ORIGINALARBEITEN/ORIGINALS

R. Popper Æ P. Niemz Æ G. Eberle

Untersuchungen zum Sorptions- und Quellungsverhalten von thermischbehandeltem Holz

Published online: 19 February 2005� Springer-Verlag 2005

Zusammenfassung Proben aus Radiata pine (Pinus rad-iata D. Don), Douglasie (Pseudotsuga menziesii Franco),Laurel (Laurelia sempervirens (R. et Pav.)Tul), Edelk-astanie (Castanea sativa Mill.) und Eiche (Quercus roburL.) wurden im belufteten Trockenschrank jeweils 24 hbei 100�C, 150�C bzw. 200�C) warmebehandelt. Danachwurden das Sorptionsverhalten bei variabler Luftfeuchteund die Quellung in radialer und tangentialer Richtungbestimmt. Als Bezugsbasis dienten unbehandelte Pro-ben. Je Variante wurden zehn Proben verwendet. DasSorptionsverhalten wurde basierend auf den gemessenenWerten mit dem Hailwood–Horrobin-Modell berechnet.Je nach Holzart kam es bereits ab 100�C teilweisezu einer merklichen Reduzierung der Gle-ichgewichtsfeuchte. Bei 150�C und insbesondere bei200�C war eine deutliche Reduzierung der Gle-ichgewichtsfeuchte und Quellung vorhanden. Mit demHH-Modell konnte nachgewiesen werden, dass es dabeisowohl zu Anderungen der Porenstruktur als auch derChemisorption kommt. Auch die Verkettung der Cel-lulosemolekule andert sich. Der Unterschied zwischentangentialer und radialen differentialer Quellung steigt inder Reihenfolge Pinus radiata, P. menziesii, C. sativa, L.sempervirens und Q. robur. Die tangentiale differentielleQuellung ist allgemein empfindlicher auf die Warmebe-handlung als die radiale. Was die tangentiale differenti-elle Quellung anbelangt setzt sich Q. robur von denubrigen untersuchten Holzarten in den absoluten Wer-ten deutlich ab. Mit Ausnahme von Pinus radiatatendiert der Anisotropie-Koeffizient bei 200�C dazu,leicht abzunehmen. Die Dichte sank bei allen Holzartendurch die Behandlung ab.

Investigations on the sorption and swelling properties of

thermally treated wood

Abstract Samples from Pinus radiata D. Don, Pseud-otsuga menziesii Franco, Laurelia sempervirens (R. etPav) Tul., Castanea sativa Mill. and Quercus robur L.were heat treated under air condition in each case during24 h at 100�C, 150�C and 200�C. The sorption behav-iour and swelling (tangential and radial) were examinedin the hygroscopic range between RH 11% and 93%with untreated speciments as reference basis. For eachvariant ten samples were used. The sorption analysis wasperformed using the Hailwood–Horrobin sorptionmodel. Depending on wood species, already startingwith 100�C, a noticeable reduction of the equilibriummoisture content was observed. At 150�C and particu-larly at 200�C a distinct reduction of the equilibriummoisture content was measured. The sorption analysisaccording to the Hailwood–Horrobin model showedthat changes in the void structure and chemisorptionoccurred. Also cross linking between cellulose moleculestakes place. The difference between tangential and radialdifferential swelling increases in the order Pinus radiata,P. menziesii, C. sativa, L. sempervirens and Q. robur. Thetangential differential swelling is generally more sensitiveto thermal treatment than the radial swelling. Theabsolute swelling values of Q. robur are significantlyhigher than the values of the other wood species understudy. With the exception of Pinus radiata the anisot-ropy coefficient tends to decrease slightly at 200�C. In allthe examined wood species the heat treatment caused adecrease in density.

1 Einleitung

Der Einfluss von Warme auf die Holzeigenschaften ist jenach Hohe der Temperatur, der Umgebungsbedingun-

R. Popper Æ P. Niemz (&) Æ G. EberleETH Honggerberg, HIF E 25.2, Institut fur Baustoffe,Holzphysik, 8093 Zurich, SwitzerlandE-mail: niemz@ifb.baug.ethz.ch

Holz als Roh- und Werkstoff (2005) 63: 135–148DOI 10.1007/s00107-004-0554-2

gen, der Einwirkungsdauer, der Heizrate und der An-fangsfeuchtigkeit des Holzes vielfaltig (Rapp und Seiler2001; Rapp et al. 2002; Militz and Tjeerdsma 2001;Tjeerdsma et al. 1998; Pazelt et al. 2002; Bachle 2003).

Den Einfluss des Trocknens von Holz auf seine hy-groskopischen Eigenschaften haben mehrere Wissens-chaftler untersucht und dabei festgestellt, dass beiTemperaturen uber 70�C getrocknetes Holz eine ger-ingere Gleichgewichtsfeuchtigkeit aufweist als unternaturlichen Bedingungen (Freilufttrocknung) get-rocknetes Holz (Nagrodsski in Enger 1937; Wise undJahn 1952; Orman 1955; Schneider 1973; Kininmonth1976; Suematsu et al. 1980; Popper 1991).

Den Einfluss von Warme auf die Steifigkeit undFormstabilitat haben Hillis und Rozsa (1985b) an Pinusradiata mit der Torsionsmethode untersucht. Der Dreh-winkel wurde dabei als ein Maß fur die Stabilitat desHolzes angenommen. Popper und Eberle (1993) habenbei einer schnellen, linear ansteigenden Erwarmung destrockenen Holzes (Pinus radiata) zwischen 120�C und170�C auf der thermomechanischen Kurve eine irre-versible Umwandlungstemperatur von 154�C festgestellt.Der Verlauf der thermomechanischen Kurve deutete aufeine Erhohung der Strukturordnung des Materials hin,was einer Vergutung des Holzes gleich kommt.

Im Temperaturbereich von 20�C bis 120�C habenHillis und Rozsa (1985a) mit der Torsionsmethode anPinus radiata zwei Erweichungspunkte bei ca. 80�C undca. 100�C gefunden. Eine Temperatureinwirkung beihoher Materialfeuchte fuhrt zur Plastifizierung desHolzes (Schuerch 1964; Bariska et al. 1969).

Die Warmeausdehnung des trockenen Holzes ist vonder Heizrate abhangig (Popper und Eberle 1992).

Die Warmebehandlung von Holz wird je nach Be-handlungstemperatur mehr oder weniger durch Mas-

senverlust begleitet. Eine Ubersicht uber Untersuchungendes Massenverlustes von Nadelholz im Temperaturber-eich zwischen 90�C und 300�C findet man bei Stamm(1956) und bis 180�C bei Topf (1971a, b). Den Einflussvon Temperatur und Behandlungsdauer auf den Mas-senverlust findet man bei Pazelt et al. (2002).

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der thermis-chen Vergutung des Holzes im Temperaturbereichzwischen 100�C und 200�C, wobei durch die Sorptions-analyse versucht wurde, den Vergutungsmechanismus zuerklaren.

2 Material und Methode

2.1 Versuchsmaterial

Die Versuche wurden an funf Holzarten durchgefuhrt:

– Radiata pine (Pinus radiata D. Don),– Douglasie (Pseudotsuga menziesii. Franco),– Laurel (Laurelia sempervirens (R. et Pav.) Tul.),– Edelkastanie (Castanea sativa Mill.),– Eiche (Quercus robur L.).

