Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sự phụ thuộc của áp suất thủy tĩnh và nhiệt độ đối với đường đồng mức hút ẩm của gỗ
Tóm tắt
Bằng cách biểu diễn dữ liệu độ ẩm của gỗ như một chức năng của năng lượng hấp phụ, một khả năng mở rộng thú vị được tạo ra, từ đó độ ẩm của gỗ được xác định theo sự phụ thuộc vào áp suất tĩnh và nhiệt độ chung. Định luật mở rộng này hoàn toàn nhất quán với nhiệt động lực học của sự phồng lên. Nó có thể được sử dụng để chuyển đổi các đường đồng mức hút ẩm trong điều kiện phòng sang các nhiệt độ và áp suất thủy tĩnh khác, với điều kiện là ma trận gỗ không bị biến đổi vĩnh viễn. Một quy trình đặc biệt được đề xuất cho trường hợp ma trận gỗ thay đổi không hồi phục, như trong các quá trình biến đổi nhiệt và điều trị cơ - thủy - nhiệt. Sử dụng lý thuyết mở rộng hiện tại, một số khía cạnh cơ bản của hút ẩm gỗ được giải thích, chẳng hạn như sự vắng mặt của một lượng đáng kể độ ẩm gỗ mạnh mẽ, sự phát sinh ứng suất nội bộ do hiện tượng trễ trong quá trình hấp phụ tại thành tế bào gỗ, và lý do cho sự biến mất hồi phục của hình dạng sigmoid của đường đồng mức hấp phụ ở nhiệt độ cao hơn. Kết quả của nghiên cứu này có thể hữu ích (a) trong việc chuyển đổi dữ liệu hút ẩm đã biết sang các điều kiện khác, đặc biệt là ở những nơi mà việc đo độ ẩm tại chỗ gặp khó khăn, và (b) để định lượng các tác động của ứng suất nội tại trong siêu cấu trúc của thành tế bào đối với độ ẩm.
Từ khóa
#độ ẩm gỗ #năng lượng hấp phụ #áp suất thủy tĩnh #nhiệt độ #quá trình hút ẩm #ma trận gỗ #ứng suất nội tạiTài liệu tham khảo
Åkerholm M, Salmén L (2004) Softening of wood polymers induced by moisture studied by dynamic FTIR spectroscopy. Appl Polym Sci 94:2032–2040
Allegretti O, Ferrari S (2008) A sensor for direct measurement of internal stress in wood during drying: experimental tests toward industrial application. Drying Technol 26:1150–1154
Almeida G, Gagné S, Hernández RE (2007) A NMR study of water distribution in hardwoods at several equilibrium moisture contents. Wood Sci Technol 41:293–307
Barkas WW (1949) The swelling of wood under stress. HM Stationary Office, London
Bhuiyan MTR, Hirai N, Sobue N (2000) Changes of crystallinity in wood cellulose by heat treatment under dried and moist conditions. Wood Sci 46:431–436
Cox J, McDonald PJ, Gardiner BA (2010) A study of water exchange in wood by means of 2D NMR relaxation correlation and exchange. Holzforschung 64:259–266
Cudinov BS (1966) The phenomenon of ‘negative swelling’ of wood perpendicular to grain during adsorption. In: Svojstva drevesiny, ee zascita, i novye drevesnye materialy. Izdat. Nauka, Moscow, pp 30–50
Engelund E, Thygesen L, Svensson S, Hill CAS (2013) A critical discussion of the physics of wood–water interactions. Wood Sci Technol 47:141–161
García Esteban L, de Palacios P, García Fernández F, Guindeo A, Conde M, Baonza V (2008) Sorption and thermodynamic properties of juvenile Pinus sylvestris L. wood after 103 years of submersion. Holzforschung 62:745–751
Glass SV, Zelinka SL (2010) Moisture relations and physical properties of wood. In: Wood Handbook, Chapter 04: General Technical Report FPL-GTR-190. U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Forest Products Laboratory, Madison, pp 1–19
Gunderson DE (1991) Method for measuring mechanosorptive properties. Pulp Pap Sci 17:J53
Hill CAS (2008) The reduction in the fibre saturation point of wood due to chemical modification using anhydride reagents: a reappraisal. Holzforschung 62:423–428
