DVS-laitteiston mittausprotokollan kehittäminen

Loading...
Thumbnail Image
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Kemian tekniikan korkeakoulu | Master's thesis
Date
2016-10-31
Department
Major/Subject
Puutuotetekniikka
Mcode
P3001
Degree programme
PUU - Puunjalostustekniikan koulutusohjelma
Language
fi
Pages
50 + 1
Series
Abstract
Eri käyttötarkoituksiin suunnattu puu joudutaan usein kuivaamaan soluseinän kyllästymispistettä alhaisempaan kosteuteen, jolloin puun rakenne ja ominaisuudet muuttuvat. Tämän diplomityön tavoitteena on ollut tutkia puun sorptio-ominaisuuksia ja mekanismeja, jotka vaikuttavat puun kosteuskäyttäytymiseen. Veden siirtymisnopeudella puussa on merkittävä vaikutus esimerkiksi puun muodonmuutoksiin. Kosteus voi tulla puuhun kolmella tavalla: molekulaarisella diffuusiolla soluseinän läpi, höyrynä soluonteloiden kautta tai kapillaarisesti nesteenä. Tässä työssä tutkittiin männyn (Pinus sylvestris L.) adsorptiota ja desorptiota altistamalla erilaisia näytteitä sykleille, joissa suhteellinen kosteus vaihteli joko 0 ja 50%:n tai 0 ja 95%:n välillä. Näytteiden kosteuden siirtymistä tutkittiin punnitsemalla näytteet tarkat massan muutokset havaitsevalla DVS-laitteistolla. Tulokset antavat hyvän näkymän puun käyttäytymiseen syklisissä olosuhteissa. Puun kuivumisen aikana havaittiin syntyvän palautumattomia vetysidoksia eli sarveistumista puun soluseinässä, joka vähentää vapaita sitoutumiskohtia. Kevät- ja kesäpuun isotermeistä kummatkin noudattivat puulle tyypillistä sigmoidaalista muotoa. Syklin lopuksi tasapainokosteuden arvot olivat negatiivisia, mikä kertoo siitä, etteivät koekappaleet olleet täysin kuivia alun kuivausjakson päätteeksi. Jäännösveden määrä väheni, kun syklejä oli useampia. Ilmiö oli selvempi kesäpuukokeissa kesäpuun pienempien huokosten tähden, jotka sulkeutuvat helpommin, jolloin vesi jää jumiin huokosiin. Tasapainokosteutta (TPK) laskevan ilmiön takana on puun sarveistuminen kuivauksen aikana, jolloin muodostuu palautumattomia vetysidoksia mikrofibrilleissä. Uutetun jauheen sykli oli nopeampi, kuin vertailuna käytetyn uuttamattoman jauheen. TPK nousi partikkelikoon kasvaessa. Tämä johtuu näytteen pinta-alan pienenemisestä, jolloin suora kosketus vesihöyryyn vähenee. Kymmenen syklin kokeen aikana oli havaittavissa TPK:n laskua, soluonteloihin jumiin jääneen veden takia.

Wood is a natural polymeric material used in construction, furniture and in many other applications. In many situations where wood is used it is necessary that wood is dried to defined level below the fiber saturation point and then the structure and properties of wood can change. The aim of this thesis was to study the sorption properties of wood and understand such mechanisms that may affect wood´s moisture behavior. When wood adjusts its moisture content according to the surrounding relative humidity some deformation may occurs. Water gets into wood in three ways: as a fluid through the cell lumens through capillary tension, as vapour through the cell lumens, and by molecular diffusion through the cell walls. In this study absorption and desorption of Scots pine (Pinus sylvestris L.) was investigated by exposure samples to cycles where the relative humidity varied between 0% and either 50% or to 95%. The sorption of Scots pine was studied using a Dynamic Vapour Sorption (DVS). As a result of the cyclic exposure of wood to water vapour, the hygroscopicity was reduced by the irreversible hydrogen bonding (hornification), that occurred when the wood was dried, thus reducing the amount of bonding sites available for water sorption. The isotherms of earlywood and latewood followed typical sigmoidal form for wood. The sorption cycle of extracted sample was faster than the cycle of non-extracted. The equilibrium moisture content (EMC) increased when the particle size increased due to the reduction of the surface area of samples. During ten cycles, EMC decreased. The descending EMC at RH 0% suggests that the sample was not completely dry after the initial drying, but water would be trapped inside the cell structure, which was released during in each cycle.
Description
Supervisor
Rautkari, Lauri
Thesis advisor
Kymäläinen, Maija
Keywords
DVS, kuivuminen, hygroskooppisuus, jäännösvesi, mikrohuokoset, sorptio
Other note
Citation