Die Probenabmessungen betrugen: tangen-tial·radial·axial=40·40·5 mm. Die Proben wurdenzunachst im Normalklima (20�C/65% rel. Luftfeuchteklimatisiert und danach einer jeweils 24 h Warmebe-handlung im belufteten Trockenschrank bei 100�C,150�C bzw. 200�C) unterworfen. Als Bezugsbasis dien-ten unbehandelte Proben. Je Variante wurden 10 Probenverwendet.

2.2 Versuchsmethodik

2.2.1 Klimatisierung

Alle Proben wurden nacheinander sieben verschiedenenrelativen Luftfeuchtigkeiten ausgesetzt. Als Bezugszu-stand dienten die Abmessungen im Darrzustand. DieFeuchteverformungsmessungen in den zwei anatomis-chen Hauptrichtungen (Tangential- und Radialrichtung)wurden an je 10 Proben pro Hauptrichtung und Holzartgemessen. Parallel dazu wurden an allen Proben Was-serdampf- Sorptionsmessungen durchgefuhrt.

Die Klimatisierung erfolgte in abgeschlossenen Be-haltern mit unterschiedlichen Salzlosungen (Tabelle 1).Die Proben wurden bis zum Erreichen der Gle-ichgewichtsfeuchte in diesen gelagert. Die Behalter be-fanden sich in einem klimatisierten Raum. DieTemperatur betrug 22�C. Die Luftzirkulation in denBehaltern erfolgte mit einem Ventilator. Damit er nichtunnotig Warme an den Behalter abgab, wurde er mitHilfe eines Zeitschalters im Intervall von 15 Minutenein- und ausgeschaltet. Das Klima im Messraum wurdemittels eines Klimasensors kontrolliert. Fur denMesswert bei der rel. Luftfeuchtigkeit von 0% wurdeder Darrzustand verwendet. Die Prufkorper wurden beiden jeweiligen Klimabedingungen solange klimatisiert,bis die Massekonstanz erreicht wurde. Die Massekon-stanz gilt als erreicht, wenn die Ergebnisse zweier imAbstand von 24 Stunden aufeinander folgender Mess-ungen um nicht mehr als 0.1% der Prufkorpermassevoneinander abweichen. Als Bezugsmasse fur die Bes-timmung der Materialfeuchte wurde die Darrmassebenutzt. Gemessen wurde ferner die Rohdichte nachDIN 52182 (1976).

Tabelle 1 Die verwendeten Klimata und ihre ErzeugungTable 1 The applied climates and their production

Klimaerzeugung Rel. Luftfeuchtigkeit(%)

Temperatur(�C)

Darrtrocknung 0 105LiCl 11±1 22±1Klimakammer 20±1 22±1Klimakammer 30±1 22±1K2CO3 44±1 22±1Klimaraum/Normalklima 64±1 22±1NaCl 74±1 22±1NH4H2PO4 93±1 22±1

136

2.2.2 Lineares Quellmaß

Das Quellmaß a ergibt sich bei Quellung vom dar-rgetrockneten auf den feuchten Zustand des Materials.Je nachdem fur welche Richtung (TangentialrichtungTG, Radialrichtung RD) und welchen Feuchtigkeitsge-halt u der Versuchsprobe die Ausmaße a ermittelt wer-den, unterscheidet man zwischen dem tangentialen aTGuund dem radialen aRDu Quellmaß.

aTGu ¼ 100 � ðaTGu � aTG0ÞaTG0

; in % ðGl:ð1ÞÞ

aRDu ¼ 100 � ðaRDu � aRD0ÞaRD0

; in; % ðGl:ð2ÞÞ

wobei aTGu Tangentialabmessung der Probe beiMaterialfeuchte u,

aTG0 Tangentialabmessung der darrtrockenen Probe,aRDu Radialabmessung der Probe bei Material-

feuchte u,aRD0 Radialabmessung der darrtrockenen Probe.Das transversale Quellmaß aTrans wird als Summe aus

dem tangentialen und dem radialen Quellmaß definiert:

aTrans;u ¼ aTGu þ aRDu; in % ðGl:ð3ÞÞ

2.2.3 Differentielle Quellung

Fur Holz und Holzwerkstoffe wird haufig die differen-tielle Quellung q verwendet. Diese ist gemass DIN 52184 (1979) als das prozentuale Quellmaß der Probe je1% Holzfeuchtigkeitsanderung wie folgt definiert:

q ¼ aF � aT

a0 � ðuF � uT Þ� 100 ðGl:ð4ÞÞ

wobei q die differentielle Quellung in %/%,aF Ausmaß der Probe im feuchten Klima nach Err-

eichen des Gleichgewichtszustandes in mm,aT Ausmaß der Probe im trockenen Klima nach

Erreichen des Gleichgewichtszustandes in mm,a0 Ausmaß der Probe im darrtrockenen Zustand in

mm,uF Feuchtigkeitsgehalt der Probe im feuchten Klima

nach Erreichen des Gleichgewichtszustandes in %,uT Feuchtigkeitsgehalt der Probe im trockenen Klima

nach Erreichen des Gleichgewichtszustandes in %.Als feuchtes Klima wurde hier die relative Luft-

feuchtigkeit von 93% bei einer Temperatur von 22�Cund als trockenes Klima die relative Luftfeuchtigkeitvon 44% bei einer Temperatur von 22�C gewahlt.

Fur die Bestimmung der Feuchteverformung werdendie Versuchsproben den genau definierten Klimaten(siehe Tabelle 1) bis zum Erreichen der jeweiligen Gle-ichgewichtsfeuchtigkeit ausgesetzt und anschliessend die

Lange, Breite und Dicke der Proben ermittelt. An-schließend werden die Proben bei 103±2�C, bis zurGleichgewichtskonstanz getrocknet, wobei diese Tem-peratur in drei Stufen (40�C, 70�C und 103�C) innerhalbvon 48 Stunden allmahlich einzustellen ist. Die Ab-messungen werden mittels digitalen Messuhren besti-mmt.

2.2.4 Anisotropiekoeffizient

Das Holz ist ein anisotropes Material. Es verformt sichbei Feuchteeinwirkung nicht in allen anatomischenRichtungen gleich stark. Die tangentiale zu radialen undaxialen Feuchteverformung steht zueinander im Ver-haltnis 2:1:0,1. Das prozentuale Verhaltnis tangentialeraTG zu radialer aRD Quellung wird als Anisotropie-koeffizient A bezeichnet:

A ¼ aTG

aRDðGl:ð5ÞÞ

2.2.5 Dimensionsstabilitat

Die Feuchteverformung von Holz und Holzwerkstoffenverursacht meistens Schwierigkeiten in der Holzindust-rie. Seit langem versucht man das Holz zu verguten,indem man die Quellung und Schwindung vermindert.Als das Maß der Vergutung verwendet man den sogenannten Dimensionsstabilisierungseffekt DS oderauch ASE (Anti Swelling Efficiency), der fol-gendermaßen definiert ist:

