Thermal Modification Intensity of Heat-treated Poplar Wood Part 1: Characterization and Predication of Surface Layer/Intenzitet toplinske modifikacije topolovine. Dio 1: Karakterizacija i predikcija povrsinskog sloja

• Published in: Drvna industrija Vol. 74; no. 4; p. 447
• Main Authors: Li, Yang, Yao, Tao, Zhu, Yong, Liu, Shengquan, Shu, Zuju, Hasanagic, Redzo, Fathi, Leila, Chu, Demiao
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Sveuciliste U Zagrebu 01.12.2023
• ISSN: 0012-6772
• DOI: 10.5552/drvind.2023.0125

Wood heat treatment is an environmentally friendly method, and the heat-treated wood properties are closely related to thermal modification intensity. This study focuses on the 0-3 mm surface layer (SL) of poplar wood heat treated at 160~220 [degrees]C. The modification intensity, including surface color, hardness, chemical component and morphological changes of the SL, was evaluated. The findings of this research showed that the color difference of the poplar wood before and after heat treatment ([DELTA][E*.sub.1]) increased; the color difference between up-surface and down-surface of the SL ([DELTA][E*.sub.2]) also increased with the treatment temperature. Consequently, the surface hardness ([H.sub.R]) decreased with the increase of treatment intensity. When the treatment temperature was higher than 160 [degrees]C, the up-surface and down-surface of the SL were statistically different in color. Chemical component analysis revealed that the heat treatment degrades wood components, especially the hemicellulose, and correlation analysis showed a significant correlation between the change rate of hemicellulose and the [DELTA][E*.sub.1] or [H.sub.R] value; the prediction functions have been established at a high confidence level of 0.99. Overall, the thermal modification intensity of the heat-treated surface layer (SL) of poplar wood varies, and the [H.sub.R] and [DELTA][E*.sub.1] value could be used to characterize and predict the modification intensity and degree of thermal degradation of the surface layer of heat-treated poplar wood. KEYWORDS: heat treatment; modification intensity; hardness; color; poplar wood Toplinska obrada drva ekoloski je prihvatljiva metoda, a svojstva toplinski modificiranog drva usko su povezana s intenzitetom toplinske modifikacije. Ovo je istrazivanje usredotoceno na povrsinski sloj (SL) od 0 - 3 mm toplinski modificirane topolovine pri 160 - 220 [degrees]C. Istrazen je utjecaj intenziteta modifikacije na boju povrsine, tvrdocu, kemijski sastav i morfoloske promjene povrsinskog sloja. Rezultati su pokazali da se s povecanjem temperature modifikacije povecala razlika u boji topolovine prije i nakon modifikacije ([DELTA][E*.sub.1]) te razlika u boji izmedu gornje i donje povrsine povrsinskog sloja ([DELTA][E*.sub.2]). Posljedicno se tvrdoca povrsine ([H.sub.R]) smanjila s povecanjem intenziteta modifikacije. Pri temperaturi modifikacije visoj od 160 [degrees]C razlika u boji izmedu gornje i donje povrsine povrsinskog sloja statisticki je znacajna. Analiza kemijskog sastava otkrila je da toplinska modifikacija razgraduje komponente drva, posebice hemicelulozu, a korelacijskom je analizom utvrdena znacajna medusobna ovisnost izmedu stupnja promjene hemiceluloze i vrijednosti [DELTA][E*.sub.1] i [H.sub.R]. Utvrdene su funkcije predvidanja s visokom razinom pouzdanosti od 0,99. Sve u svemu, intenzitet toplinske modifikacije topolovine u povrsinskom sloju varira, a vrijednosti [H.sub.R] i [DELTA][E*.sub.1] mogu se iskoristiti za karakterizaciju i predvidanje intenziteta modifikacije i stupnja toplinske razgradnje povrsinskog sloja toplinski modificirane topolovine. KLJUCNE RIJECI: toplinska obrada; intenzitet modifikacije; tvrdoca; hoja; topolovina