Skip to main content
Erschienen in: European Journal of Wood and Wood Products 2/2005

01.04.2005 | Originalarbeiten/Originals

Chemical changes in hydrothermal treated wood: FTIR analysis of combined hydrothermal and dry heat-treated wood

verfasst von: B. F. Tjeerdsma, H. Militz

Erschienen in: European Journal of Wood and Wood Products | Ausgabe 2/2005

Einloggen

Aktivieren Sie unsere intelligente Suche, um passende Fachinhalte oder Patente zu finden.

search-config
loading …

Abstract

Wood specimens of Beech (Fagus silvatica L.) and Scots pine (Pinus sylvestris L.) modified by a hydrothermal treatment process were analysed by means of Fourier transform infra red spectroscopy (FTIR). The chemical transformation of the cell-wall material was studied and associated with improved wood qualities. For this purpose, FTIR spectroscopy was used as since this technique has been found appropriate to determine the intensity of specific bonds and functional groups within the polymeric structure. Cleavage of acetyl groups of the hemicellulose has been found to occur in the first treatment step under moist conditions and elevated temperature. This results in the formation of carbonic acids, mainly acetic acid. Most of the acetyl groups were found to be cleaved during the treatment of wood at high temperature, whereas only partial deacetylation was found to occur at moderate treatment temperature. The concentration of accessible hydroxyl groups was measured by acetylation and found reduced after treating at high temperature. Esterification reactions were found to occur under dry conditions at elevated temperature in the curing step, indicated by the increase of the specific ester carbonyl peak at 1740 cm−1 in the FTIR spectrum. The esters that were formed turned out to be mainly linked to the lignin complex, considering that the newly formed carbonyl groups were found present in heat-treated wood, yet were found to be absent in the isolated holocellulose. Esterification contributes to a decrease of hygroscopicity of wood and consequently improvements of its dimensional stability and durability. However, the role of esterification in the decrease of hygroscopicity in the hydrothermal treatment process examined is believed to be minor compared to the influence of cross-linking reactions known to occur during thermal treatment of wood.

Sie haben noch keine Lizenz? Dann Informieren Sie sich jetzt über unsere Produkte:

Springer Professional "Wirtschaft+Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft+Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 102.000 Bücher
  • über 537 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Maschinenbau + Werkstoffe
  • Versicherung + Risiko

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Wirtschaft"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Wirtschaft" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 340 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Finance + Banking
  • Management + Führung
  • Marketing + Vertrieb
  • Versicherung + Risiko




Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Springer Professional "Technik"

Online-Abonnement

Mit Springer Professional "Technik" erhalten Sie Zugriff auf:

  • über 67.000 Bücher
  • über 390 Zeitschriften

aus folgenden Fachgebieten:

  • Automobil + Motoren
  • Bauwesen + Immobilien
  • Business IT + Informatik
  • Elektrotechnik + Elektronik
  • Energie + Nachhaltigkeit
  • Maschinenbau + Werkstoffe




 

Jetzt Wissensvorsprung sichern!

