767676767676N717171717171
0,9390,585764,64,512,3MIN4,02,60,8530,5440,838
1,0270,655867,09,015,7AVE5,73,42,1630,6000,918
1,1040,72110211,813,120,7MAX7,74,54,4750,6580,998
0,03290,03425,31,891,821,88SD0,630,400,545,70,02930,0305
0,00110,001127,73,583,313,55VAR0,400,160,2932,00,00090,0009


Legenda: .– gustoćanakon četrnaestodnevnogpotapanjauvodi, .– gustoća u apsolutno suhom stanju,W– sadržaj vode


.o


w


nakon četrnaestodnevnog potapanja, ß– totalno radijalno utezanje, ß– totalnotangencijalnoutezanjeiß– totalno


rmaxtmaxvmax


volumnoutezanje
Key: .– density after a fortnight of water soaking, .o– density in absolutely dry condition, W– water content after a


w


fortnight of soaking, ß–total radial shrinkage, ßt max–total tangential shrinkage and ß–total volume shrinkage


r maxv max


Srednje vrijednosti istraživanih fizikalnih svojstavaSrednja vrijednost sadržaja vode nakon potapanja rerecentne
jasenovine veće su od srednjih vrijednosti to-centne jasenovine veća je za 26,7 % od srednje vrijedplinski
obrađene jasenovine, što je vidljivo u tablici 2.nosti sadržaja vode nakon potapanja toplinski obrađene


Raspored gustoća u apsolutno suhom stanju u radijalnom smjeru recentnog jasena


Density distribution in absolutely dry condition in radial direction of recent ash


Gustoća u apsolutno suhom stanjuDensity in absolutely dry condition (g/cm3
)
Starost (god) – Age (years)


Slika 2.Raspored gustoće u apsolutno suhom stanju u radijalnom smjeru za recentnu jasenovinu.


Figure 2Density distribution in absolutely dry condition in radial direction for recent ash




ŠUMARSKI LIST 3-4/2009 str. 74     <-- 74 -->        PDF

S. Govorčin, T. Sinković, R. Hrčka: USPOREDBATEHNIČKIH SVOJSTAVATERMIČKI MODIFICIRANOG ...Šumarski list br. 3–4, CXXXIII (2009), 185-191
jasenovine. Srednja vrijednost gustoće u sirovom sta-veća je za 70 % od srednje vrijednosti kod toplinski


nju nakon potapanja recentne jasenovine veća je zaobra đenog drva. Kod totalnog tangencijalnog utezanja


10,6 % od iste vrijednosti gustoće u sirovom stanju to-taj odnos je 62,2 %, a kod totalnog volumog utezanja


plinski obrađene jasenovine. Gustoća u apsolutno su -63,7 %. Kod svih istraživanih fizikalnih svojstava sred


hom stanju recentne jasenovine veća je samo za 8,4 %nje vrijednosti recentne i toplinski obrađene jasenovine
od toplinski obrađenog drva. Razlike srednjih vrijedno-signifikantno se razlikuju. Na slici 2. prikazan je rasposti
totalnih utezanja u radijalnom i tangencijalnomred gustoće u apsolutno suhom stanju u radijalnom
smje ru i volumnog utezanja su velike. Srednja vrijed-smje ru za recentnu jasenovinu.
nost totalnog radijalnog utezanja recentne jasenovine


Raspored gustoća u apsolutno suhom stanju u radijalnom smjeru toplinski obrađenog jasena


Density distribution in absolutely dry condition in radial direction of heat treated Ash


Gustoća u apsolutno suhom stanjuDensity in absolutely dry condition (g/cm3
)
Starost (god) – AGE (years)


Slika 3.Raspored gustoće u apsolutno suhom stanju u radijalnom smjeru za toplinski obrađenu jasenovinu.


Figure 3Density distribution in absolutely dry condition in radial direction for heat treated ash


Na slici 3. prikazan je raspored gustoće u apsolutno
suhom stanju u radijanom smjeru za toplinski obrađenu
jasenovinu.


