Встановлення ефективності захисту термомодифікованої деревини граба від дії ультрафіолету

  • Ю. В. Цапко Національний університет біоресурсів і природокористування України, м. Київ https://orcid.org/0000-0003-0625-0783
  • О. Ю. Горбачова Національний університет біоресурсів і природокористування України, м. Київ https://orcid.org/0000-0002-7533-5628
  • С. М. Мазурчук Національний університет біоресурсів і природокористування України, м. Київ https://orcid.org/0000-0002-6008-9591
  • О. П. Бондаренко Київський національний університет будівництва та архітектури, м. Київ https://orcid.org/0000-0002-8164-6473
Ключові слова: термічно модифікована деревина, зміна забарвлення, система оцінювання CIE L*a*b*, лакофарбові матеріали, потемніння

Анотація

Доведено, що колір деревини має тенденцію темніти внаслідок зміни хімічних компонентів деревини, зокрема від деградації аморфних вуглеводів під час термічного оброблення за високої температури. Застосування термічного модифікування істотно змінило значення параметрів кольору L*, a*, b* у зразках термомодифікованої деревини. Нанесення масловоску та лазурі на поверхню зразків також вплинуло на потемніння їх забарвлення. Виявлено вплив захисної речовини на значення ΔL* залежно від обробленої поверхні. Визначено, що параметр L* після 16 місяців перебування під прямими променями необробленої деревини зменшується на 8 у торцевих зразків та 11 – у радіальних. На поверхні із нанесеним масловоском різниця в 2 рази менша. Встановлено, що рівень захисту поверхні лазур'ю найкращий. У термомодифікованої деревини без додаткового покриття як у торцевих, так і радіальних зразках L* продовжувало зменшуватися – на 7 і 6 відповідно. Виявлено, що найінтенсивніше вицвітали поверхні без захисного покриття. Встановлено, що значення a* на поверхні деревини без додаткового покриття змінилося для необроблених та термомодифікованих режимом 1 – зросло на 5 для обох видів поверхонь. Виявлено максимальну зміну параметра а* у групі зразків із восковим покриттям на радіальній поверхні необробленої та термомодифікованої режимом 1. Захист масловоском торцевої поверхні виявився дещо гіршим. Видно, що максимальні зміни показника b* відбулися на обох поверхнях необробленої та модифікованої за температури 160 °С для усіх груп зразків. Результати зміни b* для зразків термомодифікованих за 190 та 220 °С незначні, залежності не встановлено. У всіх зразків деревини, окрім необробленої та модифікованої режимом 1, виявлено вицвітання поверхні. Про це свідчить зменшення загальної різниці кольору ΔЕ*. Найсвітлішими після завершення експерименту виявилися зразки без додаткового оброблення поверхні. Торцева поверхня зразків термомодифікованих режимами 6, 8 і 9 виявилася стійкішою порівняно із радіальною. Найменшу різницю ΔЕ* виявлено у зразків, модифікованих за температури 190 °С упродовж 20 год та за 220 °С – 10 та 20 год із восковим покриттям та вкритих лазур'ю.

Біографії авторів

Ю. В. Цапко, Національний університет біоресурсів і природокористування України, м. Київ

д-р техн. наук, професор, кафедра технологій та дизайну виробів з деревини

О. Ю. Горбачова, Національний університет біоресурсів і природокористування України, м. Київ

канд. техн. наук, доцент, кафедра технологій та дизайну виробів з деревини

С. М. Мазурчук, Національний університет біоресурсів і природокористування України, м. Київ

канд. техн. наук, доцент, кафедра технологій та дизайну виробів з деревини

О. П. Бондаренко, Київський національний університет будівництва та архітектури, м. Київ

канд. техн. наук, доцент, кафедра будівельних матеріалів

Посилання

A space of possibilities: CIELAB. Retrieved from; https://mimoriarty.wordpress.com/2011/11/21/a-space-of-possibilities-cielab/

Ayadi, N., Lejeune, F., Charrier, F., Charrier, B., & Merlin, A. (2003). Color stability of heat-treated wood during artificial weathering. Holz als Roh-und Werkstoff, 61(3), 221–226. https://doi.org/10.1007/s00107-003-0389-2

Ayadi, N., Lejeune, F., Charrier, F., Charrier, B., & Merlin, A. (2003). Color stability of heat treated wood during artificial weathering. Holz als Roh- und Werkstoff, 61(3), 221–226.

Ayrilmis, N., Jarusombuti, S., Fueangvivat, V., & Bauchongkol, P. (2011). Effects of thermal treatment of rubberwood fibres on physical and mechanical properties of medium density fibreboard. Journal of Tropical Forest Science, 23(1), 10–16.

Boonstra, M. J., Acker, J., Tjeerdsma, B. F., & Kegel, E. (2007). Strength properties of thermally modified softwoods and its relation to polymeric structural wood constituents. Annals of Forest Science, 64, 679–690. https://doi.org/10.1051/forest:2007048

Chaouch, M., Pétrissans, M., Pétrissans, A., & Gérardin, P. (2010). Use of wood elemental composition to predict heat treatment intensity and decay resistance of different softwood and hardwood species. Polymer Degradation and Stability, 95(12), 2255–2259. https://doi.org/10.1016/j.polymdegradstab.2010.09.010

Decker, C. (2005). New developments in UV radiation curing of protective coatings. Surface Coatings International Part B-Coatings Transactions, 88(1), 9–17. https://doi.org/10.1007/Bf02699702