Literatur
Zurück zum Zitat Bobleter O, Binder H (1980) Dynamischer hydrothermaler Abbau von Holz. Holzforschung 34:48–51 Bobleter O, Binder H (1980) Dynamischer hydrothermaler Abbau von Holz. Holzforschung 34:48–51
Zurück zum Zitat Boonstra MJ, Tjeerdsma BF, Groeneveld HAC (1998) Thermal modification of non-durable wood species. 1. The PLATO technology: thermal modification of wood. International Research Group on Wood Preservation, Document no. IRG/WP 98-40123 Boonstra MJ, Tjeerdsma BF, Groeneveld HAC (1998) Thermal modification of non-durable wood species. 1. The PLATO technology: thermal modification of wood. International Research Group on Wood Preservation, Document no. IRG/WP 98-40123
Zurück zum Zitat Bourgois J, Guyonnet R (1988) Characterization and analysis of torrified wood. Wood Sci Technol 22:143–155 Bourgois J, Guyonnet R (1988) Characterization and analysis of torrified wood. Wood Sci Technol 22:143–155
Zurück zum Zitat Browning BL (1967) Methods of wood chemistry. John Wiley Sons, Inc., New York, 882p. Browning BL (1967) Methods of wood chemistry. John Wiley Sons, Inc., New York, 882p.
Zurück zum Zitat Burmester A (1973) Einfluß einer Wärme-Druck-Behandlung halbtrockenen Holzes auf seine Form-beständigkeit. Holz Roh- Werkstoff 31:237–243 Burmester A (1973) Einfluß einer Wärme-Druck-Behandlung halbtrockenen Holzes auf seine Form-beständigkeit. Holz Roh- Werkstoff 31:237–243
Zurück zum Zitat Burmester A (1975) Zur Dimensionsstabilisierung von Holz. Holz Roh- Werkstoff 33:333–335 Burmester A (1975) Zur Dimensionsstabilisierung von Holz. Holz Roh- Werkstoff 33:333–335
Zurück zum Zitat Burmester A, Wille WE (1976) Quellungsverminderung von Holz in Teilbereichen der relativen Luft-feuchtigkeit. Holz Roh- Werkstoff 34:87–90 Burmester A, Wille WE (1976) Quellungsverminderung von Holz in Teilbereichen der relativen Luft-feuchtigkeit. Holz Roh- Werkstoff 34:87–90
Zurück zum Zitat Burtscher E, Bobleter O, Schwald W, Concin R, Binder H (1987) Chromatographic analysis of biomass reaction products produced by hydrothermolysis of Poplar wood. J Chrom 390:401–412CrossRef Burtscher E, Bobleter O, Schwald W, Concin R, Binder H (1987) Chromatographic analysis of biomass reaction products produced by hydrothermolysis of Poplar wood. J Chrom 390:401–412CrossRef
Zurück zum Zitat Carrasco F, Roy C (1992) Kinetic study of dilute-acid prehydrolysis of xylan-containing biomass. Wood Sci Technol 26:189–208 Carrasco F, Roy C (1992) Kinetic study of dilute-acid prehydrolysis of xylan-containing biomass. Wood Sci Technol 26:189–208
Zurück zum Zitat Davids WH, Thompson WS (1964) Influence of thermal treatments of short duration on the toughness and chemical composition of wood. Forest Prod J 8:350–356 Davids WH, Thompson WS (1964) Influence of thermal treatments of short duration on the toughness and chemical composition of wood. Forest Prod J 8:350–356
Zurück zum Zitat Dietrichs HH, Sinner H, Puls J (1978) potential of steaming hardwoods and straw for feed and food production. Holzforschung 32:193–199 Dietrichs HH, Sinner H, Puls J (1978) potential of steaming hardwoods and straw for feed and food production. Holzforschung 32:193–199
Zurück zum Zitat Dwianto W, Tanaka F, Inoue M, Norimoto M (1996) Crystallinity changes of wood by heat or steam treatment. Wood Research 83:47–49 Dwianto W, Tanaka F, Inoue M, Norimoto M (1996) Crystallinity changes of wood by heat or steam treatment. Wood Research 83:47–49
Zurück zum Zitat Ellis S, Paszner L (1994) Activated selfbonding of wood and agricultural residues. Holzforschung 48:82–90 Ellis S, Paszner L (1994) Activated selfbonding of wood and agricultural residues. Holzforschung 48:82–90
