Встановлення закономірностей термічного модифікування сухостійної деревини сосни

Автор(и)

  • Юрій Володимирович Цапко Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0003-0625-0783
  • Олександра Юріївна Горбачова Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-7533-5628
  • Руслан Володимирович Ліхньовський Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту, Україна https://orcid.org/0000-0002-9187-9780
  • Сергій Миколайович Мазурчук Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-6008-9591
  • Олексій Юрійович Цапко Український державний науково-дослідний інститут “Ресурсˮ, Україна https://orcid.org/0000-0003-2298-068X
  • Наталія Володимирівна Буйських Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0003-3229-7235
  • Андрій Васильович Матвійчук Національна бібліотека України імені В. І. Вернадського, Україна https://orcid.org/0000-0003-4051-2484
  • Оксана Михайлівна Слуцька Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту, Україна https://orcid.org/0000-0003-1723-8181
  • Олена Григорівна Корольова Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту, Україна https://orcid.org/0009-0002-0592-8089
  • Дмитро Геннадійович Хроменков Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту, Україна https://orcid.org/0000-0003-2662-6338

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.285509

Ключові слова:

сухостійна деревина сосни, термічна модифікація, зміна структури деревини, межа міцності

Анотація

Одним з методів забезпечення довговічності сухостійної деревини під час експлуатації є її термічна модифікація, яка гальмує процесів життєдіяльності гриба родини Ceratostomaceae та призводить до зміни її структури та властивостей. Тому об’єктом досліджень була термічно модифікована сухостійна деревина сосни, що вражена грибом родини Ceratostomaceae. Фізико-хімічні дослідження зміни структури термічно модифікованої сухостійної деревини сосни показали, що зразки мають спектри поглинання, які характеризуються коливанням глюкопіранозного кільця целюлози та є індикатором початку деструктивних процесів. При цьому дані термогравіметричного аналізу показують процеси втрати води та розкладання геміцелюлози, целюлози та лігніну й вигоряння коксового залишку. Стійкість на вигин та стиск термічно модифікованої сухостійної деревини сосни показує, що при усиханні деревини межа міцності знижується залежно від ступеня ураження грибом. А саме, при площі біологічного ураження в межах 10 %, межа міцності знижується при модифікуванні 200 °С/3 годин у понад 1,2 рази, при 200 °С/6 годин – понад 1,9 рази. Із збільшенням ступеня ураження грибом до 30÷50 % межа міцності знижується при модифікованніза 200 °С/3 годин у понад 1,6 рази, при 200 °С/6 годин – понад 2,1. А при ураженні грибом в межах 80÷100 % деревина стає м’якшою, більш пластичною, при цьому межа міцності на вигин знижується в 1,7 рази, на стиск в 1,16 рази. Термічне модифікування сухостійної деревини сосни при 200 °С протягом 3 годин знижує рівень водопоглинання у понад 1,5 рази, а протягом 6 годин – понад 1,7 рази. Практична цінність полягає у тому, що результати визначення зміни структури та властивостей термічно модифікованої сухостійної деревини сосни, дають можливість встановити область та умови її застосування

Біографії авторів

Юрій Володимирович Цапко, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технологій та дизайну виробів з деревини

Олександра Юріївна Горбачова, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технологій та дизайну виробів з деревини

Руслан Володимирович Ліхньовський, Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту

Кандидат хімічних наук

Науково-випробувальний центр

Сергій Миколайович Мазурчук, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технологій та дизайну виробів з деревини

Олексій Юрійович Цапко, Український державний науково-дослідний інститут “Ресурсˮ

PhD, старший науковий співробітник

Відділ дослідження якості та умов зберігання нафтопродуктів та промислової групи товарів

Наталія Володимирівна Буйських, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Кандидат технічних наук

Кафедра технологій та дизайну виробів з деревини

Андрій Васильович Матвійчук, Національна бібліотека України імені В. І. Вернадського

Кандидат політичних наук

Оксана Михайлівна Слуцька, Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту

Кандидат технічних наук

Науково-дослідний центр цивільного захисту

Олена Григорівна Корольова, Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту

Кандидат економічних наук,
доцент

Відділ технічного регулювання

Науково-дослідний центр протипожежного захисту

Дмитро Геннадійович Хроменков, Інститут державного управління та наукових досліджень з цивільного захисту