Deka, M., Humar, M., Rep, G., Kricej, B., Šentjurc, M., & Petric, M. (2008). Effects of UV light irradiation on colour stability of thermally modified, copper ethanolamine treated and nonmodified wood: EPR and DRIFT spectroscopic studies. Wood Science and Technology, 42(1), 5–20. https://doi.org/10.1007/s00226-007-0147-4

Dong Xing, Siqun Wang, & Jian Li, (2015). Effect of Artificial Weathering on the Properties of Industrial-Scale Thermally Modified Wood. BioResources, 10(4), 8238-8252. https://doi.org/10.15376/biores.10.4.8238-8252

Garcia, R. A., Lopes, J. O., do Nascimento, A. M., & de Figueiredo Latorraca, J. V. (2014). Color stability of weathered heat-treated teak wood maderas. Ciencia y tecnología, 16(4), 453–462. https://doi.org/10.4067/S0718-221X201400500003

Gonzalez-Peña, M. M., & Hale, M. D. C. (2009). Colour in thermally modified wood of beech, Norway spruce and Scots pine. Part 1: Colour evolution and colour changes. Holzforschung, 63(4), 385–393. https://doi.org/10.1515/HF.2009.078

Hon, D. N.-S., & Shiraishi, N. (2001). Weathering and photochemistry of wood. Wood and cellulosic chemistry. Marcel Dekker, New York, 513–546.

Jämsä, S., Ahola, P., & Viitaniemi, P. (2000). Long-term natural weathering of coated ThermoWood. Pigment and Resin Technology, 29(2), 68–74. https://doi.org/10.1108/03699420010317807

Kaygin, B., Gunduz, G., & Aydemir, D. (2009). Some physical properties of heat-treated paulownia (Paulownia elongata) wood, Dry. Technol. 27(1), 89–93. https://doi.org/10.1080/07373930802565921

Kesik, H. I., Özkan, O. E., & Öncel, M. (2017). Characteristics of a protective layer on oil heat-treated scots pine and fir wood. BioResources, 12(2), 3067–3075. https://doi.org/10.15376/biores.12.2.3067-3075

Kocaefe, D., & Saha, S. (2012). Comparison of the protection effectiveness of acrylic polyurethane coatings containing bark extracts on three heat-treated North American wood species: Surface degradation. Appl. Surf. Sci., 258, 5283–5290. http://dx.doi.org/10.1016/j.apsusc.2012.02.017

Lowry, M. S., Hubble, D. R., Wressell, A. L., Vratsanos, M. S., Pepe, F. R., & Hegedus, C. R. (2008). Assessment of UV-permeability in nano-ZnO filled coatings via high throughput experimentation. Journal of Coatings Technology and Research, 5(2), 233–239. http://dx.doi.org/10.1007/s11998-007-9064-6

Mburu, F., Dumarçay, S., Huber, F., Pétrissans, M., & Gérardin, P. (2007). Evaluation of thermally modified Grevillea robusta heartwood as an alternative to shortage of wood resource in Kenya: characterisation of physicochemical properties and improvement of bio-resistance. Bioresour Technol 98, 3478–3486. https://doi.org/10.1007/s00107-013-0687-2

Miklecic, J., Jirouš-Rajkovic, V., Antonovic, A., & Španic, N. (2011). Discolouration of thermally modified wood during simulated indoor sunlight exposure. BioResources, 6(1), 434–446. https://doi.org/10.15376/biores.6.1.434-446

Mitsui, K., & Tsuchikawa, S. (2005). Low atmospheric temperature dependence on photodegradation of wood. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 81, 84–88. https://doi.org/10.1016/j.jphotobiol.2005.05.011

Schaller, C., Rogez, D., Hill, C. A. S., Jones, D., Militz, H., Ormondroyd, G. A. (Eds.) (2007). Light stabilization of modified wood species. In: C. A. S. Hill, D. Jones, H. Militz, G. A. Ormondroyd (Eds): The Third European Conference on Wood Modification. Cardiff, UK, 15–16 October.

Slunská, S., & Reinprecht, L. (2015). Colour stability of pine, beech and spruce wood treated with brown superwax coating at accelerated weathering in xenotest. Zvolen, Technická univerzita vo Zvolene. Acta facultatis xylologiae Zvolen, 57(2), 61−69. https://doi.org/10.17423/afx.2015.57.2.06

Stingl, R., Smutny, R., Treberspurg, M., & Teischinger, A. (2007). Sustainable use of heat treated wood as façade material – preliminary results of weathering tests. In: C. A. S. Hill, D. Jones, H. Militz, G. A. Ormondroyd (Eds): The Third European Conference on Wood Modification. Cardiff, UK, 15–16 October

Unsal, O., & Ayrilmis, N. (2005). Variation in compression strength and surface roughness of heat treated Turkish river gum (Eucalyptus camaldulensis) wood. J Wood Sci 51, 405–409. https://doi.org/10.1007/s10086-004-0655-x

Williams, R. S., & Rowell, R. M. (Ed.) (2005). Weathering of wood. In: Rowell, R. M. (Ed.) Handbook of wood chemistry and wood composites. CRC Press, Florida.

Опубліковано
2021-04-29
Як цитувати
Цапко, Ю. В., Горбачова, О. Ю., Мазурчук, С. М., & Бондаренко, О. П. (2021). Встановлення ефективності захисту термомодифікованої деревини граба від дії ультрафіолету. Науковий вісник НЛТУ України, 31(2), 81-87. https://doi.org/10.36930/40310213
Розділ
Технологія та устаткування