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Ammonia vs. thermally modified timber—comparison of physical and mechanical properties

Ammoniak vs. thermisch modifiziertes Holz – Vergleich von physikalischen und mechanischen Eigenschaften

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Abstract

Gaseous ammonia treatments as well as thermal modification of timber are both applied to modify the surface colour of wood species. Physical and mechanical properties of solid wood after gaseous ammonia treatments have been so far scarcely investigated. Selected physical and mechanical properties, i.e., colour, equilibrium moisture content, wood density, bending strength, bending stiffness, and impact bending strength were investigated for oak, Norway spruce and Scots pine after gaseous ammonia treatment. Obtained data were compared with thermally modified timber data. While wood colour changes were comparable, most properties of the ammonia treated wood did not alter. There was no significant density change of ammonia treated wood; equilibrium moisture content changed moderately. Mechanical properties also remained within acceptable fluctuations. Results proved that gaseous ammonia treatment is a modification that improves the decorative value but has minimal effect on technologically relevant properties of solid wood. In contrast, property alterations of colour-equivalent thermally modified timber were much more pronounced, with possible limitations to some applications.

Zusammenfassung

Sowohl Ammoniakbehandlungen (Räuchern) als auch thermische Modifikation werden zur Farbmodifikation von Holzoberflächen eingesetzt. Physikalische und mechanische Eigenschaften von geräuchertem Holz wurden bisweilen selten untersucht. Ausgewählte physikalische und mechanische Kenngrößen, d.h. Farbe, Ausgleichsfeuchte, Holzdichte, Biegefestigkeit, Biegesteifigkeit und Schlagbiegefestigkeit wurden für Eiche, Fichte und Rotkiefer nach gasförmiger Ammoniakbehandlung untersucht. Die gemessenen Daten wurden mit Daten für thermisch modifiziertes Holz verglichen. Während die Holzfarbe vergleichbar war, änderten sich die meisten weiteren Eigenschaften von geräuchertem Holz nicht. Es gab keine signifikante Veränderung der Dichte und die Ausgleichsfeuchte änderte sich lediglich geringfügig. Auch die mechanischen Eigenschaften bewegten sich innerhalb üblicher Variationen. Die Ergebnisse zeigen, dass Räuchern ein Modifikationsverfahren ist, welches den dekorativen Wert des Holzes erhöht, während technologisch relevante Holzeigenschaften nicht beeinträchtigt werden. Im Vergleich dazu zeigt farblich ähnliches thermisch modifiziertes Holz wesentlich stärkere Veränderungen der Holzeigenschaften, welche für manche Anwendungen limitierend wirken können.

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Fig. 1 Abb. 1
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Fig. 3 Abb. 3

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Acknowledgements

This study was supported by the Austrian government and the federal governments of Lower Austria, Upper Austria, and Carinthia supporting the Austrian COMET programme. The authors wish to acknowledge support from Murat Gündüz concerning laboratory work.

The authors declare that they have no conflict of interest.

Author information

Authors and Affiliations

  1. Kompetenzzentrum Holz GmbH (Wood K plus), St.-Peter-Str. 25, 4021, Linz, Austria

    Martin Weigl, Ulrich Müller & Christian Hansmann

  2. University of Natural Resources and Life Sciences Vienna (BOKU), Peter Jordan Str. 82, 1190, Vienna, Austria

    Martin Weigl, Ulrich Müller & Christian Hansmann

  3. Institute for Wood Biology and Wood Technology, Georg-August-Universität Göttingen, Büsgenweg 4, 37077, Göttingen, Germany

    Rupert Wimmer

Authors
  1. Martin Weigl
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  2. Ulrich Müller
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  3. Rupert Wimmer
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  4. Christian Hansmann
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Weigl, M., Müller, U., Wimmer, R. et al. Ammonia vs. thermally modified timber—comparison of physical and mechanical properties. Eur. J. Wood Prod. 70, 233–239 (2012). https://doi.org/10.1007/s00107-011-0537-z

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