DS% ¼ aUNB � aBEHð ÞaUNB

� 100 ðGl:ð6ÞÞ

wobei aUNB Volumen- resp. Transversal-Quellungdes unbehandelten Materials in %,

aBEH Volumen- resp. Transversal-Quellung des be-handelten Materials in %

2.2.6 Wasserdampfsorption

Fur die Charakterisierung der Wechselwirkung zwischendem Versuchsmaterial und dem Wasser, resp. demWasserdampf, wurde das Hailwood–Horrobin-Sorp-tions modell (1946) verwendet. Das Hailwood-Horrob-in-Sorptions modell (weiter als HH-Sorptionsmodell)basiert auf der Annahme, dass das Wasser bei derWasserdampfsorption durch Lignocellulosen als einf-ache Losung und als Hydrat der Lignocellulosen existi-ert. Es wird weiter angenommen, dass die sorbierteSchicht, die aus nicht hydratisierten und hydratisiertenLignocellulosen sowie aus freiem, flussigem Wasserbesteht, eine ideale, feste Losung bildet. Durch das HH-Modell lassen sich noch weitere Grossen schatzen, so dieUnzuganglichkeit der sorptiv aktiven Stellen des Sor-bens zum Sorbat (Z), ferner das hypothetische Mole-kulargewicht des Sorbens (MP). Fur die experimentell

137

schwer zu bestimmende Fasersattigungsfeuchtigkeit(UFS) lasst sich eine Schatzgrosse errechnen. Weiter wirddas monomolekular (Um) und das polymolekular (Up)gebundene Wasser durch das HH-Sorptionsmodell er-mittelt. Die Berechnung der aus dem HH-Sorptions-modell abgeleiteten Grossen erfolgte mit demComputerprogramm HHM28 (Popper 1982).

3 Versuchsergebnisse

3.1 Sorptionseigenschaften

3.1.1 Pinus radiata

Aus der Sorptionsanalyse nach Hailwood-Horrobinkann man entnehmen, dass die Warmebehandlung bei

100�C nur ganz geringe Auswirkung auf das Sorp-tionsverhalten des Holzes ausubt. Der Verlauf derSorptionskurven des unbehandelten und des warmebe-handelten Holzes bei 100�C unterscheiden sich nur un-wesentlich (Abb. 1). Nur gerade im Bereich derKapillarkondensation zeigt das warmebehandelte Holzeine geringe Herabsetzung des Sorptionsvermogens. Ausder Tabelle 2 lasst sich herauslesen, dass sich die sorptivaktive Oberflache, die Unzuganglichkeit der Sorptions-stellen zum Sorbat, das hypothetische Molekulargewichtdes Sorbens und das molekulargebundene Wasser durchdie Warmebehandlung bei 100�C praktisch nicht ver-andert hat. Die geringe Herabsetzung der Fas-ersattigungsfeuchte ist lediglich auf die Veranderung despolymolekulargebundenen Wassers zuruckzufuhren.

Die Warmebehandlung bei 150�C und 200�C bewirktsowohl eine Herabsetzung des monomolekular- als auchdes polymolekulargebundenen Wassers gegenuber demunbehandelten Holz. Die sorptiv aktive Oberflache gehtmit der Warmebehandlung zuruck. Die Un-zuganglichkeit der Sorptionsstellen und das hypotheti-sche Molekulargewicht nehmen zu. Dies deutet auf einengewissen Abbau des Holzes hin. In unserem Sorptions-modell kann man die Unzuganglichkeit der sorptiv ak-tiven Stellen des Sorbens mit der Kristallinitat der

Cellulose in Verbindung setzen. Demnach steigt derkristalline Anteil der Cellulose mit der Behandlungs-temperatur von 150�C bis 200�C stetig an. Die Erkla-rung fur dieses Phanomen muss man in der brownschenMolekularbewegung suchen. Mit der erhohten Temper-atur kommen die Molekulketten der amorphen Cellu-lose einander immer naher bis zwischen ihnenhalbchemische oder chemische Bindungen entstehen.Die Porenstruktur wird mit der Temperatur von 150�Cund hoher ebenfalls verandert, was die Verminderungdes polymolekulargebundenen Wassers zeigt. Mit ver-minderter Porenstruktur und Sorptionsfahigkeit steigtdas hypothetische Molekulargewicht des Sorbens.

3.1.2 Pseudotsuga menziesii

Aus dem Verlauf der Sorptionskurven von Douglasien-holz (Abb. 2) kann man erkennen, dass bereits die 24Stunden dauernde Warmebehandlung von 100�C eineHerabsetzung des Sorptionsvermogens im gesamten

Abb. 1 Nach HH-Sorptionsmodell berechneteIsothermen von unbehandeltemund warmebehandeltem Holz(Pinus radiata) bei 22�CFig. 1 According to HHsorption model computedisotherms of untreated and heattreated wood (Pinus radiata)with 22�C

Tabelle 2 Berechnete Werte der Sorptionsanalyse nach dem HH-Modell fur das unbehandelte und warmebehandelte Holz (Pinusradiata) bei FasersattigungTable 2 Computed values of the sorption analysis according to theHH-model for the untreated and heat treated wood (Pinus radiata)during fiber saturation

Behandlungsart S Z Mp UFS UP Um

Unbehandelt 209 45 294 30.4 24.3 6.1100�C 210 45 292 30.2 24.2 6.1150�C 188 51 328 27.4 21.9 5.5200�C 146 62 426 16.9 12.6 4.3

Um—berechneter Wassergehalt in der monomolekularen Schichtbeim rel. Dampfdruck u=100%Up—berechneter Wassergehalt in der polymolekularen Schichtbeim rel. Dampfdruck u=100%,UTOT—berechnete Gleichgewichtsfeuchtigkeit des Sorbens (totalsorbiertes Wasser) in %,UFS—berechneter Wassergehalt bei Fasersattigung (u=p/pS=100%) in %,S sorptiv aktive Oberflache des Sorbens in m2/g,Z Sorbatunzuganglichkeit des Sorbens in %,Mp—hypothetisches Molekulargewicht des Sorbens

138

hygroskopischen Bereich bewirkt. Die Verminderungder Sorptionskapazitat durch Warmebehandlung bei100�C und 150�C unterscheidet sich nur unwesentlich.Der Unterschied zwischen der Behandlung bei 100�Cund 150�C zeigt sich in der Holz/Wasser-Interaktion.Das polymolekulargebundene Wasser bei 100�C weistpraktisch keine Veranderung gegenuber dem unbehan-delten Holz auf, so dass die Herabsetzung des Sorp-tionsvermogens nur auf das monomolekulargebundeneWasser zuruckzufuhren ist. Bei 150�C kann man bereitseine geringe Herabsetzung des polymolekulargebunde-nen Wassers feststellen, was auf eine Veranderung derPorenstruktur des Holzes hindeutet. Erst ab 200�C istein deutlicher Verlust an Sorptionskapazitat im Bereichdes monomolekular- als auch des polymolekulargebun-denen Wassers zu verzeichnen.

Betrachtet man den Wassergehalt bei Fasersattigung(Tabelle 3) andert sich bei 100�C gegenuber unbehan-deltem Holz nichts. Die UP- und UFS-Werte sind beimunbehandelten und beim 100�C behandelten Holzidentisch. Der niedrigere Wert des Z- und S-Werteslassen die Vermutung zu, dass es zu einer gewissen Off-nung der Porenstruktur sowie zum Verlust an Kris-tallinitat gekommen ist. Das monomolekular-, daspolymolekular- und das gesamte bei Fasersattigung ge-bundene Wasser des bei 150�C und 200�C behandeltenHolzes weist eine Herabsetzung gegenuber unbehandel-tem Holz aus. Die Kristallinitat bleibt bei 150�C-Be-handlung unverandert, steigt hingegen bei 200�C-Behandlung.

