Український журнал лісівництва та деревинознавства

Властивості термообробленої деревини ясена

Олена Пінчевська, Олександра Горбачова, Ніколаі Бардаров, Денис Зав’ялов, Владислав Давидов, Ростислав Олійник
Завантажити статтю
Анотація

Деревина ясена характеризується високими механічними та технологічними властивостями, має красиву текстуру, що зумовлює високий попит на меблеві та столярні вироби з неї. Проте широке  та стрімке розповсюдження ураження грибковим захворюванням Hymenoscyphus fraxineus (халаровий некроз) та інвазійним жуком – смарагдовою вузькотілою златкою (Agrilus planipennis) викликало  масове усихання ясенів. Все це призвело до перетворення протягом року здорової деревини у низькотоварну «сухостійну» і обмежило її використання у промисловості. Метою роботи було дослідити специфічні властивості сухостою ясена звичайного, підданого стерилізації шляхом високотемпературної обробки з використанням різних теплових режимів. Для поновлення використання запропоновано використання стерилізацію без додавання хімічних речовин шляхом термічного модифікування за температур  185 °С (режим 1) і 195° С (режим 2) , що не погіршує екологічних властивостей деревини. Проведені дослідження фізичних, механічних та технологічних властивостей термічно обробленої «сухостійної» деревини ясена та здорової деревини висушеної за температури t ≤ 70 °С. Визначено, що рівноважна вологість термічно обробленої «сухостійної» деревини ясена зменшилась на 3,5-4,0 % порівняно із здоровою деревиною; щільність за фактичної вологості та у в абсолютно сухому стані зменшилась на 8-12% та на 4-9 %, усихання у поперечному напрямку на 53-67 %; межа міцності на згин зменшилась лише на 6 % у разі використання режиму 1 та на 20% при використанні режиму 2. Статична твердість як у тангенціальному, так і радіальному напрямках мала неочікувану тенденцію - збільшення на 9-12% при застосуванні режиму 1 і зменшення на – 1,7-13 % при обробці за режимом 2. Втрата маси зразків термообробленої «сухостійної» деревини ясена була на 60-90 % менше за втрату маси здорової деревини. Коефіцієнт точності усіх проведених експериментальних досліджень не перевищував 5 %. Отримані результати дають можливість ефективно вибирати застосування термообробленої «сухостійної» деревини ясена за режимом 1 у столярних і меблевих виробах, а обробленої за режимом 2 – у меблевих виробах, таких як стільниці, оскільки спостерігається погіршення відповідних механічних властивостей. Використання обох режимів обробки дозволяє використовувати низькотоварну деревину ясена у виробах, що експлуатуються просто неба

Ключові слова

«сухостійна» деревина, термічне оброблення, фізичні властивості, міцність, твердість, біостійкість