Zurück zum Zitat Faix O (1988) Practical uses of FTIR spectroscopy in wood science and technology. Mikrochimica Acta 1:21–25 Faix O (1988) Practical uses of FTIR spectroscopy in wood science and technology. Mikrochimica Acta 1:21–25
Zurück zum Zitat Faix O, Böttcher JH (1992) The influence of particle size and concentration in transmission and diffuse reflectance spectroscopy of wood. Holz Roh- Werkstoff 50:221–226 Faix O, Böttcher JH (1992) The influence of particle size and concentration in transmission and diffuse reflectance spectroscopy of wood. Holz Roh- Werkstoff 50:221–226
Zurück zum Zitat Fengel D, Wegener G (1989) Wood: chemistry, ultrastructure, reactions. W de Gruyter, Berlin, 613p Fengel D, Wegener G (1989) Wood: chemistry, ultrastructure, reactions. W de Gruyter, Berlin, 613p
Zurück zum Zitat Giebeler E (1983) Dimensionsstabilisierung von Holz durch eine Feuchte/Wärme/Druck-Behandlung. Holz Roh- Werkstoff 41:87–94 Giebeler E (1983) Dimensionsstabilisierung von Holz durch eine Feuchte/Wärme/Druck-Behandlung. Holz Roh- Werkstoff 41:87–94
Zurück zum Zitat Goyal GC, Lora JH (1991) Kinetics of delignification and lignin characteristics in autocatalyzed organosolv pulping of hardwoods. Proc Int Symp Wood Pulp Chem Melbourne, Australia 1:205–212 Goyal GC, Lora JH (1991) Kinetics of delignification and lignin characteristics in autocatalyzed organosolv pulping of hardwoods. Proc Int Symp Wood Pulp Chem Melbourne, Australia 1:205–212
Zurück zum Zitat Hillis WE (1984) High temperature and chemical effects on wood stability. Wood Sci Technol 18:281–293 Hillis WE (1984) High temperature and chemical effects on wood stability. Wood Sci Technol 18:281–293
Zurück zum Zitat Kaar WE, Cool LG, Merriman MM, Brink DL (1991) The complete analysis of wood polysaccharides using HPLC. J Wood Chem Technol 11:447–463 Kaar WE, Cool LG, Merriman MM, Brink DL (1991) The complete analysis of wood polysaccharides using HPLC. J Wood Chem Technol 11:447–463
Zurück zum Zitat Klauditz W, Stegmann G (1955) Beiträge zur Kenntnis des Ablaufes und der Wirkung thermischer Reaktionen bei der Bildung von Holzwerkstoffen. Holz Roh-Werkstoff 13:434–440 Klauditz W, Stegmann G (1955) Beiträge zur Kenntnis des Ablaufes und der Wirkung thermischer Reaktionen bei der Bildung von Holzwerkstoffen. Holz Roh-Werkstoff 13:434–440
Zurück zum Zitat Kollmann F (1963) Über das Sorptionsverhalten wärmebehandelter Hölzer. Holz Roh- Werkstoff 21:77–85 Kollmann F (1963) Über das Sorptionsverhalten wärmebehandelter Hölzer. Holz Roh- Werkstoff 21:77–85
Zurück zum Zitat Kollmann F, Fengel D (1965) Änderungen der chemischen Zusamensetzung von Holz durch thermische Behandlung. Holz Roh- Werkstoff 23:461–468 Kollmann F, Fengel D (1965) Änderungen der chemischen Zusamensetzung von Holz durch thermische Behandlung. Holz Roh- Werkstoff 23:461–468
Zurück zum Zitat Kollmann F, Schneider A (1963) Über das Sorptionsverhalten wärmebehandelter Hölzer. Holz Roh- Werkstoff 21:77–85 Kollmann F, Schneider A (1963) Über das Sorptionsverhalten wärmebehandelter Hölzer. Holz Roh- Werkstoff 21:77–85
Zurück zum Zitat Militz H (2002) Heat treatment technologies in Europe: Scientific background and technological state of art. In: Enhancing the durability of lumber and engineered wood products, FPS/Madison US, Conference, Florida 11–13, February 2002 Militz H (2002) Heat treatment technologies in Europe: Scientific background and technological state of art. In: Enhancing the durability of lumber and engineered wood products, FPS/Madison US, Conference, Florida 11–13, February 2002