3.1.3 Laurelia sempervirens

Diese Holzart reagiert besonders empfindlich auf dieWarmebehandlung. Wie aus dem Verlauf der Sorp-tionsisothermen hervorgeht (Abb. 3), ist bereits nach 24-stundiger Erwarmung bei 100�C eine Herabsetzung desWasserdampf-Sorptionsvermogens festzustellen. DieWarmebehandlung bei 150�C und 200�C zeigt einenweiteren Verlust an unimolekularer als auch poly-molekularer Sorptionskapazitat gegenuber dem unbe-handelten Holz.

Die Fasersattigungswerte (Tabelle 4) deuten daraufhin, dass aufgrund der durchgefuhrten Warmebehandl-ungen eine kontinuierliche Verminderung der sorptivaktiven Oberflache S, eine Steigerung des hypothetis-chen Molekulargewichts Mp, eine Erhohung der Cellu-lose-Verkettung Z, eine Verminderung des Um- sowiedes UFS-Wertes stattgefunden haben. Das polymoleku-lar gebundene Wasser Up bei 100 und 150�C lasst keineDifferenzierung zu. Die Erwarmung bei 200�C zeigthingegen eine deutliche Herabsetzung des UP-Wertes.

3.1.4 Castanea sativa

Das Kastanienholz zeigt in Bezug auf den Verlauf dergesamten Sorptionsiso-thermen eine klare Differenzie-rung uber den gesamten hygroskopischen Bereich zwis-chen dem unbehandelten und dem bei 100�C, 150�C und200�C behandelten Holz, indem die Wasserdampf-Sorptionsfahigkeit stetig sinkt (Abb. 4).

Die nach dem HH- Modell berechneten Gle-ichgewichtsfeuchtigkeiten bei Fasersattigung fur diemonomolekulare- (Um), polymolekulare- (Up) und dietotale Sorbataufnahme (UFS) sowie die entsprechendenWerte der sorptiv aktiven Sorbensoberflache S, derUnzuganglichkeit des Sorbens zum Sorbat (Z) und dashypothetische Molekulargewicht des Sorbens (Mp) sindin Tabelle 5 zusammengefasst. Aus der Tabelle gehthervor, dass die Um-, Up und die UFS-Werte mit stei-gender Behandlungstemperatur immer mehr abnehmen.Die sorptiv aktive Oberflache S nimmt mit der steigen-den Behandlungstemperatur ebenfalls ab wahrend das

Abb. 2 Nach HH-Sorptionsmodell berechneteIsothermen von unbehandeltemund warmebehandeltem Holz(Pseudotsuga menziesii) bei22�CFig. 2 According to HHsorption model computedisotherms of untreated and heattreated wood (Pseudotsugamenziesii) with 22�C

Tabelle 3 Berechnete Werte der Sorptionsanalyse nach dem HH-Modell fur das unbehandelte und das warmebehandelte Holz(Pseudotsuga menziesii) bei FasersattigungTable 3 Computed values of the sorption analysis according to theHH-model for the untreated and heat treated wood (Pseudotsugamenziesii) at fiber saturation

Behandlungsart S Z Mp UFS UP Um

Unbehandelt 230 53 261 25.1 18.6 6.5100�C 203 46 301 24.7 18.9 5.7150�C 177 53 346 22.4 17.4 5.0200�C 142 63 438 15.7 11.7 4.0

139

hypothetische Molekulargewicht MP zunimmt, was aufdie temperaturbedingte Strukturanderung des Holzeshindeutet. Die Z-Werte deuten darauf hin, dass dieVerkettung der Cellulose mit steigender Temperaturbegunstigt wird.

3.1.5 Quercus robur

Der Verlauf der unbehandelten und warmebehandeltenSorptionsisothermen von Eichenholz (Abb. 5) deutetdarauf hin, dass die 24-stundige Behandlung bei 100�Cpraktisch keine Anderung gegenuber dem unbehandel-

ten Holz aufweist. Erst ab 150�C macht sich eine Her-absetzung des Wasserdampf-Sorptionsvermogens undzwar bei monomolekular- als auch bei polymoleku-largebundenem Wasser bemerkbar.

Die nach dem HH-Modell berechneten Werte beiFasersattigungsfeuchtigkeit (Tabelle 6) zeigen eine kon-tinuierlich abnehmende Tendenz des Up- und UFS-Wertes zwischen unbehandeltem bis zu bei 200�C be-handeltem Holz. Der Um-Wert bei 100�C verandertesich gegenuber demjenigen des unbehandelten Holzesnicht. Dem entsprechend haben sich auch die S-, Z- undMp-Werte bei 100�C kaum verandert. Ab 150�C sinkt

Abb. 3 Nach HH-Sorptionsmodell berechneteIsothermen von unbehandeltemund warmebehandeltem Holz(Laurelia sempervirens) bei22�CFig. 3 According to HHsorption model computedisotherms of untreated and heattreated wood (Laureliasempervirens) with 22�C

Tabelle 4 Berechnete Werte der Sorptionsanalyse nach dem HH-Modell fur das unbehandelte und warmebehandelte Holz (Laureliasempervirens) bei FasersattigungTable 4 Computed values of the sorption analysis according to theHH-model for the untreated and heat treated wood (Laureliasempervirens) at fiber saturation

Behandlungsart S Z Mp UFS UP Um

Unbehandelt 191 49 316 25.5 20.2 5.4100�C 174 54 349 24.4 19.4 4.9150�C 148 61 414 24.0 19.7 4.2200�C 93 76 676 14.7 12.1 2.6

Abb. 4 Nach HH-Sorptionsmodell berechneteIsothermen von unbehandeltemund warmebehandeltem Holz(Castanea sativa) bei 22�CFig. 4 According to HHsorption model computedisotherms of untreated and heattreated wood (Castanea sativa)with 22�C

Tabelle 5 Berechnete Werte der Sorptionsanalyse nach dem HH-Modell fur das unbehandelte und warmebehandelte Holz (Castaneasativa) bei FasersattigungTable 5 Computed values of the sorption analysis according to theHH-model for the untreated and heat treated wood (Castanea sa-tiva) at fiber saturation

Behandlungsart S Z Mp UFS UP Um

Unbehandelt 210 43 286 22.9 17.0 5.9100�C 189 50 322 22.1 16.8 5.3150�C 165 56 372 20.9 16.2 4.7200�C 146 62 424 16.2 12.1 4.1

140

vor allem der Up- und der S-Wert und simultan steigtauch der Z- und der Mp-Wert. Der Up-Wert bei 150�Cnimmt nur moderat ab. Daraus lasst sich folgen, dass esab 150�C zu einer Chemisorptionsanderung mit beglei-tender Verkettung der Cellulose und Anderung derPorenstruktur des Sorbens gekommen ist.

3.2 Transversale lineare Quellung entlang derSorptionsisotherme

In den Abbildungen 6, 7, 8, 9 und 10 ist das transversaleQuellmaß der jeweiligen Holzart gegen die relativeLuftfeuchtigkeit aufgetragen. Diese Darstellungen gebenAuskunft uber die Feuchteverformung des unbehandel-ten und warmebehandelten Holzes im gemessenen hy-groskopischen Bereich. Beim Extrapolieren bis zumNullpunkt wurden alle Holzarten einen sigmoidalenKurvenverlauf der Funktion a=f(RH) zeigen.