Slika 2. pokazuje očekivani raspored gustoće u apsolutno
suhom stanju u radijalnom smjeru jasenovine, s
obzirom da ona spada u grupu prstenasto poroznih vrs ta
listača. Gustoća u apsolutno suhom stanju od srca ka


MEHANIČKASVOJSTVAStatističke vrijednosti rezultata istraživanja čvrs to će
na tlak u longitudinalnom smjeru i statičke čvrstoće na
savijanje recentne i toplinski obrađene jasenovine prikazani
su u tablici 3. Statističke vrijednosti prikazane su
kod 12 % i 4 % sadržaja vode, kako bi se provjerilo da li
korekcijskii faktori za preračunavanje me haničkih svojstava
daju iste odnose mehaničkih svoj stava kod 12 % i
4 % sadržaja vode za toplinski obra đenu jasenovinu, u
odnosu na recentnu jasenovinu gdje ti korekcijski faktori
daju pouzdane vrijednosti.
Srednje vrijednosti čvrstoće na tlak u longitudinalnom
smjeru i statičkog savijanja recentne jasenovine
veće su od istih vrijednosti toplinski obrađene jasenovine
kod sadržaja vode od 12 % i 4 %. Čvrstoća na tlak
u longitudinalnom smjeru recentne jasenovine kod


kori je u opadanju kod recentne jasenovine. Slika 3. pokazuje
da je gubitak mase uz isti volumen uzoraka veći
u zoni srca, a trend rasporeda gustoće u apsolutno su hom
stanju više ne pokazuje očekivani raspored gus to ća
u apsolutno suhom stanju kod toplinski obrađene
ja senovine.


– Mechanical Properties
12 % sadržaja vode veća je za 36,8 % i 13,3 % kod
sadržaja vode od 4 % nego toplinski obrađene jasenovine.
Kod statičke čvrstoće na savijanje također re cent na
jasenovina ima veću srednju vrijednost kod 12 %
sa držaja vode za 48 % i 42,8 % kod sadržaja vode 4 %
od toplinski obrađene jasenovine. Statistički se srednje
vrijednosti čvrstoće na tlak u longitudinalnom smjeru i
statičkog savijanja recentne jasenovine i toplinski
obra đene jasenovine signifikantno razlikuju.
Statističke vrijednosti rezultata istraživanja tvrdoće
u longitudinalnom, radijalnom i tangencijalnom smjeru
recentne i toplinski obrađene jasenovine prikazani su u
tablici 4.




ŠUMARSKI LIST 3-4/2009 str. 75     <-- 75 -->        PDF

S. Govorčin, T. Sinković, R. Hrčka: USPOREDBATEHNIČKIH SVOJSTAVATERMIČKI MODIFICIRANOG ...Šumarski list br. 3–4, CXXXIII (2009), 185-191
Tablica 3.Prikaz statističkih vrijednosti čvrstoće na tlak u longitudinalnom smjeru i statičke čvrstoće na savijanje recentne i
toplinski obrađene jasenovine.


Table 3
Survey of statistical values of compression strength in longitudinal direction and static bending strength of recent
and heat treated ash.


recentna jasenovina –Recent ashtoplinski obrađena jasenovina –Heat treated ash
.
b
4 %
.
b
12 %
.
4%
.
12 %
.
12 %
.
4%
.
b
12 %
.
b
4%
MPaMPaMPaMPaMPaMPaMPaMPa
37373939N35353737
108,981,759,940,5MIN25,251,226,438,8
138,6103,772,048,6AVE30,762,453,979,3
167,4125,585,357,6MAX38,979,272,8111,3
15,0911,366,614,47SD3,457,3610,5715,54
227,67129,0443,7119,95VAR11,8854,13111,71241,50


Legenda:.
– čvrstoćanatlakulongitudinalnomsmjerukod12 % sadržajavode,.
– čvrstoćana tlakulongitudina


12 %
4 %


lnomsmjerukod12 % sadržajavode,.
– statička čvrstoća na savijanje kod 12 % sadržaja vode i.
– statička čvr


b12 %
b4%


stoća na savijanje kod 4 % sadržaja vode


Key:.
12 %– compression strength in longitudinal direction with water content of 12 %, .
4 %– compression strength in longitudinal
direction with water content of 12 %, .b 12 %– static bending strength with water content of 12 % and .b 4%– static
bending strength with water content of 4 %


Tablica 4.Prikaz statističkih vrijednosti tvrdoće u longitudinalnom, radijalnom i tangencijalnom smjeru recentne i toplinski
obrađene jasenovine.


