The effects of oil heat treatment on oil uptake, density and moisture content in brutian pine (Pinus brutia Ten.) wood

Abstract

The effects of hot-cold bio-oil treatment on properties of wood material from pine species are not known. The purpose of this study is to determine the effect of hot-cold bio-oil treatment on oil uptake, density and moisture content properties of Brutia pine wood. This study used castor oil (Ricinus communis L.), flaxseed oil (Oleum linii), mixtured oil (castor oil + flaxseed oil) and Brutian pine sapwood (Pinus brutia Ten.). The wood samples were treated with hot oil (110 ºC ± 2 ºC) for 6 hours before cold oil (23 ºC ± 2 ºC) for 2 hours. Then, the oil uptake, density and moisture content of treated and untreated wood samples were measured. The data were analyzed by SPSS statistical program (p0.05). The results showed that hot-cold bio-oil treatment had a significant effect on oil uptake, density and moisture content of Brutia pine wood; and there were significant differences among these effects at 95% confidence level. Such treatment increased the treated wood density between 40.38% - 78.85% compared to untreated wood, while it reduced the moisture content between 93.44% - 96.72%. It was measured the highest density in linseed oil treatment, and the lowest density in castor oil treatment. Flaxseed oil treatment gave the lowest moisture content, while the highest moisture content was measured in mixed oil treatment. Mixed oil treatment increased the moisture content compared to others; increased the density compared to castor oil; reduced compared to flaxseed oil. Accordingly, the moisture diffusion may have been prevented. Because the porosity and penetration in Brutia wood have been limited with reduced the moisture content and increased the density. 

Keywords

• Bio-oil
• Oil heat treatment
• Brutian pine
• Density
• Moisture

Yağ ısıl işleminin kızılçam (Pinus brutia Ten.) odununda yağ alımı, yoğunluk ve rutubet miktarı üzerine etkileri

Abstract

Sıcak-soğuk biyo-yağ işleminin yerli çam türü ağaç malzemenin özellikleri üzerine etkileri bilinmemektedir. Bu çalışmada sıcak-soğuk biyo-yağ işleminin kızılçam odunundan hazırlanan ağaç malzemede yağ alımı, yoğunluk ve rutubet miktarı üzerine etkisinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada, hint yağı (Ricinus communis L.), keten yağı (Oleum linii), karma yağ (hint yağı + keten yağı) ve kızılçam (Pinus brutia Ten.) diri odunu kullanılmıştır. Odun örnekleri 6 saat sıcak (110 ºC ± 2 ºC) yağ ile muamele edildikten sonra 2 saat soğuk (23 ºC ± 2 ºC) yağ ile muamele edilmiştir. Test ve kontrol örneklerinin yağ alımı, yoğunluk ve rutubet miktarları ölçülmüştür. Elde edilen veriler, SPPS istatistik programı yardımıyla analiz edilmiştir. Sonuçlar, sıcak-soğuk biyo-yağ işleminin kızılçam odununda yağ alımı, yoğunluk ve rutubet miktarını istatistiksel anlamda önemli derecede etkilediğini, bu etkiler arasında %95 güvenle önemli farklılıklar olduğunu göstermiştir. Bu uygulama ile test örneklerinin kontrole kıyasla yoğunluğu %40.38-%78.85 artarken, rutubet miktarı %93.44-%96.72 oranında azalmıştır. En yüksek yoğunluk keten yağı işleminde, en düşük yoğunluk ise hint yağı işleminde ölçülmüştür. Keten yağı muamelesi en düşük rutubet miktarını verirken en büyük rutubet miktarı karma yağ muamelesinde ölçülmüştür. Sıcak-soğuk karma yağ işlemi, diğerlerine göre rutubet miktarını yükseltirken, yoğunluğu hint yağına göre arttırmış, keten yağına göre azaltmıştır. Buna göre, denge rutubeti azalıp yoğunluğu artan kızılçam diri odununda porozite ve penetrasyon sınırlandığından rutubet difüzyonu engellenmiştir.