3.2.1 Pinus radiata

Aus dem Verlauf der Quellung entlang des hygrosko-pischen Bereichs geht hervor, dass die 24-stundigeWarmebehandlung bei 100�C praktisch keine Anderungder transversalen Quellung bewirkt, erst ab 150�C nim-mt die Quellung gegenuber dem unbehandelten Holzmerklich ab (Abb. 6). Die Warmebehandlung bei 200�Cbewirkt eine deutliche Quellungsverminderung gegenu-

Abb. 5 Nach HH-Sorptionsmodell berechneteIsothermen von unbehandeltemund warmebehandeltem Holz(Quercus robur) bei 22�CFig. 5 According to HHsorption model computedisotherms of untreated and heattreated wood (Quercus robur)with 22�C

Abb. 6 Verlauf der transversalen Quellung des unbehandelten undwarmebehandelten Holzes (Pinus radiata) im hygroskopischenBereichFig. 6 The transversal swelling of the untreated and heat treatedwood (Pinus radiata) within the hygroscopic range

Tabelle 6 Berechnete Werte der Sorptionsanalyse nach dem HH-Modell fur das unbehandelte und warmebehandelte Holz (Quercusrobur) bei FasersattigungTable 6 Computed values of the sorption analysis according to theHH-model for the untreated and heat treated wood (Quercus robur)at fiber saturation

Behandlungsart S Z Mp UFS UP Um

Unbehandelt 190 49 318 26.7 21.3 5.4100�C 193 48 312 25.9 20.5 5.4150�C 151 60 408 24.3 20.1 4.3200�C 109 72 572 14.2 11.2 3.1

Abb. 7 Verlauf der transversalen Quellung des unbehandelten undwarmebehandelten Holzes (Pseudotsuga menziesii) im hygrosko-pischen BereichFig. 7 The transversal swelling of the untreated and heat treatedwood (Pseudotsuga menziesii) within the hygroscopic range

141

ber dem unbehandelten sowie dem bei 100�C und 150�Cbehandelten Holz. Mit steigender relativer Luft-feuchtigkeit folgt die Quellung des bei 100�C behandel-ten Holzes derjenigen des unbehandelten Holzes. Bei150�C und bei 200�C ist hingegen mit zunehmenderLuftfeuchtigkeit eine markante Abnahme des Quell-maßes zu verzeichnen. Im Vergleich zu den ubrigenuntersuchten Holzarten ist die Feuchteverformung vonPinus radiata absolut tiefer.

3.2.2 Pseudotsuga menziesii

Die verwendeten Warmebehandlungen von Pseudotsugamenziesii bewirken im ganzen untersuchten Luft-feuchtebereich eine Herabsetzung des transversalenQuellmaßes gegenuber dem unbehandelten Holz (Abb.

7). Die Quellungsverminderung folgt der Reihe 100�C,150�C und 200�C. Es ist hier zu bemerken, dass bei derBehandlungstemperatur von 200�C die Versuchsprobenstarke Radialrisse aufwiesen, die teilweise bis zum Zer-brechen der Proben fuhrten.

3.2.3 Laurelia sempervirens

Der Feuchteverformungsverlauf dieser Holzart zeigt inBezug auf die Behandlungstemperatur praktisch diegleichen Merkmale wie Pinus radiata, d.h. praktischkeine Quellungsverminderung gegenuber dem unbehan-delten Holz bei 100�C und eine Herabsetzung der Feu-chteverformung mit steigender Temperatur (150�C und200�C) (Abb. 8).

3.2.4 Castanea sativa

Im Vergleich zu den ubrigen untersuchten Holzartenzeigt das Kastanienholz eine gewisse Wide-rstandsfahigkeit gegenuber der Warmebehandlung. Imunteren Dampfdruckbereich bewirkt die 24-stundigeWarmebehandlung keine Anderung des Quellmaßesund erst ab etwa 50% relativer Luftfeuchtigkeit ist einegeringe Feuchteverformungsverminderung des bei150�C und 200�C behandelten Holzes zu verzeichnen(Abb. 5).

3.2.5 Quercus robur

Die 24-stundige Warmebehandlung bei 100�C, 150�Cund 200�C von Quercus robur bewirkt erst ab etwa 40%relativer Luftfeuchtigkeit eine Quellungsverminderunggegenuber dem unbehandelten Holz. Die Warmebe-handlung bei 100�C und 150�C fuhrt zu praktisch dergleichen Herabsetzung des Quellmaßes. Die Temperaturvon 200�C bewirkt eine weitere Feuchteverformungs-

Abb. 8 Verlauf der transversalen Quellung des unbehandelten undwarmebehandelten Holzes (Laurelia sempervirens) im hygroskopis-chen BereichFig. 8 The transversal swelling of the untreated and heat treatedwood (Laurelia sempervirens) within the hygroscopic range

Abb. 9 Verlauf der transversalen Quellung des unbehandelten undwarmebehandelten Holzes (Castanea sativa) im hygroskopischenBereichFig. 9 The transversal swelling of the untreated and heat treatedwood (Castanea sativa) within the hygroscopic range

Abb. 10 Verlauf der transversalen Quellung des unbehandeltenund warmebehandelten Holzes (Quercus robur) im hygroskopis-chen BereichFig. 10 The transversal swelling of the untreated and heat treatedwood (Quercus robur) within the hygroscopic range

142

verminderung gegenuber dem unbehandelten Holz(Abb. 10).

3.3 Differentielle Quellung

Die differentielle Quellung des unbehandelten undwarmebehandelten Holzes ist in Tabelle 7 und graphischin Abb. 11, 12, 13, 14 und 15 fur alle untersuchtenHolzarten dargestellt. Aus diesen Bildern ist ersichtlich,dass der Unterschied zwischen tangentialer und radialerdifferentieller Quellung in der Reihenfolge Pinus radiata,Pseudotsuga menziesii, Castanea sativa, Laurelia sem-pervirens und Quercus robur steigt. Die tangentiale dif-ferentielle Quellung ist allgemein empfindlicher auf dieWarmebehandlung als die radiale, wobei sich die tan-gentiale differentielle Quellung von Quercus robur vonden ubrigen untersuchten Holzarten in den absolutenWerten deutlich absetzt.

3.4 Anisotropiekoeffizient

Aus Tabelle 8 ist zu entnehmen, dass der Anisotro-piekoeffizient A von Radiata- und Douglasienholzbei Fasersattigungsfeuchtigkeit (FSP) den Wert A < 2annimmt, die ubrigen untersuchten Holzarten (Aus-nahme: Laurelia semervirens bei 200�C) hingegen A ‡ 2aufweisen. Bis zu 150�C bleibt der Anisotropiekoeffiz-ient A beinahe konstant. Mit Ausnahme von Radi-

ataholz tendiert der A-Wert bei 200�C leichtabzunehmen.

3.5 Dimensionsstabilitat (ASE)

Es besteht im hygroskopischen Bereich bis zurFasersattigungsfeuchtigkeit eine lineare Abhangigkeitzwischen Quellmaß und Holzfeuchtigkeit. Extrapoliertman den linearen Verlauf bis zur nach dem HH-Sorp-tionsmodell berechneten Fasersatigungsfeuch-tigkeit, so bekommt man das entsprechende Fas-ersattigungsquellmaß. Dieses Quellmaß diente dann zurBerechnung der in Tabelle 9 aufgefuhrten Dimension-sstabilitat.

