Accademia Italiana di Scienze Forestali

Italian Academy of Forest Sciences

Goli G., Barnini L., Cocchi L., Di Giulio G., Marcon B., Mazzanti P., Signorini G., Fioravanti M. – Improving timber properties of fast growing species by heat treatment

doi 10.4129/2cis-gg-imp

Citation/Citazione
Goli G., Barnini L., Cocchi L., Di Giulio G., Marcon B., Mazzanti P., Signorini G., Fioravanti M., 2015 – Improving timber properties of fast growing species by heat treatment. In: Proceedings of the Second International Congress of Silviculture. Designing the future of the forestry sector. Florence, 26.29 November,  2014. Firenze: Accademia Italiana di Scienze Forestali. Vol. 2, p. 1081-1085. ISBN 978-88-87553-21-5. http://dx.doi.org/10.4129/2cis-gg-imp

Title: Improving timber properties of fast growing species by heat treatment
Titolo: Valorizzazione di specie a rapido accrescimento tramite trattamento termico

Summary: Heat treatment is a useful tool to improve some properties of wood and give new market to fast growing species. The effect of heat treatment in saturated steam was tested on poplar wood and its effect on some physical and mechanical properties determined. It was shown that the mass loss is well dependent on the treatment intensity and that the colour variation presents a linear trend with the mass loss. Surprisingly the volume after treatment resulted increased. Weak heat treatments up to 4% of mass loss have an increasing effect on MOE. After 4% of mass loss MOE tends to decrease getting lower of untreated samples once 5% of mass loss is reached. According to FTIR analysis the main effect of the heat treatment can be identified in the degradation of the hemicelluloses and in particular of the glucoxylans. A chemical degradation of the hemicelluloses can be observed by FTIR since very low mass losses.

Riassunto: Il legno di pioppo è un materiale ampiamente utilizzato in Italia sia come legno massiccio che come materia prima per la produzione di derivati come pannelli compensati o pannelli di particelle. Secondo studi recenti [Brega 2011], il fabbisogno odierno di legname di pioppo in Italia si aggira attorno ai 3.9x·106 m3di cui circa la metà è prodotto in Italia. Il pioppo nero (Popolus nigra L.) ed in particolare il suo colone euroamericano I-214 è una specie a rapido accrescimento molto apprezzata per gli impieghi dove la leggerezza è un requisito essenziale. Un limite importante del legno di pioppo, così come di molte specie a rapido accrescimento, è la bassa durabilità naturale. Nel tentativo di aprire nuovi mercati a questo legname si è messo a punto un programma di ricerca mirante a verificare l’effetto dei trattamenti termici su alcune proprietà del legno di pioppo. Il trattamento termico (TT) in effetti è un processo che notoriamente è in grado di conferire elevata durabilità naturale a specie di per se non durabili [Navi and Sandberg, 2012] con un limitato impatto ambientale visto che non vengono utilizzati preservanti di origine chimica. In questo lavoro si è verificato l’effetto del TT applicato in condizioni di vapore saturo a differenti temperature (100, 120, 140, 150 °C) e per differenti tempi(1, 2, 3, 6 12 hours). Alcuni provini di legno di pioppo (Populus x euroamericana Guinier) sono stati preparati da una stessa tavola dopo una prima rottura eseguita per spacco al fine di garantire una precisa orientazione della fibratura. La variazione delle proprietà del legno è stata determinata come variazione tra lo stato precedente e successivo al trattamento dopo l’equilibramento a 20°C e 65% di umidità relativa ed espressa in funzione del valore iniziale. Le proprietà studiate sono: colore, massa, MOE e contenuto di umidità. Tutte le proprietà, ad eccezione del contenuto di umidità, sono misurate come dati appaiati. La misura del colore è stata eseguita secondo lo standard CIE L*a*b* 1976 con un colorimetro Konica-Minolta mod. CM700d. Il MOE è stato misurato con un test di trazione longitudinale su campioni piccoli (8x3x150 mm) caricati al 30% del loro valore di rottura presunto. Le analisi chimiche qualitative sono state effettuate con tecnologia FTIR dopo un’estrazione con Soxhletutilizzando il metodo descritto in (TAPPI, 2007). Le perdite di massa sono risultate chiaramente dipendenti dall’intensità del trattamento e la cinetica della reazione in ambiente saturo di vapore è risultata molto più rapida di quella in stufa convenzionale a ventilazione forzata (Goli et al., 2014). Una perdita di massa dell’8% (ad umidità normale) è stata ottenuta dopo 3 ore di TT a 150°C in vapore saturo mentre in forno convenzionale e 180°C sono state necessarie 20 ore per avere la stessa perdita di massa. La variazione dell’umidità di equilibrio a condizioni normali risulta avere lo stesso trend delle perdite di massa. Il volume, contrariamente alle aspettative, ha mostrato una tendenza a crescere nonostante le umidità di equilibrio in ambiente normale siano inferiori. Le variazioni di colore hanno presentato trend simili a quelli delle perdite di massa. Il MOE ha mostrato una tendenza ad aumentare fino al10% per perdite di massa fino al 4%. Per perdite di massa maggiori il MOE tende poi a diminuire nuovamente riportandosi al valore dei provini non trattati attorno a perdite di massa del 5% ed inferiori per perdite di massa superiori. Da un punto di vista chimico i risultati hanno mostrato una riduzione significativa di glucoxilaniche inizia già dopo 6 ore di trattamento a 100°C. I glucoxilani inoltre scompaiono completamente dopo un trattamento di 12 ore a 120°C, 6 ore a 140°C e 1 ora a 150°C. Gli altri costituenti del legno non sembrano subire grandi conseguenze dai trattamenti termici applicati.

Keywords: heat treatment, saturated steam, poplar wood, mechanicals behaviour, colour variation.
Parole chiave: trattamento termico, vapour saturo, legno di pioppo, comportamento meccanico, variazione di colore.

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