Keywords

• Biyo-yağ
• Yağ ısıl işlem
• Kızılçam
• Yoğunluk
• Rutubet

References

1. Acar Kimya, 2019. Acar Kimya A.Ş., http://www.acarchemicals.com, Erişim: 01.11.2019.
2. ASTM D1413-07E1, 2007. Standard test method for wood preservatives by laboratory soil-block cultures. ASTM. West Conshohocken, PA, USA.
3. Awoyemi, L., Cooper, P.A., Ung, T.Y., 2009. In-treatment cooling during thermal modification of wood in soy oil medium: soy oil uptake, wettability, water uptake and swelling properties. European Journal of Wood and Wood Products, 67(4): 465. DOI: 10.1007/s00107-009-0346-9
4. Bak, M., Németh, R., 2012. Changes in swelling properties and moisture uptake rate of oil-heat-treated poplar (Populus euramericana CV. Pannónia) wood. BioResources, 7: 5128–5137.
5. Bazyar, B., 2012. Decay resistance and physical properties of oil heat-treated aspen wood. Bioresources, 7: 696-705.
6. Burmester, A., 1995. The dimensional stabilization of wood. Holz als Roh-und Werkstoff, 2(2):112–9.
7. Bourgois, J., Guyonnet, R., 1988. Characterization and analysis of terrified wood. Wood science and Technology, 22(2): 143-155.
8. Bozkurt, A.Y., Goker, Y., Erdin, N., 1993. Emprenye Tekniği Ders Kitabı. İstanbul Üniversitesi Orman Fakültesi Yayınları, İstanbul.

9. Can, A., 2011. Endüstriyel ölçekli ısıl işlem ve borlu bileşiklerle emprenyenin odunun bazı fiziksel, mekanik ve biyolojik özelliklerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Trabzon.
10. Can, A., 2018. Su itici maddeler ile kombine edilmiş bazı emprenye maddelerinin performansının incelenmesi. Doktora Tezi, Bartın Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Bartın.
11. Dubey, M.K., Pang, S., Walker, J., 2012. Oil uptake by wood during heat-treatment and post-treatment cooling, and effects on wood dimensional stability. European Journal of Wood and Wood Products, 70(1-3): 183-190.
12. Giebeler, E., 1983. Dimensional stabilization of wood by moisture-heat-pressure treatment. Holz als Roh-und Werkstoff, 41: 87–94.
13. Gunduz, G., Aydemir, D., Karakas, G., 2009. The effects of thermal treatment on the mechanical properties of wild Pear (Pyrus elaeagnifolia Pall.) wood and changes in physical properties. Materials and Design, 30: 4391–4395. DOI:10.1016/j.matdes.2009.04.005
14. Hanger, J., 2002. Physical properties of domestic species after thermal treatment. Holzforschung, 6:11-13.
15. Hill, C.A.S., 2006. Wood Modification: Chemical, Thermal and Other Processes. John Wiley & Sons, Chichester. UK.
16. Rapp, A.O., Sailer, M., 2000. Heat treatment of wood in Germany-State of the art. In Proceedings of the seminar on production of heat treated wood in Europe, 20 November, Helsinki, Finland, pp. 2000.
17. Scholz, V., Silva, J.N., 2008. Prospects and risks of the use of castor oil as a fuel. Biomass and Bioenergy, 32: 95-100. DOI:10.1016/j.biombioe.2007.08.004
18. Salim, R., Ashaari, Z., Samsi, H.W., Wahab, R., Alamjuri, R.H., 2010. Effect of oil heat treatment on physical properties of semantan bamboo (Gigantochloa scortechinii Gamble). Modern Applied Science, 4(2): 107.
19. Schneider, M.H., 1980. Hygroscopicity of wood impregnated with linseed oil. Wood Science and Technology, 14(3): 107-114.
20. Syrjänen, T., Kangas, E., 2000. Heat treated timber in Finland. The international research group on wood preservation, IRG/WP 00–40158, IRG Secretariat, Stockholm, Sweden.
21. Taşdelen, M., Can, A., Sivrikaya, H., 2019. Some physical and mechanical properties of maritime pine and poplar exposed to oil-heat treatment. Turkish Journal of Forestry, 20(3): 254-260. DOI: 10.18182/tjf.566647
22. TS 4176, 1984. Odunun fiziksel ve mekaniksel özelliklerinin tayini için homojen mesçerelerden numune ağacı ve laboratuvar numunesi alınması. TSE, Ankara.
23. TS 345, 2012. Ahşap emprenye maddeleri etkilerinin deney yöntemleri. TSE, Ankara.
24. TS 2471, 1976. Odunda fiziksel ve mekaniksel deneyler için rutubet miktarı tayini. TSE, Ankara.
25. TS 2472, 1976. Odunda fiziksel ve mekaniksel deneyler için birim hacim ağırlığı tayini. TSE, Ankara.
26. Wang, J., Cooper, P., 2005. Effect of oil type, temperature and time on moisture properties of hot oil-treated wood. Holz Roh- Werkst, 63: 417–422. DOI: 10.1007/s00107-005-0033-4.