Ausser beim Kastanienholz betragt die transversaleDimensionsstabilitat bei Fasersattigungsfeuchtigkeit beiallen untersuchten Holzarten nach 24-stundiger Warm-ebehandlung bei 200�C mehr als 40% und bei 150�Cmehr als 14%. Das Kastanienholz zeigt sich dagegenbezuglich einer Dimensionsstabilisierung durch dieWarmebehandlung unempfindlicher. Die transversaleDimensionsstabilitat betragt bei 150�C lediglich 9% undbei 200�C etwa 20% (Tabelle 9, Abb. 16).

3.6 Normal-Rohdichte

Wie aus Tabelle 10 und Abb. 17 hervorgeht fuhrt dieWarmebehandlung bei allen untersuchten Holzarten

Abb. 11 Differentielle Quellungdes unbehandelten undwarmebehandelten Holzes(Pinus radiata)Fig. 11 Differential swelling ofthe untreated and heat treatedwood (Pinus radiata)

Tabelle 7 DifferentielleQuellung in q%/% desunbehandelten undwarmebehandelten HolzesTable 7 Differential swellingq%/% of the untreated andheat treated wood

Holzart Behandlungsart

Tangential Radial

Unb. 100�C 150�C 200�C Unb. 100�C 150�C 200�C

Pinus radiata 0.23 0.24 0.22 0.29 0.14 0.14 0.15 0.11Pseudotsuga menziesii 0.32 0.29 0.25 0.28 0.19 0.20 0.19 0.17Laurelia sempervirens 0.40 0.39 0.38 0.33 0.17 0.13 0.12 0.18Castanea sativa 0.37 0.37 0.36 0.34 0.13 0.14 0.14 0.16Quercus robur 0.51 0.52 0.48 0.47 0.19 0.19 0.17 0.23

143

tendenziell zur Verminderung der Normal-Rohdichte.Dies deutet darauf hin, dass durch steigende Tempera-turbehandlung allmahlich Abbaureaktionen im Holzstattfinden.

4 Schlussfolgerungen

Hauptsachliche Trager der hygroskopischen Eigens-chaften des Holzes sind Polysaccharide. Durch eine

Warmebehandlung konnen je nach Temperatur undUmgebungsbedingungen (oxydative resp. nichtoxydativeAtmosphare) chemische (Verwandlung von Hemicellu-losen zu Furfuralpolymeren), physikalische (Verhornungder Polysaccharide), physikal-chemische (Verkettungzwischen Hemicellulosen und Cellulose durch Acetal-bindungen) und strukturelle Anderungen (Bildungvon Wasserstoffbrucken zwischen Cellulose-CelluloseKetten) angenommen werden. Diese Veranderungenkonnen zu Hygroskopizitats-, Formstabilitats- und

Abb. 12 Differentielle Quellungdes unbehandelten undwarmebehandelten Holzes(Pseudotsuga menziesii)Fig. 12 Differential swelling ofthe untreated and heat treatedwood (Pseudotsuga menziesii)

Abb. 13 Differentielle Quellungdes unbehandelten undwarmebehandelten Holzes(Laurelia sempervirens)Fig. 13 Differential swelling ofthe untreated and heat treatedwood (Laurelia sempervirens)

Abb. 14 Differentielle Quellungdes unbehandelten undwarmebehandelten Holzes(Castanea sativa)Fig. 14 Differential swelling ofthe untreated and heat treatedwood (Castanea sativa)

144

Durchlassigkeitsanderungen des Holzes fuhren. Die hierdurchgefuhrten Untersuchungen an warmebehandeltemHolz erlauben folgende Schlusse zu ziehen:

4.1 Wasserdampfsorption

4.1.1 24-stundige Warmebehandlung bei 100�C

Bei Pinus radiata ist eine geringe Herabsetzung desWasserdampf-Sorptionsvermogens im Bereich der

Kapillarkondensation zu verzeichnen. Die Herabsetzungder Fasersattigungsfeuchte ist lediglich auf die Ver-anderung des polymolekulargebundenen Wassers zur-uckzufuhren.

Pseudotsuga menziesii weist bereits innerhalb desganzen, untersuchten hygroskopischen Bereich eineHerabsetzung des Sorptionsvermogens auf. DieseVerminderung der Sorptionskapazitat ist jedoch ledig-lich auf das monomolekular gebundene Wasser zur-uckzufuhren.

Abb. 15 Differential swelling ofthe untreated and heat treatedwood (Quercus robur)Fig. 15 Differential swelling ofthe untreated and heat treatedwood (Quercus robur)

Abb. 16 TransversaleDimensionsstabilitat von Holzbei Fasersattigungsfeuchtigkeitaufgrund 24-stundigerWarmebehandlungFig. 16 Transversaldimensional stability of woodwith fiber saturation humiditydue to 24 h thermal treatment

Abb. 17 Einfluss derBehandlungsart auf dieNormal-RohdichteFig. 17 Influence of the type oftreatment on the normal bulkdensity

145

Laurelia sempervirens reagiert allgemein besondersempfindlich auf die Warmebehandlung. Es ist eine rel-ativ starke Herabsetzung des Wasserdampf-Sorptions-vermogens gegenuber dem unbehandelten Holzfestzustellen.

Castanea sativa zeigt ebenfalls eine Verminderung inder Wasserdampf-Sorptionsfahigkeit. Die Sorptionsan-alyse lasst auf eine Verkettung der Cellulose schliessen,die fur die Herabsetzung des Sorptionsvermogens ve-rantwortlich gemacht werden kann.

Bei Quercus robur hat die Warmebehandlung keinenEinfluss auf das Sorptionsverhalten.

4.1.2 24-stundige Warmebehandlung bei 150�Cund 200�C

Die oben erwahnte Warmebehandlung bewirkt bei Pinusradiata sowohl eine Herabsetzung des monomolekular-als auch des polymolekulargebundenen Wassersgegenuber dem unbehandelten Holz. Aufgrund der dur-chgefuhrten Sorptionsanalyse kann man mit steigender

Temperatur von 150�C auf 200�C auf eine ansteigendeKristallinitat der Cellulose, eine Porenstrukturanderungund auf einen Abbau des Holzes schliessen.

Bei Pseudotsuga menziesii kann man bereits bei 150�Ceine geringe Herabsetzung des polymolekulargebund-enes Wassers feststellen, was auf eine Veranderung derPorenstruktur des Holzes hindeutet. Erst ab 200�C istein deutlicher Verlust an Sorptionskapazitat im Bereichdes monomolekular- als auch des polymolekulargebun-denen Wassers zu verzeichnen.

Bei Laurelia sempervirens zeigt die Warmebehand-lung bei 150�C und 200�C einen weiteren Verlust anunimolekularer als auch polymolekularer Sorptions-kapazitat gegenuber dem unbehandelten Holz. Daspolymolekular gebundene Wasser lasst bei 100�C und150�C keine Differenzierung zu. Die Erwarmung bei200�C zeigt hingegen eine deutliche Herabsetzung desUp-Wertes.

Castanea sativa zeigt in Bezug auf den Verlauf dergesamten Sorptionsisothermen eine klare Differenzie-rung uber den gesamten hygroskopischen Bereich zwis-chen dem unbehandelten und dem bei 150�C und 200�Cbehandelten Holz, indem die Wasserdampf-Sorptions-fahigkeit stetig sinkt. Die Werte der Sorptionsanalysedeuten auf eine temperaturbedingte Strukturanderungdes Holzes hin. Mit steigender Temperatur wird auch dieVerkettung der Cellulose begunstigt.