ЦИТУВАТИ
Pinchevska, О., Horbachova, O., Bаrdarov, N., Zavialov, D., Davydov, V., & Oliynyk, R. (2025). Properties of heat-treated ash wood. Ukrainian Journal of Forest and Wood Science, 16(2), 25-41. https://doi.org/10.31548/forest/2.2025.25
Використані джерела
  1. Amirou, S., Pizzi, A., & Delmotte, L. (2019). Investigations of mechanical properties and chemical changes occurring during welding of thermally modified ash wood. Journal of Adhesion and Technology, 34(1), 13-24. doi: 10.1080/01694243.2019.1659569.
  2. Appiah-Kubi, O.P., Liu, X., & Wu, Z. (2021). Conservation of wood and restoration of artifacts against wood destroying organisms. International Journal of Natural Resource Ecology and Management, 6(4), 171-175. doi: 10.11648/j.ijnrem.20210604.12.
  3. Brischke, Ch., von Boch-Galhau, N., & Bollmus, S. (2022). Impact of different sterilization techniques and mass loss measurements on the durability of wood against wood-destroying fungi. European Journal of Wood and Wood Products, 80(1), 35-44. doi: 10.1007/s00107-021-01745-8.
  4. Candelier, K., & Dibdiakova, J. (2020). A review on life cycle assessments of thermally modified wood. Holzforschung, 75(3), 199-224. doi: 10.1515/hf-2020-0102.
  5. Coker, T., Rozsypálek, J., Edwards, A., Harwood, T., Butfoy, L., & Buggs, R. (2018). Estimating mortality rates of European ash (Fraxinus excelsior) under the ash dieback (Hymenoscyphus fraxineus) epidemic. Plants, People, Plane, 1(1), 48-58. doi: 10.1002/ppp3.11.
  6. Davies, B. (2017). Ash Dieback: Where are we now? Retrieved from https://www.magogtrust.org.uk/about/updates/ash-dieback-where-are-we-now/
  7. Davydenko, K., Skrylnyk, Y., Borysenko, O., Menkis, A., Vysotska, N., Meshkova, V., Olson, Å., Elfstrand, M., & Vasaitis, R. (2022). Invasion of emerald ash borer Agrilus planipennis and ash dieback pathogen Hymenoscyphus fraxineus in Ukraine – a concerted action. Forests, 13(5), article number 789. doi: 10.3390/f13050789.
  8. DSTU 4922:2008. (2009). Lumber and sawn timber. Methods for determining moisture content. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page.html?id_doc=52795.
  9. DSTU EN 408:2007. (2009). Structural timber. Structural and glued laminated timber. Determination of some physical and mechanical properties. Retrieved from https://online.budstandart.com/ua/catalog/doc-page?id_doc=66659.
  10. Herrera-Builes, J.F., Sepúlveda-Villarroel, V., Osorio, J.A., Salvo-Sepúlveda, L., & Ananías, R.A. (2021). Effect of thermal modification treatment on some physical and mechanical properties of Pinus oocarpa wood. Forests, 12(1), article number 249. doi: 10.3390/f12020249.
  11. Hill, C., Altgen, M., & Rautkari, L. (2021). Thermal modification of wood – a review: Chemical changes and hygroscopicity. Journal of Materials Science, 56(11), 6581-6614. doi: 10.1007/s10853-020-05722-z.
  12. ISO 13061-12:2017. (2017). Physical and mechanical properties of wood – test methods for small clear wood specimens – part 12: Determination of static hardness. Retrieved from https://www.iso.org/obp/ui/en/#iso:std:iso:13061:-12:ed-1:v1:en.
  13. ISO 13061-3:2014. (2014). Physical and mechanical properties of wood – test methods for small clear wood specimens – part 3: Determination of ultimate strength in static bending. Retrieved from https://www.iso.org/standard/60065.html.
  14. ISO 4469:1981. (1982). Wood – determination of radial and tangential shrinkage. Retrieved from https://www.iso.org/standard/10364.html.
  15. Jones, D., Sandberg, D., Goli, G., & Todaro, L. (2019). Wood modification in Europe: A state-of-the-art about processes, products and applications. Florence: Florence University Press
  16. Marcon, B., Viguier, J., Candelier, K., Thevenon, M.-F., Butaud, J.-C., Pignolet, L., Gartili, A., Denaud, L., & Collet, R. (2023). Heat treatment of poplar plywood: modifications in physical, mechanical and durability properties. iForest, 16, 1-9. doi: 10.3832/ifor4159-015.
  17. Milić, G., Todorović, N., Veizović, M., & Popadić, R. (2023). Heating rate during thermal modification in steam atmosphere: Influence on the properties of maple and ash wood. Forests, 14(2), article number 189. doi: 10.3390/f14020189.