Hill CAS, Ormondroyd GA (2004) Dimensional changes in Corsican pine (Pinus nigra Arnold) modified with acetic anhydride measured using a helium pycnometer. Holzforschung 58:544–547
Hill CAS, Norton A, Newman G (2009) The water vapor sorption behavior of natural fibers. Appl Polym Sci 112:1524–1537
Hill CAS, Norton AJ, Newman G (2010) The water vapour sorption properties of Sitka spruce determined using a dynamic vapour sorption apparatus. Wood Sci Technol 44:497–514
Hoffmeyer P, Thygesen LG, Engelund ET (2011) Equilibrium moisture content in Norway spruce during the first and second desorptions. Holzforschung 65:875–882
Hutson ND, Yang RT (1997) Theoretical basis for the Dubinin-Radushkevitch (DR) adsorption isotherm equation. Adsorption 3:189–195
Jalaludin Z, Hill CAS, Samsi HW, Husain H, Xie Y (2010) Analysis of water vapour sorption of oleo-thermal modified wood of Acacia mangium and Endospermum malaccense by a parallel exponential kinetics model and according to the Hailwood-Horrobin model. Holzforschung 64:763–770
Keating B, Hill CAS, Sun D, English R, Davies P, McCue C (2013) The water vapor sorption behavior of a galactomannan cellulose nanocomposite film analyzed using parallel exponential kinetics and the Kelvin-Voigt viscoelastic model. Appl Polym Sci 129:2352–2359
Luikov AV (1968) The Theory of Drying. Énergiya, Moscow
Mannes D, Sonderegger W, Pearson H, Lehmann E (2012) On-line monitoring of hygroscopicity changes of wood during thermal modification by means of neutron imaging methods. In: The Sixth European Conference on Wood Modification ECWM6 Proceedings. Ljubljana, Slovenia, pp 489–496
Matthews JF, Skopec CE, Mason PE, Zuccato P, Torget RW, Sugiyama J, Himmel ME, Brady JW (2006) Computer simulation studies of microcrystalline cellulose Iβ. Carbohydr Res 341:138–152
Nakano T (2006) Analysis of the temperature dependence of water sorption for wood on the basis of dual mode theory. Wood Sci 52:490–495
Navi P, Sandberg D (2012) Thermo-hydro-mechanical processing of wood. EFPL Press, Lausanne
Polanyi M (1916) Adsorption of gases (vapors) by a solid non-volatile adsorbent. Verh Dtsch Phys Ges 18:55–80
Rayirath P, Avramidis S, Mansfield SD (2008) The effect of wood drying on crystallinity and microfibril angle in black spruce (Picea mariana). J Wood Chem Technol 28:167–179
Salmén L (2004) Micromechanical understanding of the cell-wall structure. C R Biologies 327:873–880
Siau JF (1984) Transport processes in wood. Springer, Berlin
Simpson WT (1971) Moisture changes induced in red oak by transverse stress. Wood Fiber Sci 3:13–21
Skaar C (1988) Wood-water relations. Springer, Berlin
Stamm AJ, Loughborough WK (1935) Thermodynamics of the swelling of wood. Phys Chem 39:121–132
Stoeckli F (2001) Dubinin’s theory and its contribution to adsorption science. Russ Chem Bull 50:2265–2272
Suchy M, Virtanen J, Kontturi E, Vuorinen T (2010) Impact of drying on wood ultrastructure observed by deuterium exchange and photoacoustic FT-IR spectroscopy. Biomacromolecules 11:515–520
Thygesen LG, Elder T (2009) Moisture in untreated, acetylated, and furfurylated Norway Spruce monitored during drying below fiber saturation using time domain NMR. Wood Fiber Sci 41:194–200
Vidal Bastías M, Cloutier A (2005) Evaluation of wood sorption models for high temperatures. Maderas Ciencia y tecnología 7:145–158
Vrentas JS, Vrentas CM (1996) Hysteresis effects for sorption in glassy polymers. Macromolecules 29:4391–4396
Zabler S, Paris O, Burgert I, Fratzl P (2010) Moisture changes in the plant cell wall force cellulose crystallites to deform. Struct Biol 171:133–141