Table4
Survey of statistical values of hardness in longitudinal, radial and tangential direction of recent and
heat treated ash.


recentna jasenovina –Recent ashtoplinski obrađena jasenovina –Heat treated ash
H
T
4 %
H
T
H
R
H
R
H
L
12 %4%12 %4%
H
L
12 %
H
L
H
L
H
R
H
R
H
T
H
T
12 %4%12 %4%12 %4%
NNNNNNNNNNNN
333325251616N121220202525
512042675916493095727252MIN279242203512439035314414
7027585674346195111308432AVE579287544781597643385430
8422701899238269131339950MAX7282110065970746351546554
81267710498741013768SD13712073693866474599


Legenda: H– tvrdoćaulongitudinalnomsmjerukod12 % sadržajavode, H– tvrdoćaulongitudinalnomsmjerukod


L12 %
L4 %


4 % sadržajavode, H– tvrdoćau radijalnom smjerukod12 % sadržajavode, H– tvrdoćau radijalnom smjerukod


R12 %
R4%


4 % sadržajavode, H– tvrdoćau tangencijalnom smjerukod12 % sadržajavodei H– tvrdoćau tangencijalnom


T12 %
T4 %


smjerukod4 % sadržajavode


Key: HL12 %– hardness in longitudinal direction with water content of 12 %, HL4 %– hardness in longitudinal direction with
water content of 4 %, HR12 %– hardness in radial direction with water content of 12 %, HR 4 %– hardness in radial direction
with water content of 4 %, HT12 %– hardness in tangential direction with water content of 12 % and HT4 %– hardness in tangential
direction with water content of 4 %


Tvrdoća recentne jasenovine u svim smjerovima iIzneseni postoci većih vrijednosti mehaničkih svojkod
oba sadržaja vode veća je od tvrdoće toplinskistava recentne jasenovine od toplinski obrađene jaseobra
đene jasenovine. Tvrdoća u longitudinalnom smje -novine kod 12 % i 4 %, ukazuju da su slični kod 12 % i
ru recentne jasenovine kod 12 % sadržaja vode veća je4 %. Sličnost tih postotaka ukazuje da korekcijski koeza
31,3 %, a kod 4 % sadržaja vode za 21,3 % od tvrdo -ficijenti za preračunavanje mehaničkih svojstava na
će toplinski obrađene jasenovine. U radijalnom smjerurazličite zadržaje vode zadovoljavajući i za toplinski
tvrdoća recentne jasenovine kod 12 % sadržaja vodeobrađenu jasenovinu.
veća je za 22,8, a kod 4 % sadržaja vode za 19,6 % od
tvr doće toplinski obrađene jasenovine. Tvrdoća u tangencijalnom
smjeru recentne jasenovine kod 12 % sadržaja
vode veća je za 25,9 %, a kod 4 % sadržaja vode
za 22,7 % od tvrdoće toplinski obrađene jasenovine.




ŠUMARSKI LIST 3-4/2009 str. 76     <-- 76 -->        PDF

S. Govorčin, T. Sinković, R. Hrčka: USPOREDBATEHNIČKIH SVOJSTAVATERMIČKI MODIFICIRANOG ...Šumarski list br. 3–4, CXXXIII (2009), 185-191
ZAKLJUČCI – Conclusions


Provedeno istraživanje nekih fizikalnih i mehanič kih
svojstava recentnog jasena (Fraxinus excelsiorL.) i
to plinski obrađenog na 200 oC pokazuju dijametralno
različite vrijednostiistraživanih svojstava. Raspored
gus toće u apsolutno suhom stanju u radijalnom smjeru
toplinski obrađene jasenovine odstupa od rasporeda ka kav
je uobičajen za recentnu jesenovinu. Gubitak ma se
uz relativno konstantan volumen uzoraka evidentan je u
radijalnom smjeru, a posebno u dijelu srca. Sred nja vrijednost
gustoće u apsolutno suhom stanju recentne jasenovine
veća je za 8,4 % od toplinski obrađene. Utezanja
u radijalnom, tangencijalnom smjeru i volumno utezanje
recentne jasenovine veće je od toplinski obrađene.
Utezanje u radijalnom smjeru za 70 %, u tangencijalnom
smjeru za 62,2 % i volumno utezanje za 63,7 %.
Sva navedena fizikalna svojstva recentne jasenovine signifikantno
se razlikuju od toplinski obrađene. Istraži-


