Hyppää pääsisältöön

Koronavirustilanne Itä-Suomen yliopistossa

Lämpökäsitellyn puun tutkimusta

Lämpökäsittely alentaa puun kosteuspitoisuutta ja parantaa mittapysyvyyttä vaihtelevassa kosteusaltistuksessa

  • Ympäristö ja luonnonvarat
  • Teknologia ja innovaatiot

MSc Chenyang Cain väitöskirjatyössä tutkittiin veden ja sääaltistuksen vaikutuksia lämpökäsitellyn puun kemiallisiin komponentteihin, solurakenteeseen ja puun fysikaalisiin ominaisuuksiin.

Tulokset osoittivat, että lämpökäsittely alensi puun tasapainokosteuspitoisuutta ja paransi mittapysyvyyttä vaihtelevassa kosteusaltistuksessa, mutta ei vaikuttanut puun pinnan kovuuteen. Pitkäaikainen altistuminen vedelle muutti pääasiassa puun hemiselluloosien ja selluloosan koostumusta, lisäsi puun hygroskooppisuutta ja edisti soluseinämän rakenteen hajoamista. Lämpökäsitellyn puun soluseinämä hajosi jonkin verran käsittelemätöntä puuta nopeammin. Tämän syyksi arvioidaan lämpökäsitellyn puun happamuus, joka aiheutuu puusta lämpökäsittelyssä vapautuvista orgaanisista hapoista. Sääaltistus aiheuttaa puun harmaantumista ligniinin hajoamisen ja hajoamistuotteiden huuhtoutumisen vuoksi.

Lämpöpuun rakenteessa havaittiin vähemmän ligniinirakenteen muutoksia kuin käsittelemättömässä puussa. Lisäksi lämpökäsitelty puu pysyi alentuneen hygroskooppisuutensa vuoksi käsittelemätöntä puuta kuivempana, mistä seurasi pienempi värimuutos. Lämpöpuun alhaisempi tasapainokosteus rajoittaa veden imeytymistä puuhun. Tämän vuoksi lämpökäsitelty sahatavarakappale kupertuu kosteissa olosuhteissa vähemmän kuin käsittelemätön. Korkeampi käsittelylämpötila paransi lämpökäsitellyn puun säänkestävyyttä vähentämällä pinnan kemiallisia muutoksia, kemiallista vuorovaikutusta veden kanssa sekä soluseinämän huokoisuutta. Tämä tutkimus täydentää tutkittua tietoa lämpökäsitellyn puun ominaisuuksista ei-rakenteellisissa sovelluksissa, joihin liittyy vaihteleva kosteusrasitus ja puun kastuminen.

Puuta on perinteisesti käytetty raaka-aineena moniin tarkoituksiin. Erityisesti ulkokäytössä käsittelemätön puu menettää vähitellen suorituskykyään ja sen ulkonäkö muuttuu auringonvalon, suhteellisen kosteuden ja lämpötilan muutosten, tuulen, epäpuhtauksien, mikrobien ja ihmisten toiminnan aiheuttaman kulumisen vuoksi. Koska puun biologista ja säänkestävyyttä halutaan parantaa ilman ympäristölle haitallisia kemikaaleja, on tarpeellista kehittää modifiointimenetelmiä. Lämpökäsittelystä on kehittynyt yleisin teollinen modifiointimenetelmä. Lämpökäsitellyn puun suorituskykyä ulkokäyttökohteissa ei kuitenkaan ole tutkittu ja ymmärretty riittävän tarkasti. Tämä tutkimus lisää ymmärrystä ja antaa realistisemman kuvan lämpöpuun ominaisuuksien muutoksista sen käytön aikana.

MSc Chenyang Cain metsätieteen alaan kuuluva väitöskirja Effects of long-term moisture and weather exposure on the structure and properties of thermally modified wood tarkastetaan luonnontieteiden ja metsätieteiden tiedekunnassa 12.6. (verkossa). Vastaväittäjänä toimii apulaisprofessori Emil Engelund Thybring, University of Copenhagen, Tanska, ja kustoksena apulaisprofessori Antti Haapala, Itä-Suomen yliopisto.

Linkki väitöstilaisuuteen

Väittelijän  painolaatuinen kuva

Väitöskirja verkossa