Відділ технічного регулювання

Науково-дослідний центр протипожежного захисту

Посилання

  1. Brischke, C., Alfredsen, G. (2020). Wood-water relationships and their role for wood susceptibility to fungal decay. Applied Microbiology and Biotechnology, 104 (9), 3781–3795. doi: https://doi.org/10.1007/s00253-020-10479-1
  2. Amirou, S., Pizzi, A., Delmotte, L. (2019). Investigations of mechanical properties and chemical changes occurring during welding of thermally modified ash wood. Journal of Adhesion Science and Technology, 34 (1), 13–24. doi: https://doi.org/10.1080/01694243.2019.1659569
  3. Lo Monaco, A., Luziatelli, G., Latterini, F., Tavankar, F., Picchio, R. (2020). Structure and Dynamics of Deadwood in Pine and Oak Stands and their Role in CO2 Sequestration in Lowland Forests of Central Italy. Forests, 11 (3), 253. doi: https://doi.org/10.3390/f11030253
  4. Maillard, F., Jusino, M. A., Andrews, E., Moran, M., Vaziri, G. J., Banik, M. T. et al. (2022). Wood-decay type and fungal guild dominance across a North American log transplant experiment. Fungal Ecology, 59, 101151. doi: https://doi.org/10.1016/j.funeco.2022.101151
  5. Fukasawa, Y., Kaga, K. (2022). Surface Area of Wood Influences the Effects of Fungal Interspecific Interaction on Wood Decomposition – A Case Study Based on Pinus densiflora and Selected White Rot Fungi. Journal of Fungi, 8 (5), 517. doi: https://doi.org/10.3390/jof8050517
  6. Kim, S., Han, S. H., Li, G., Roh, Y., Kim, H.-J., Son, Y. (2021). The initial effects of microclimate and invertebrate exclusion on multi-site variation in the mass loss of temperate pine and oak deadwoods. Scientific Reports, 11 (1). doi: https://doi.org/10.1038/s41598-021-94424-w
  7. Pastorelli, R., Paletto, A., Agnelli, A. E., Lagomarsino, A., De Meo, I. (2021). Microbial Diversity and Ecosystem Functioning in Deadwood of Black Pine of a Temperate Forest. Forests, 12 (10), 1418. doi: https://doi.org/10.3390/f12101418
  8. Lee, M. R., Oberle, B., Olivas, W., Young, D. F., Zanne, A. E. (2020). Wood construction more strongly shapes deadwood microbial communities than spatial location over 5 years of decay. Environmental Microbiology, 22 (11), 4702–4717. doi: https://doi.org/10.1111/1462-2920.15212
  9. Härtl, F. H., Langhammer, P., Knoke, T. (2018). Strategies aimed to minimize opportunity costs regarding the provision of deadwood. Schweizerische Zeitschrift Fur Forstwesen, 169 (1), 9–17. doi: https://doi.org/10.3188/szf.2018.0009
  10. Altgen, M., Kyyrö, S., Paajanen, O., Rautkari, L. (2019). Resistance of thermally modified and pressurized hot water extracted Scots pine sapwood against decay by the brown-rot fungus Rhodonia placenta. European Journal of Wood and Wood Products, 78 (1), 161–171. doi: https://doi.org/10.1007/s00107-019-01482-z
  11. Bojanowska, M., Chmiel, J., Sozańska, M., Chmiela, B., Grudzień, J., Halska, J. (2021). Issues of Corrosion and Degradation under Dusty Deposits of Energy Biomass. Energies, 14 (3), 534. doi: https://doi.org/10.3390/en14030534
  12. Clausen, C. A. (1996). Bacterial associations with decaying wood: a review. International Biodeterioration & Biodegradation, 37 (1-2), 101–107. doi: https://doi.org/10.1016/0964-8305(95)00109-3
  13. Embacher, J., Zeilinger, S., Kirchmair, M., Rodriguez-R, L. M., Neuhauser, S. (2023). Wood decay fungi and their bacterial interaction partners in the built environment – A systematic review on fungal bacteria interactions in dead wood and timber. Fungal Biology Reviews, 45, 100305. doi: https://doi.org/10.1016/j.fbr.2022.100305
  14. Poonia, P. K., Deepa, S. R., Kumar, M., Kumar, A. (2020). Viability of wood decaying fungal mycelium after microwave radiation of bamboo culm. Maderas. Ciencia y Tecnología, 23. doi: https://doi.org/10.4067/s0718-221x2021000100404
  15. Tsapko, Y., Likhnyovskyi, R., Horbachova, O., Mazurchuk, S., Tsapko, А., Sokolenko, K. et al. (2022). Identifying parameters for wood protection against water absorption. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (10 (120)), 71–81. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.268286
