Advanced

Sorptionsegenskaper för acetylerat trä - Mätning av sorptionsisotermer och sorptionsentalpi

Bülund, Hanna LU (2019) In LUTVDG/TVBM VBMM01 20191
Division of Building Materials
Abstract (Swedish)
Trä är ett av våra äldsta byggnadsmaterial. Idag återfinns trä ofta på många olika platser i en byggnad och fyller således många olika funktioner. Fuktinnehåll i trä påverkar dess mekaniska egenskaper och vid höga fuktinnehåll är sannolikheten stor att trä angrips av biologiska organismer. Det är därför viktigt att skydda trä mot fukt och även mot variationer i fuktinnehåll. Traditionellt har tryckimpregnerat trä använts i fuktiga miljöer men dagens miljökrav ställer krav på mer ekologiska och miljömässigt hållbara lösningar.

Acetylerat trä är trä som modifierats genom att reagera med ättiksyraanhydrid. Träets hydroxylgrupper ersätts av acetylgrupper som minskar träets förmåga att kunna binda vattenmolekyler. Acetylerat trä är mer... (More)
Trä är ett av våra äldsta byggnadsmaterial. Idag återfinns trä ofta på många olika platser i en byggnad och fyller således många olika funktioner. Fuktinnehåll i trä påverkar dess mekaniska egenskaper och vid höga fuktinnehåll är sannolikheten stor att trä angrips av biologiska organismer. Det är därför viktigt att skydda trä mot fukt och även mot variationer i fuktinnehåll. Traditionellt har tryckimpregnerat trä använts i fuktiga miljöer men dagens miljökrav ställer krav på mer ekologiska och miljömässigt hållbara lösningar.

Acetylerat trä är trä som modifierats genom att reagera med ättiksyraanhydrid. Träets hydroxylgrupper ersätts av acetylgrupper som minskar träets förmåga att kunna binda vattenmolekyler. Acetylerat trä är mer rötbeständigt än obehandlat trä, vilket antas bero på att fuktinnehållet blir lägre eftersom acetylgruppen tar upp plats i cellväggen, vilket gör det svårt för rötsvampar att etablera sig. Idag förekommer acetylerat trä bland annat i fönster, dörrar och trädäck. För att öka acetylerat träs användningsområde krävs mer kunskap om dess materialegenskaper.

Syftet med detta examensarbete har varit att ta fram sorptionsisotermer och sorptionsentalpier för acetylerat trä. Detta har gjorts genom en litteraturstudie och laboratorieförsök på avdelningen Byggnadsmaterial, LTH, under våren 2019. De metoder som har använts är konditionering över mättade saltlösningar och sorptionskalometri. Försöken har omfattat tre olika acetyleringsgrader.

Genom konditionering över mättade saltlösningar kunde absorptions- och desorptionsisotermerna för acetylerat trä bestämmas. Resultatet visade en sänkning av fuktinnehållet i acetylerat trä jämfört med obehandlat.

Sorptionskalometri, en metod där värmeeffekten mäts under en absorptionsprocess, användes för att ta fram absorptionsisotermen och sorptionsentalpin. Resultatet här visade en lägre fuktkvot vid en ökad acetyleringsgrad. Mätningarna av sorptionsentalpin visade lägre värden vid en högre acetyleringsgrad.

Sammanfattningsvis så visar resultatet från denna studie att acetylerat trä har lägre fuktkvoter än obehandlat trä vid samma relativa fuktighet och sorptionsentalpin minskar med ökad acetyleringsgrad. (Less)
Abstract
Wood is one of the oldest and most known building materials. Today wood can be found in many constructions and fill different type of functions. The moisture content in wood affects the mechanical properties and at a high moisture content there is a risk of attack by biological organisms. Thus, it is important to protect wood from water. Traditionally pressure impregnated wood has been used in damp environments but stricter environmental requirement demand non-toxic and sustainable solutions.