Bei Quercus robur macht sich erst ab 150�C eineHerabsetzung des Wasserdampf-Sorptionsvermogensund zwar bei monomolekular- als auch bei polymolek-ular gebundenem Wasser bemerkbar. Aus der Sorp-tionsanalyse lasst sich folgern, dass es ab 150�C zu einerChemisorptionsanderung mit begleitender Verkettungder Cellulose und Anderung der Porenstruktur desSorbens gekommen ist.

4.2 Transversale lineare Quellung

Aus dem Verlauf der Quellung von Pinus radiata entlangdes hygroskopischen Bereichs geht hervor, dass die 24-stundige Warmebehandlung bei 100�C praktisch keineAnderung der transversalen Quellung bewirkt (Abb. 6).Erst ab 150�C nimmt die Quellung gegenuber dem un-behandelten Holz merklich ab. Die Warmebehandlungbei 200�C bewirkt eine deutliche Quellungsverminde-rung gegenuber dem unbehandelten sowie dem bei100�C und 150�C behandelten Holz.

Die angewendeten Warmebehandlungen an Pseud-otsuga menziesii bewirken im ganzen untersuchtenLuftfeuchtebereich eine Herabsetzung des transversalenQuellmaßes gegenuber dem unbehandelten Holz (Abb.7). Die Quellungsverminderung folgt der Reihe 100�C,150�C und 200�C. Es ist hier zu bemerken, dass bei einerBehandlungstemperatur von 200�C die VersuchsprobenRadialrisse aufwiesen, die teilweise bis zum Zerbrechender Proben fuhrten.

Der Feuchteverformungsverlauf von Laurelia sem-pervirens (Abb. 8) zeigt in Bezug auf die Behandlungs-

Tabelle 9 Transversale Dimensionsstabilitat (ASE) des Holzes beiFasersattigungsfeuchtigkeit aufgrund 24-stundiger Warmebehand-lung in %Table 9 Transversal dimensional stability (ASE) of the wood withfiber saturation humidity due to 24 h thermal treatment in %

Behandlungs-temperatur PI PS LA CA QU

100�C 0.9 1.1 5.0 3.6 5.7150�C 14.3 19.5 14.4 8.9 15.2200�C 41.7 46.4 44.2 20.9 43.0

PI Pinus radiata, PS Pseudotsuga menziesii, LA Laurelia semper-virens, CA Castanea sativa, QU Quercus robur

Tabelle 8 Anisotropiekoeffizienten des unbehandelten und warm-ebehandelten Holzes bei FasersattigungsfeuchtigkeitTable 8 Anisotropy coefficients of the untreated and heat treatedwood at fiber saturation humidity

Holzart unbehandelt 100�C 150�C 200�C

Pinus radiata 1.4 1,4 1.3 1.8Pseudotsuga menziesii 1.5 1.5 1.4 1.4Laurelia sempervirens 2.2 2.3 2.8 1.8Castanea sativa 2.6 2.6 2.6 2.3Quercus robur 2.2 2.0 2.3 2.0

Tabelle 10 Normal-Rohdichte des Versuchsmaterials in g/cm3

Table 10 Normal bulk specific gravity of the examined material ing/cm3

Holzart Unbehandelt 100�C 150�C 200�C

Pinus radiata 0.46 0.48 0.47 0.42Pseudotsuga menziesii 0.71 0.68 0.67 0.62Laurelia sempervirens 0.57 0.56 0.54 0.49Castanea sativa 0.65 0.64 0.63 0.61Quercus robur 0.76 0.76 0.75 0.69

146

temperatur praktisch die gleichen Merkmale wie Pinusradiata, d.h. praktisch keine Quellungsverminderunggegenuber dem unbehandelten Holz bei 100�C und eineHerabsetzung der Verformung mit steigender Temper-atur (150�C und 200�C) und Luftfeuchtigkeit.

Im Vergleich zu den ubrigen untersuchten Holzartenzeigt Castanea sativa (Abb. 9) eine gewisse Wide-rstandsfahigkeit gegenuber einer Warmebehandlung. Imunteren Dampfdruckbereich bewirkt die 24-stundigeWarmebehandlung keine Anderung des Quellmaßes underst ab etwa 50% relativer Luftfeuchtigkeit ist eine ge-ringe Feuchteverformungsverminderung des bei 150�Cund 200�C behandelten Holzes zu verzeichnen.

Die 24 stundige Warmebehandlung bei 100�C, 150�Cund 200�C von Quercus robur (Abb. 10) bewirkt erst abetwa 40% relativer Luftfeuchtigkeit eine Quellungs-verminderung gegenuber dem unbehandelten Holz. DieWarmebehandlung bei 100�C und 150�C fuhrt zu pra-ktisch der gleichen Herabsetzung des Quellmaßes. DieTemperatur von 200�C bewirkt eine weitere Feu-chteverformungsverminderung.

4.3 Differentielle Quellung

Der Unterschied zwischen tangentialer und radialerdifferentieller Quellung steigt in der Reihenfolge Pinusradiata, Pseudotsuga menziesii, Castanea sativa, Laureliasempervirens und Quercus robur. Die tangentiale differ-entielle Quellung ist allgemein empfindlicher auf dieWarmebehandlung als die radiale. Was die tangentialedifferentielle Quellung anbelangt setzt sich Quercus roburvon den ubrigen untersuchten Holzarten in den absol-uten Werten deutlich ab.

4.4 Anisotropie

Der Anisotropiekoeffizient A von Pinus radiata undPseudotsuga menziesii bei Fasersattigungsfeuchtigkeit(FSP) nimmt den Wert A < 2 an, die ubrigen un-tersuchten Holzarten (Ausnahme: Laurelia semervirensbei 200�C) hingegen weisen einen Wert von A ‡ 2 auf. Biszu 150�C bleibt der Anisotropiekoeffizient A beinahekonstant. Mit Ausnahme von Pinus radiata tendiert derA-Wert bei 200�C leicht abzunehmen.

4.5 Dimensionsstabilitat (ASE)

Außer bei Castanea sativa betragt die transversale Di-mensionsstabilitat bei Fasersattigungsfeuchtigkeit beiden ubrigen untersuchten Holzarten bei 24-stundigerWarmebehandlung bei 200�C mehr als 40% und bei150�C um die 14% und mehr. Castanea sativa zeigt sichbezuglich einer Feuchteverformungsvergutung aufgrundder Warmebehandlung unempfindlicher. Die transver-sale Dimensionsstabilitat betragt bei 150�C lediglich 9%und bei 200�C etwa 20%.

4.6 Normal-Rohdichte

Die Warmebehandlung fuhrt bei allen untersuchtenHolzarten tendenziell zur Verminderung der Normal-Rohdichte. Dies deutet darauf hin, dass durch steigendeTemperaturbehandlung allmahlich Abbaureaktionen imHolz stattfinden.

References

Bachle F (2003) Weathering resistance of oil-heat-treated timber.COST-Aktion E 22:46

Bariska M (1980) Erweichung und Wiederverfestigung des Holzesim Temperaturbereich bis 300�C—gemessen mit Hilfe derTorsions-Schwingungs-Technik. SAH-Bulletin 1:1–13

Bariska M, Skaar C, Davidson RW (1969) Studies of the wood-anhydrous ammonia system. Wood Sci 2(2):65

DIN 50 014. Jul (1985) Klimate und ihre technische Anwendung.Normalklimate. Seiten 1–21

DIN 52 182. Sep. (1976) Prufung von Holz. Bestimmung der Ro-hdichte. Seite 1–2

DIN 52 183. Nov. (1977) Prufung von Holz. Bestimmung desFeuchtigkeitsgehaltes. Seite 1–2.