  16. ISO 13061-3:2014. Physical and mechanical properties of wood – Test methods for small clear wood specimens – Part 3: Determination of ultimate strength in static bending. Available at: https://www.iso.org/standard/60065.html
  17. Pettersen, R. C. (1984). The Chemical Composition of Wood. The Chemistry of Solid Wood, 57–126. doi: https://doi.org/10.1021/ba-1984-0207.ch002
  18. Broido, A. (1969). A simple, sensitive graphical method of treating thermogravimetric analysis data. Journal of Polymer Science Part A-2: Polymer Physics, 7 (10), 1761–1773. doi: https://doi.org/10.1002/pol.1969.160071012
  19. Emmanuel, V., Odile, B., Céline, R. (2015). FTIR spectroscopy of woods: A new approach to study the weathering of the carving face of a sculpture. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 136, 1255–1259. doi: https://doi.org/10.1016/j.saa.2014.10.011
  20. Shi, J., Xing, D., Lia, J. (2012). FTIR Studies of the Changes in Wood Chemistry from Wood Forming Tissue under Inclined Treatment. Energy Procedia, 16, 758–762. doi: https://doi.org/10.1016/j.egypro.2012.01.122
  21. Tsapko, Y., Buiskykh, N., Likhnyovskyi, R., Horbachova, O., Tsapko, А., Mazurchuk, S. et al. (2022). Establishing regularities in the application of dry pine wood. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (10 (118)), 51–59. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.262203
  22. Tsapko, Y., Horbachova, O., Mazurchuk, S., Tsapko, А., Sokolenko, K., Matviichuk, A. (2022). Establishing regularities of wood protection against water absorption using a polymer shell. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (115)), 48–54. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.252176
  23. Tsapko, Y., Horbachova, O., Mazurchuk, S., Tsapko, А., Sokolenko, K., Matviichuk, A. (2021). Determining patterns in reducing the level of bio-destruction of thermally modified timber after applying protective coatings. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (10 (113)), 48–55. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.242899
  24. Tsapko, Y., Horbachova, O., Tsapko, А., Mazurchuk, S., Zavialov, D., Buiskykh, N. (2021). Establishing regularities in the propagation of phase transformation front during timber thermal modification. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (109)), 30–36. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.225310
  25. Tsapko, Y., Horbachova, O., Mazurchuk, S., Bondarenko, O. (2021). Study of resistance of thermomodified wood to the influence of natural conditions. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 1164 (1), 012080. doi: https://doi.org/10.1088/1757-899x/1164/1/012080
  26. Tsapko, Y., Horbachova, O., Mazurchuk, S., Bondarenko, O. P. (2022). Specific Aspects of the Study of the Surface Properties of Plywood. Materials Science Forum, 1066, 175–182. doi: https://doi.org/10.4028/p-b15jpx
  27. Tsapko, Y., Horbachova, O., Mazurchuk, S., Bondarenko, O. (2023). Study of surface properties on cellulose-containing material for creating a protective coating. AIP Conference Proceedings. doi: https://doi.org/10.1063/5.0124505
Встановлення закономірностей термічного модифікування сухостійної деревини сосни

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-08-31

Як цитувати

Цапко, Ю. В., Горбачова, О. Ю., Ліхньовський, Р. В., Мазурчук, С. М., Цапко, О. Ю., Буйських, Н. В., Матвійчук, А. В., Слуцька, О. М., Корольова, О. Г., & Хроменков, Д. Г. (2023). Встановлення закономірностей термічного модифікування сухостійної деревини сосни. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(10 (124), 24–36. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.285509

Номер

Том 4 № 10 (124) (2023): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Yuriy Tsapko, Oleksandra Horbachova, Ruslan Likhnyovskyi, Serhii Mazurchuk, Аleksii Tsapko, Nataliia Buiskykh, Andrii Matviichuk, Oksana Slutska, Olena Korolova, Dmytro Khromenkov

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.