  18. Mitchell, P. (2018). Calculating the equilibrium moisture content for wood based on humidity measurements. BioResources, 13(1), 171-175. doi: 10.15376/biores.13.1.171-175.
  19. Moliński, W., Roszyk, E., Jabloński, A., Puszyński, J., & Cegiela, J. (2016). Mechanical parameters of thermally modified ash wood determined by compression in radial direction. Maderas. Ciencia y Tecnología, 18(4), 577-586. doi: 10.4067/S0718-221X2016005000050.
  20. Nhacila, F., Sitoe, E., Uetimane Jr., E., Manhica, A., Egas, A., & Möttönen, V. (2020). Effects of thermal modification on physical and mechanical properties of Mozambican Brachystegia spiciformis and Julbernardia globiflora wood. European Journal of Wood and Wood Products, 78(2), 871-878. doi: 10.1007/s00107-020-01576-z.
  21. Paes, J.B., Brocco, V.F., Loiola, P.L., Silva, M.R., & Juizo, C.G.F. (2021). Effect of thermal modification on decay resistance of Corymbia citriodora and Pinus taeda wood. Journal of Tropical Forest Science, 33(2), 185-190. doi: 10.26525/jtfs2021.33.2.185.
  22. Pinchevska, O., Sedliačik, J., Horbachova, O., Spirochkin, A., & Rohovskyi, I. (2019). Properties of hornbeam (Carpinus betulus) wood thermally treated under different conditions. Acta Facultatis Xylologiae Zvolen, 61(2), 25-39. doi: 10.17423/afx.2019.61.2.03.
  23. Pinchevska, O., Horbachova, A., Zavyalov, D., Baranova, O., Holovach, I., & Romasevych, Y. (2022). Use of dead oak wood in furniture products. Ukrainian Journal of Forest and Wood Science,20, 13(1), 25-32. doi: 10.31548/forest.13(1).2022.25-32.36.
  24. Pleschberger, H., Teischinger, A., Müller, U., & Hansmann, C. (2014). Change in fracturing and colouring of solid spruce and ash wood after thermal modification. Wood Material Science & Engineering, 9(2), 92-101. doi: 10.1080/17480272.2014.895418.
  25. Pugovytsia, M. (2020). Ash trees: To be or not to be? Retrieved from https://lisozahyst.at.ua/news/jaseni_buti_chi_ne_buti/2020-12-29-135.
  26. Pyvovarov, A. (2024). Phytosanitary measures for wood packaging material. Retrieved from https://zakon.rada.gov.ua/laws/show/z0969-24#Text.
  27. Scheiding, W., Ala-Viikari, J., & Tetri, T. (2022). Thermal wood modification after 20 years of commercialization: An overview and the ThermoWood® story. In Proceedings of the Tenth European Conference on Wood Modification (pp. 11-22). Nancy: European Conference on Wood Modification.
  28. Sirko, Z.S., Vashchenko, V.V., Protasov, O.S., Bondarenko, O.P., Tsapko, Yu.V., & Tsapko, O.Yu. (2024). Bio-protective treatment of wood. Scientific Bulletin of Construction, 110, 77-82. doi: 10.33042/2311-7257.2024.110.1.11.
  29. UNE EN 113-1:2021. (2021). Durability of wood and wood-based products – Test method against wood destroying basidiomycetes – part 1: Assessment of biocidal efficacy of wood preservatives. Retrieved from https://www.en-standard.eu/une-en-113-1-2021-durability-of-wood-and-wood-based-products-test-method-against-wood-destroying-basidiomycetes-part-1-assessment-of-biocidal-efficacy-of-wood-preservatives/.
  30. UNE EN 113-2:2021. (2021). Durability of wood and wood-based products – test method against wood destroying basidiomycetes – part 2: Assessment of inherent or enhanced durability. Retrieved from https://www.en-standard.eu/une-en-113-2-2021-durability-of-wood-and-wood-based-products-test-method-against-wood-destroying-basidiomycetes-part-2-assessment-of-inherent-or-enhanced-durability/.
  31. Xu, J., Zhang, Y., Shen, Y., Li, C., Wang, Y., Ma, Z., & Wei, S. (2019). New perspective on wood thermal modification: Relevance between the evolution of chemical structure and physical-mechanical properties, and online analysis of release of VOCs. Polymers, 11(7), article number 1145. doi: 10.3390/polym11071145.
  32. Zhang, S.Y., Ren, H., & Jiang, Z. (2021). Wood density and wood shrinkage in relation to initial spacing and tree growth in black spruce (Picea mariana). Journal of Wood Science, 67(1), article number 30. doi: 10.1186/s10086-021-01965-9.