Acetylated wood has been modified by reaction with acetic anhydride. The reaction causes esterification of the hydroxyl groups in the wood, which decreases the possibility for wood to bind water molecules. Acetylated wood is more decay-resistant... (More)
Wood is one of the oldest and most known building materials. Today wood can be found in many constructions and fill different type of functions. The moisture content in wood affects the mechanical properties and at a high moisture content there is a risk of attack by biological organisms. Thus, it is important to protect wood from water. Traditionally pressure impregnated wood has been used in damp environments but stricter environmental requirement demand non-toxic and sustainable solutions.

Acetylated wood has been modified by reaction with acetic anhydride. The reaction causes esterification of the hydroxyl groups in the wood, which decreases the possibility for wood to bind water molecules. Acetylated wood is more decay-resistant than non-modified wood. This is thought to be due to bulking caused by the acetylation which makes it difficult for fungi to degrade the wood. Today, acetylated wood is found in windows, doors and wooden decks. To increase the use more knowledge of the material properties is needed.

The purpose of this master thesis is to determine sorption isotherms and sorption enthalpy for acetylated wood. The work includes a literature review and experimental tests done at Building Materials, LTH, during spring 2019. The methods used were conditioning above saturated salt solutions and sorption calorimetry. The tests include three different degrees of acetylated wood.

Through conditioning over salt solutions, sorption and desorption isotherms for acetylated wood could be determined. The result showed a decreased moisture content for acetylated wood compared to unmodified wood.

Sorption calorimetry, a method that measures thermal power during an absorption process, was used to determine the sorption isotherm and the sorption enthalpy. The results here showed a lower moisture content with increased acetylation. The measurements of sorption enthalpy showed lower values with increased acetylation.

The conclusion of this study is that acetylated wood has a lower moisture content than non-modified wood at the same relative humidity. In addition, the sorption enthalpy decreased with increasing degree of acetylation. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Trä i fuktiga miljöer löper stor risk att angripas av mögel och röta. Genom att modifiera trä minskar den risken och motverkar att träet bryts ned. En sådan modifiering är att behandla trä med ättiksyraanhydrid som ger den miljövänliga produkten acetylerat trä.

Alla har vi suttit på altanen byggd av det gröna tryckimpregnerade virket. Tryckimpregnerat virke har genom åren blivit det självklara valet när trä ska användas i fuktig miljö. Vad vi inte tänker på när vi sitter där är att tryckimpregnerat trä innehåller miljöfarliga ämnen. Av den anledningen har andra behandlingsmetoder på senare år blivit alltmer aktuella och efterfrågade.

En behandlingsmetod som tros kunna ersätta det tryckimpregnerade träet är acetylerat trä.... (More)
Trä i fuktiga miljöer löper stor risk att angripas av mögel och röta. Genom att modifiera trä minskar den risken och motverkar att träet bryts ned. En sådan modifiering är att behandla trä med ättiksyraanhydrid som ger den miljövänliga produkten acetylerat trä.

Alla har vi suttit på altanen byggd av det gröna tryckimpregnerade virket. Tryckimpregnerat virke har genom åren blivit det självklara valet när trä ska användas i fuktig miljö. Vad vi inte tänker på när vi sitter där är att tryckimpregnerat trä innehåller miljöfarliga ämnen. Av den anledningen har andra behandlingsmetoder på senare år blivit alltmer aktuella och efterfrågade.

En behandlingsmetod som tros kunna ersätta det tryckimpregnerade träet är acetylerat trä. Acetylerat trä är behandlat med ättiksyraanhydrid. Behandlingen ger en miljövänlig produkt som enbart ger ofarlig ättiksyra som restprodukt. Dessutom så behåller träet sin naturliga färg. Acetylerat trä är mer beständigt mot röta än obehandlat trä, varför är ännu inte helt fastställt. För att öka användningen och förbättra acetylerat trä behövs mer kunskap om hur det påverkas av fukt.

