Porosity and pore size distribution of different wood types as determined by mercury intrusion porosimetry

Abstract

In this work, densities and porosity parameters are determined on domestic and overseas soft- and hardwoods by application of pycnometric methods and mercury intrusion porosimetry (MIP). Great variability was found in bulk density, porosity and in the specific surface area. According to the pore size distribution, four pore size classes could be distinguished: macropores (radius 58–2 μm and 2–0.5 μm), mesopores (500–80 nm), and micropores (80–1.8 nm). The pore size distribution can vary even in the case of comparable pore volumes. The hardwoods, particularly the European diffuse-porous ones, show a higher amount of micropores, which represent the microvoids or cell wall capillaries. A high cumulative pore volume can also be the result of a high content of micropores with poorer accessibility. The value of the total specific surface area from MIP measurements is, generally, below those values obtained by the water vapour adsorption technique. These results can provide information for further investigations on the sorption behaviour and the fluid intake as technological characteristics in industrial processes of impregnation and penetration of coating materials or adhesives.

Zusammenfassung

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden an ausgewählten einheimischen und überseeischen Nadel- und Laubhölzern mit pyknometrischen Methoden und der Quecksilberdruckporosimetrie verschiedene Dichte- und Porositätsparameter bestimmt. Große Unterschiede wurden in der Normal-Rohdichte, der Porosität und Porengrößenverteilung sowie in der spezifischen Oberfläche gefunden.

Anhand der Porengrößenverteilungskurven können vier Porenklassen unterschieden werden: Makroporen (Radius 58–2 μm und 2–0,5 μm), Mesoporen (500–80 nm) sowie Mikroporen (80–1,8 nm). Laubhölzer, insbesondere die untersuchten europäischen Zerstreutporigen, zeigen einen höheren Anteil an Mikroporen. Auch bei vergleichbarem totalem Porenvolumen kann die Porengrößenverteilung variieren. Ein vergleichsweise hohes kumulatives Porenvolumen kann auch durch einen hohen Anteil an Mikroporen mit niedrigerer Zugänglichkeit verursacht werden. Die aus den Daten der Druckporosimetrie bestimmte spezifische Oberfläche ist im Allgemeinen kleiner als die mittels Wasserdampfadsorption gemessene. Die vorgestellten Ergebnisse liefern Informationen für weitergehende Untersuchungen zum Sorptions- und Eindringverhalten von Flüssigkeiten in industriellen Prozessen der Imprägnierung, Beschichtung und Verklebung.