DIN 52 184. Mai (1979) Prufung von Holz. Bestimmung derQuellung und Schwindung. Seite 1–4

Enger K (1937) Neuere Erkenntnisse uber die Vergutung derHolzeigenschaften. Mitt Fachaussch Holzfragen 18:2–3

Furuta Y, Aizawa H, Yano H, Norimoto M (1997) Thermal-softening properties of water-swollen wood. IV: the effect ofchemical constituents of the cell wall on the thermal-softeningproperties of wood. J Jpn Wood Res Soc (Mokuzai Gakkaishi)43(9):725–730

Gerhards CC (1982) Effect of moisture content and temperature onthe mechanical properties of wood; an analysis of immediateeffects. Wood Fiber 14(1):4–36

Glos P, Henrici D (1991) Langsdruck-E-Modul von Fichtenbau-holz im Temperaturbereich bis 150�C. Holz Roh- Werkstoff49:298

Hanhijarvi A (2000) Deformation properties of Finnish spruce andpine wood in tangential and radial directions in association tohigh temperature drying. Part III. Experimental results underdrying conditions (mechano-sorptive creep). Holz Roh- Wer-kstoff 58:63–71

Hillis WH (1984) High temperature and chemical effects on woodstability. Part 1: general consideration. Wood Sci Technol18:281–293

Hillis WH, Rozsa AN (1985a) High temperature and chemical ef-fects on wood stability. Part 2. The effect of heat on the soft-ening of radiata pine. Wood Sci Technol 19:57–66

Hillis WH, Rozsa AN (1985b) High temperature and chemicaleffects on wood stability. Part 3. The effect of heat on therigidity and stability of radiate pine. Wood Sci Technol 19:93–102

Hunter AJ, Sutherland JW (1997) The evaporation of water fromwood at high temperatures. Wood Sci Technol 31:73–76

Kamdem DP, Pizzi A, Jermannaud A (2002) Durability of heat-treated wood. Holz Roh- Werkstoff 60:1–6

Keylwerth R (1966) Temperatur- und Feuchtigkeitsgefalle in Hol-zbauteilen. Holz Roh- Werkstoff 25:452–454

Kininmonth JA (1976) Bonding in press-dried sheets from high-yield pulps. The role of lignin and hemicelluloses. Tappi62(7):77–80

Militz H, Tjeerdsma B (2001) Treatment of wood by the ‘‘PLATO-PROCESS’’. Proceedings of the special seminar held in Antibes,France, on 9. February 2001 27–37

Nakano T, Furuta Y, Yano H (1997) Interpretation of the tem-perature dependence of relative change in elastic modulus ofwood. J Jpn Wood Res Soc (Mokuzai Gakkaishi) 43(7):532–536

147

Niemz P, Matejak M (1997) Untersuchungen zum Einfluss derthermischen Vorbehandlung auf die Gleichgewichtsfeuchtigkeitvon Radiata pine. Ann Warsaw Agric Univ 48:107–109

Orman HR (1955) The response of New Zealand timbers to fluc-tuations in atmospheric moisture conditions. Tech. Pap. ForestRes. Inst. N.Z. Forest Ser. No. 8

Pazelt M, Stingl R, Teilschinger A (2002) Thermische Modifikationvon Holz und deren Einfluss auf ausgewahlte Holzeigenschaf-ten. In Lignovisionen, Schriftenreihe des Institutes fur Holzf-orschung und des Verbands Holzwirte Osterreichs, Band 3:101–147

Pecina H (1978) Zur Aussagefahigkeit von IR- Spektrogrammenuber chemische Strukturveranderungen des Holzes mit demBeispiel thermischer Behandlung. Holztechnologie 23:78–84

Pecina H, Paprzycki O (1988) Wechselbeziehung zwischen derTemperaturbehandlung des Holzes und seiner Benetzbarkeit.Holzforschung Holzverwertung 40(1):5–8

Popper R (1991) Einfluss der Warme auf physikalische, physi-kalisch chemische und chemische Eigenschaften lignocellulosi-scher Materialien. D-WAHO/Holztechnologie, Int. Ber. S.1–24

Popper R (1991) Datenerfassungsprogramm LOGGMA. Int. Be-richt D-WAHO/ETHZ

Popper R, Eberle G (1992) Einfluss der Heizrate auf dieWarmeausdehnung von Holz im Temperaturbereich zwischen100�C und 120�C. Drevarsky vyskum 134:27–38

Popper R, Eberle G (1993) Untersuchungen thermomechanischerEigenschaften des trockenen Holzes. Drevarsky vyskum 2:11–17

Rapp AO, Sailer M (2001) Oil heat treatment of wood in ger-many—state of the art. In: Proceedings of the special seminarheld in Antibes, France, on 9. February 2001 47–64

Rapp AO, Seiler M, Vestin M (2002) Innovative Holzvergu-tung—neue Einsatzbereiche fur Holz. In: Proceedings of theDreilander-Holztagung in Lucerne, Switzerland

Sailer M, Rapp AO, Leithoff H, Peek R-D (2000) Vergutung vonHolz durch Anwendung einer Ol-Hitzebehandlung. Holz Roh-Werkstoff 58:15–22

Schneider A (1973) Investigation on the conversion drying oflumber at extremely high temperatures. Part II. Holz Roh-Werkstoff 31:198–206

Schuerch C (1964) Wood plasticization. Forest Prod J 16(9):377Stamm AJ (1956) Thermal degradation of wood and cellulose. Ind

Eng Chem 38:630–634Suematsu A, Hirai N, Saito F (1980) Properties of hot pressed

wood. Part I. Mokuzai Gakkaishi 26:581–586Tarvainen V (1995) High temperature drying: an alternative to

conventional kiln drying. Holzforschung Holzverwertung47:88–89

Teischinger A (1991) Der Einfluss des Trocknungsverfahrens aufausgewahlte Holzkennwerte. Teil 1: Literaturubersicht. Holzf-orschung Holzverwertung 43(1):20–22

Tjeerdsma BF, Boonstra M, Pizzi A, Tekely P, Militz H (1998)Characterisation of thermal modified wood: molecular reasonsfor wood performance improvement. Holz Roh- Werkstoff56:149–153

Topf P (1971a) Die thermische Zersetzung von Holz bei Temper-aturen bis 180�C. 1. Mitt.: Stand der Forschung. Holz Roh-Werkstoff 28:269–275

Topf P (1971b) Die thermische Zersetzung von Holz bei Temper-aturen bis 180�C. 2. Mitt.: Versuche zur Frage der Sel-bstentzundung, des Gewichtsverlustes, des Brennwertes und derElementaranalysen. Holz Roh- Werkstoff 29:295–300

Weichert L (1963) Untersuchungen uber das Sorptions- undQuellungsverhalten von Fichte, Buche und Buchen-Pressvoll-holz bei Temperaturen zwischen 20�C und 100�C. Holz Roh-Werkstoff 21(8):290–300

Wise LE, Jahn EC (1952) Wood chemistry, New York

148