LITERATURA


Bourgois,J., MC. Bartholin, R. Guyonnet
1989: Thermal treatment of wood: analysis of
the obtained product.Wood Sci Technol 23 (4):
303–310


Buro, A.1954: DieWirkung von Hitzebehandlungen
auf die Pilzresistenz von Kiefern- und Buchenholz.
Holz Roh-Werkstoff 8: 297–304.


Finnish Thermo Wood Association. 2003: Thermo
Wood Handbook. Helsinki, Finland.


Hillis,WE. 1984: High temperature and chemical effects
on wood stability. Part 1, General considerations.
Wood Sci Technol 18: 281–293.


Kollmann,F.,W.Cote,1968: Principles ofWood
Science andTechnology 1. Solid Wood. Springer,
Heidelberg.


Kollmann,F.,P. Topf,1971: Exothermic reactions
of wood at elevated temperatures. J Fire Flammability
2: 231–239.


RuyterHP(1989) PLATO-process. Netherland, No.
89-203170.9.


Kotilainen, R.2000: Chemical Changes in wood
during heating at 150–260 oC. Ph.D.Thesis, Javaskyla
University, Finland.


Yildiz,S., G. Colacoglu,UC. Yildiz, ED.
Gezer, A.Temiz,2002: Efects of heat treatment
of modulus of elasticity of beech wood.
IRG/WP02-40222.


Kumar, S.1994: Chemical modification of wood.
Wood Fiber Sci 26 (2): 270–280
Militz,H., EJP. Beckers,WJ. Homan,1997:
Mo dification of solid wood: Research and po


vana mehanička svojstva recentne jasenovine također
su signifikantno veća od mehaničkih svojstava toplinski
obrađene. Čvrstoća na tlak u longitudinalnom smjeru
re centne jasenovine veća je za 36,8 %, statička čvrstoća
na savijanje veća je za 48 %, tvrdoća u longitudinalnom
smjeru (poprečni presjek) veća za 31,3 %, tvrdoća u radijalnom
smjeru (tangencijalni presjek) veća za 22,8 %
i tvrdoća u tangencijalnom smjeru (radijalni presjek)
veća za 25,9 % od navedenih mehaničkih svojstava toplinski
obrađene jasenovine na 200 oC. Sva istraživana
mehanička svojstva recentne jasenovine signifikantno
se razlikuju od istih svojstava toplinski obrađene. Dimen
zionalna stabilnost jasenovine pri takvom režimu
to plinske obrade rezultirala je povećanom dimenzijskom
stabilnošću, ali su istraživana mehanička svojstva
signifikantno manja.


– References
tential. International Research Group in Wood
Preservation, Document No IRG/WP97-40098.


Rapp,AO. 2001: Review on heat treatments of wood.
COSTAction E22 – Environmental of wood
protection, Antibes(France).


Rosset,P.,P.Perre,and P.Girard,2204: Modification
of mass transfer properties in poplar wood


(P.Robusta) by a termal treatment at high temperature.
Holz Roh-Werkst 62: 113–119.
Rowell,RM. 1983: Chemical modification of wood.
Forest ProdAbstr 6 (12): 363–382.
Rowell,RM. 1984:The chemistry of solid wood.
Ame rican Chemical Society, Washington DC 84.
Stamm,AJ. 1946: Heat-stabilized wood. Ind Eng
Chemistry 38(6): 630–634.
Stamm,AR. 1964:Wood and cellulose science. Roland
Press, USA, Chapter 19, pp 312–342.
Stamm,AJ. 1956:Thermal degradation of wood and
cellulose. Ind Eng Chem 48:413-417.
Tjeerdsma, BF, M. Boonstra,A. Pizzi, P. Tekely,
H.Militz,1998: Caracterisation of termally
modified wood: molecular reasons for
wood performance improvement. Holz Roh-
Werkst 56 (3): 149–153.