I en studie vid Avdelningen för byggnadsmaterial på Lunds tekniska högskola (LTH) undersöktes hur mycket fukt det är i acetylerat trä beroende på hur mycket fukt det är i luften, luftens relativa fuktighet. Resultatet visade att acetylerat trä tar upp mindre fukt än trä som är obehandlat. Vid undersökningen användes bland annat en metod, sorptionskalorimetri, som utvecklats av forskare på LTH. Den mäter hur mycket fukt träet tar upp genom att mäta hur mycket värme som avges. Något som kom fram under testerna var att ju mer träet hade acetylerats desto mindre fukt visade sig träet innehålla och mindre värme avgavs. Det erhållna resultatet av undersökningen tillsammans med fortsatt forskning och ytterligare studier på acetylerat trä kommer att bidra till nya kunskaper som i sin tur kan leda fram till ett nytt och konkurrerande alternativ till tryckimpregnerat virke.

Idag hittar vi acetylerat trä i fönster, dörrar och i trädäck. I nuläget finns det bara en leverantör på marknaden som säljer acetylerat trä. Produkten säljs under namnet ”Accoya Wood”. Med fortsatt framgångsrik forskning kommer förhoppningsvis inom kort acetylerat trä att vara en självklar produkt i din lokala byggvaruhandel. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Bülund, Hanna LU
supervisor
organization
alternative title
Sorption properties for acetylated wood - Measurement of sorption isotherms and sorption entalpy
course
VBMM01 20191
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Acetylated, wood, softwood, spruce, Picea abies, sorption isotherm, sorption enthalpy, conditioning, sorption calorimetry, modified wood.
publication/series
LUTVDG/TVBM
report number
5118
other publication id
LUTVDG/TVBM-19/5118-SE
language
Swedish
id
8988595
date added to LUP
2019-06-28 14:48:44
date last changed
2019-06-28 14:48:44
@misc{8988595,
  abstract     = {Wood is one of the oldest and most known building materials. Today wood can be found in many constructions and fill different type of functions. The moisture content in wood affects the mechanical properties and at a high moisture content there is a risk of attack by biological organisms. Thus, it is important to protect wood from water. Traditionally pressure impregnated wood has been used in damp environments but stricter environmental requirement demand non-toxic and sustainable solutions. 

Acetylated wood has been modified by reaction with acetic anhydride. The reaction causes esterification of the hydroxyl groups in the wood, which decreases the possibility for wood to bind water molecules. Acetylated wood is more decay-resistant than non-modified wood. This is thought to be due to bulking caused by the acetylation which makes it difficult for fungi to degrade the wood. Today, acetylated wood is found in windows, doors and wooden decks. To increase the use more knowledge of the material properties is needed.
 
The purpose of this master thesis is to determine sorption isotherms and sorption enthalpy for acetylated wood. The work includes a literature review and experimental tests done at Building Materials, LTH, during spring 2019. The methods used were conditioning above saturated salt solutions and sorption calorimetry. The tests include three different degrees of acetylated wood.

Through conditioning over salt solutions, sorption and desorption isotherms for acetylated wood could be determined. The result showed a decreased moisture content for acetylated wood compared to unmodified wood. 

Sorption calorimetry, a method that measures thermal power during an absorption process, was used to determine the sorption isotherm and the sorption enthalpy. The results here showed a lower moisture content with increased acetylation. The measurements of sorption enthalpy showed lower values with increased acetylation. 

The conclusion of this study is that acetylated wood has a lower moisture content than non-modified wood at the same relative humidity. In addition, the sorption enthalpy decreased with increasing degree of acetylation.},
  author       = {Bülund, Hanna},
  keyword      = {Acetylated,wood,softwood,spruce,Picea abies,sorption isotherm,sorption enthalpy,conditioning,sorption calorimetry,modified wood.},
  language     = {swe},
  note         = {Student Paper},
  series       = {LUTVDG/TVBM},
  title        = {Sorptionsegenskaper för acetylerat trä - Mätning av sorptionsisotermer och sorptionsentalpi},
  year         = {2019},
}