Epsilon Archive for Student Projects

Abstract

Wood has always been an important material for people, and it is used for many applications. As for example, fuel for cooking and heating houses, construction materials and for constructing means of transport. Since wood also is a material that with time biologically degrades due to activity by micro organisms and wood fungi it is important to find ways to protect and further lengthen the life span of the material when in service. One method is to decrease the amount of water in the material by impregnation with an hydrophobic oil. The Linotech method which uses only pure linseed oil is one such possible method.

The aim of this study was to investigate the possibility to at the same time impregnate and stain/colour wood samples of pine and spruce by using the Linotech method. In this study one pigment (carbon) dissolved in mineral oil and one colouring agent dissolved in an organic solution was mixed into the linseed oil before the impregnation. The level of uptake for oil and colour was examined and evaluated. Furthermore it was analysed however the initial moisture content influence the results. The water repellence in the wood samples was also tested with a drip test.

In this study was a total of 40 wood samples with the dimensions 500x50x25 mm used, 20 from pine and spruce respectively. All samples were made of two trees harvested in a coniferous forest in northern Sweden at Vindeln Experimental Forests (64°10'N, 19°46'E, 160 meters above sea level). The site index in the stand was 4.1 m3ha-1year-1. The initial moisture content was determined for all the samples. Then half of them were dried and their moisture content was calculated again according to the dry weight method. Thereafter all the samples were impregnated with the Linotech method. The treatment consisted of two different parts, 50 minutes of pressure (12 MPa) and 50 minutes of warmth (70-90°C). No vacuum was drawn due to a central power break in Vindeln. Finally, the wood samples were sawn into smaller pieces. The samples of pine were sawn at 1, 5, 10, 17 and 25 cm from one end while the samples of spruce were sawn at 1, 2, 3, 4, 5, 10, 17 and 25 cm. The level of oil- and colour uptake was photographed and visually measured for further analysis.

The study shows that it is possible to at the same time both impregnate and stain/colour wood samples using the Linotech method. The colouring agent follows the oil into the wood whereas the pigment stays on the surface of the wood samples. The study also shows that the level of colour and oil uptake is higher in pine than in spruce. Further results from the study show that the level of oil uptake is higher in dried pine wood samples than in raw pine samples. The opposite results are found in the spruce samples. Furthermore, the study also shows that the level of colouring agent uptake is stronger in the latewood than in the early wood. These phenomena can be explained by different moisture contents, wood structures and treatments. The study also shows that the water resistance on the wood sample surface is excellent, but is rapidly decreasing towards the centre within the sample. The protection is mostly located at the surface.

Keywords: water resistance, colour absorption, linseed oil, wood material,

Trä har i alla tider varit ett viktigt material för människan och det har använts till allt från bränsle, husbyggen och framställande av redskap till konstruktion av transportmedel i form av båtar och flottar. Eftersom trä är ett material som med tiden bryts ned biologiskt av mikroorganismer och rötsvampar är det av stort intresse att artificiellt förlänga träets livslängd. En metod är att via impregnering med en vattenavstötande olja minska mängden av det för nedbrytarna livsviktiga vatten som finns i veden. Detta kan man åstadkomma bland annat genom impregnering med Linotechmetoden där ren linolja används. Syftet med den här studien var att undersöka om det är möjligt att samtidigt impregnera och färga in vedprover av tall och gran vid impregnering med Linotechmetoden. I den här studien har ett pigment (kol) löst i mineralolja och ett azofärgämne/kromkomplex löst i organiska lösningsmedel blandats i linoljan innan impregnering. Färgens och oljans inträngning i veden har undersökts och utvärderats. Vidare har huruvida initial fuktkvot i vedproverna påverkat resultatet också analyserats. Dessutom testades den uppnådda vattenresistensen i vedproverna genom ett dropptest. I försöket användes totalt 40 provbitar med måtten 500x50x25 mm, 20 st från både tall och gran. Dessa provbitar tillverkades av ved från två träd, tillhörande det dominerande trädskiktet. Träden hämtades i en blandad barrskog på Vindelns försökspark (64°10’N, 19°46’E, 160 meter över havet). Boniteten i beståndet är 4.1 m3ha-1år-1. Initial fuktkvot bestämdes för alla vedprover innan hälften av proverna torkades och den nya fuktkvoten för dem beräknades enligt torrviktsmetoden. Därefter impregnerades alla prover med Linotechmetoden. Behandlingen bestod av två delar, först 50 minuter i tryck (12 bar) och sedan 50 minuter i värme (70-90°C). Inget vakuum kördes på grund av ett centralt strömavbrott i Vindeln. Efter impregneringen sågades klossarna upp i mindre delar. Bitarna av tall sågades på 1, 5, 10, 17 och 25 cm från ena änden medan bitarna av gran sågades på 1, 2, 3, 4, 5, 10, 17 och 25 cm. Inträngningen av olja och färg fotograferades och mättes visuellt. Slutligen analyserades resultatet både statistiskt och kvalitativt mot den teori som tagits fram efter en mindre litteraturstudie. Studien visar att det går att samtidigt impregnera och färga in virke med Linotechmetoden. Färgämnet följer med oljan in i veden medan pigmentet lägger sig på ytan. Studien visar också att oljeupptaget och infärgningen är bättre i tall än i gran. Vidare visar studien att infärgningen är bättre i de torkade tallklossarna än i de färska, medan infärgningen är bättre i de fuktiga granklossarna än i de torkade. Ytterligare ett resultat som går att utläsa ur den här studien är att infärgningen är starkare i sommarved än i vårved. Dessa fenomen kan förklaras med de olika fuktkvoterna och vedegenskaperna för de två träslagen och behandlingarna. Studien visar dessutom att vattenresistensen på klossarnas yta är mycket god, medan resistensen avtar mot mitten av klossarna. Skyddet verkar alltså bara vara ytligt efter den studerade behandlingen.