Vernois, M.2001: Heat treatment of wood in
France-state of the art. Proceedings of Special
Seminar “Review on heat treatments of wood”,
Antibes, France.


Yildiz, S.2002: Efects of heat treatment on water repellence
and antiswelling efficiency of beech
wood. IRG/WP02-40223.




ŠUMARSKI LIST 3-4/2009 str. 77     <-- 77 -->        PDF

S. Govorčin, T. Sinković, R. Hrčka: USPOREDBATEHNIČKIH SVOJSTAVATERMIČKI MODIFICIRANOG ...Šumarski list br. 3–4, CXXXIII (2009), 185-191
SUMMARY: The aim of this paper is to study differences in some physical and
mechanical properties of heat treated and recent wood. Wood used in this research
was ash (Fraxinus excelsiorL.) from the area of Otok, region of Slavonia in Croatia.
The felled tree was 85 years old with the diameter at breast height of 53 centimetres.
A heart board was made from the tree trunk in the north-south direction, 4 metre
long and 6 centimetres thick. The heart board was dried naturally with an average
water content of 12 %. The heart board was sawn in four equal parts so that four
heart boards were obtained – each 1 metre long. Looking from stump to top of the
tree, the first and third heart boards were not heat treated and they were used for
establishing the properties of recent ash. From the above four heart boards, samples
were made for determining macroscopic, physical and mechanical properties of recent
and heat treated ash. Treatment of ash (Fraxinus excelsiorL.) at the temperature
of 200 oC caused significant changes of technical properties relatively physical
and mechanical properties of the treated wood. Maximum possible number of samples
was made for each physical and mechanical property in radial direction, i.e.
from heart to bark. Maximum shrinkage was determined in radial and tangential direction,
as well as maximum volume shrinkage, density in absolutely dry condition,
nominal density and water content after a fortnight of soaking in water of physical
properties. Determination was also made of compression strength parallel to the
grain, static bending strength, hardness in longitudinal, radial and tangential direction.
The investigation of some physical and mechanical properties of recent ash
(Fraxinus excelsiorL.) and heat treated ash at 200 oC show diametrically different
values of investigated properties.


The investigation of mechanical properties of recent ash was carried out on samples
with water content of 12 %, while the water content of the heat treated ash samples
was 4 %. In order to be able to compare the results of mechanical properties,
their values were converted to the water content of 4 % for recent ash and 12 % for
heat treated ash. For increasing or decreasing mechanical properties of wood, correction
factor was used in accordance with Forest Product Laboratory, Madison.
The comparison of mean values of physical and mechanical properties of recent and
heat treated ash was carried out in accordance with Mann-Whitney test with the
help of statistical software Statistica. Density distribution in absolutely dry condition
in radial direction of heat treated ash deviates from the distribution common for
recent ash. The loss of mass with a relatively constant sample volume is evident in
radial direction, and especially in the heart section. Mean value of density in absolutely
dry condition of recent ash is higher by 8.4 % than density of heat treated ash.
Shrinkage in radial and tangential direction and volume shrinkage of recent ash are
higher that shrinkage in heat treated ash. Shrinkage in radial direction is higher by
70 %, in tangential direction by 62.2 % and volume shrinkage by 63.7 %. All above
said physical properties of recent ash are significantly different from physical properties
of heat treated ash. The investigated mechanical properties of recent ash are
also significantly higher than mechanical properties of heat treated ash. Compression
strength in longitudinal direction of recent ash is higher by 36.8 %, static bending
strength is higher by 48 %, hardness in longitudinal direction (cross-cut) is
higher by 31.3 %, hardness in radial direction (tangential cut) is higher by 22.8 %
and hardness in tangential direction (radial cut) is higher by 25.9 % than the stated
mechanical properties of heat treated ash at 200 oC. All investigated mechanical
properties of recent ash differ significantly from these properties of heat treated ash.
Dimensional stability of ash under such regime of heat treatment resulted in increased
dimensional stability, and however the investigated mechanical properties are
significantly lower. The above said percentages of higher values of mechanical properties
of recent ash than of heat treated ash with water content of 12 % and 4 % indicate
that they are similar at 12 % and 4 %. The similarity of these percentages
indicates that the correction coefficients for calculating mechanical properties at
different water contents is also satisfactory for heat treated ash.