Zurück zum Zitat Militz H, Beckers EPJ, Homan WJ (1997) Modification of solid wood: research and practical potential, International Research Group on Wood Preservation, Document no. IRG/WP 97-40098 Militz H, Beckers EPJ, Homan WJ (1997) Modification of solid wood: research and practical potential, International Research Group on Wood Preservation, Document no. IRG/WP 97-40098
Zurück zum Zitat Noack D (1969) Über die Heißwasserbehandlung von Rotbuchenholz im Temperaturbereich von 100 bis 180 °C. Holzforschung Holzverwertung 21:118–124 Noack D (1969) Über die Heißwasserbehandlung von Rotbuchenholz im Temperaturbereich von 100 bis 180 °C. Holzforschung Holzverwertung 21:118–124
Zurück zum Zitat Rowell RM (1984) The chemistry of solid wood. American Chemical Society, Washington D.C., 614p. Rowell RM (1984) The chemistry of solid wood. American Chemical Society, Washington D.C., 614p.
Zurück zum Zitat Rowell RM, Tillman AM, Simonson R (1986) A simplied procedure for the acetylation of hardwood and softwood flakes for flakeboard production. J Wood Chem Technol 6:427–448 Rowell RM, Tillman AM, Simonson R (1986) A simplied procedure for the acetylation of hardwood and softwood flakes for flakeboard production. J Wood Chem Technol 6:427–448
Zurück zum Zitat Runkel ROH (1951) Zur Kenntnis des thermoplastischen Verhaltens von Holz. Holz Roh- Werkstoff 9:41–53 Runkel ROH (1951) Zur Kenntnis des thermoplastischen Verhaltens von Holz. Holz Roh- Werkstoff 9:41–53
Zurück zum Zitat Runkel ROH, Witt H (1953) Zur Kenntnis des thermoplastischen Verhaltens von Holz. Holz Roh- Werkstoff 11:457–461 Runkel ROH, Witt H (1953) Zur Kenntnis des thermoplastischen Verhaltens von Holz. Holz Roh- Werkstoff 11:457–461
Zurück zum Zitat Ruyter HP (1989) European patent Appl. No. 89-203170.9 Ruyter HP (1989) European patent Appl. No. 89-203170.9
Zurück zum Zitat Seborg RM, Tarkow H, Stamm AJ (1953) Effect of heat upon the dimensional stabilisation of wood. J For Prod Res Soc 3:59–67 Seborg RM, Tarkow H, Stamm AJ (1953) Effect of heat upon the dimensional stabilisation of wood. J For Prod Res Soc 3:59–67
Zurück zum Zitat Sjöström E (1981) Wood chemistry: fundamentals and applications. Academic Press, Inc. San Diego, 293p. Sjöström E (1981) Wood chemistry: fundamentals and applications. Academic Press, Inc. San Diego, 293p.
Zurück zum Zitat Stamm AJ (1956) Thermal degradation of wood and cellulose. Ind Eng Chem 48:413–417 Stamm AJ (1956) Thermal degradation of wood and cellulose. Ind Eng Chem 48:413–417
Zurück zum Zitat Tjeerdsma BF, Boonstra M, Pizzi A, Tekely P, Militz H (1998a) Characterisation of thermal modified wood: molecular reasons for wood performance improvement. CP-MAS 13C NMR characterisation of thermal modified wood. Holz Roh- Werkstoff. 56:149–153 Tjeerdsma BF, Boonstra M, Pizzi A, Tekely P, Militz H (1998a) Characterisation of thermal modified wood: molecular reasons for wood performance improvement. CP-MAS 13C NMR characterisation of thermal modified wood. Holz Roh- Werkstoff. 56:149–153
Zurück zum Zitat Tjeerdsma BF, Boonstra M, Militz H (1998b) Thermal modification of non-durable wood species. 2. Improved wood properties of thermally treated wood. International Research Group on Wood Preservation, Document no. IRG/WP 98-40124 Tjeerdsma BF, Boonstra M, Militz H (1998b) Thermal modification of non-durable wood species. 2. Improved wood properties of thermally treated wood. International Research Group on Wood Preservation, Document no. IRG/WP 98-40124
Zurück zum Zitat Tjeerdsma BF, Stevens M, Militz H (2000) Durability aspects of hydrothermal treated wood. International Research Group on Wood Preservation, Document no. IRG/WP 00-4 Tjeerdsma BF, Stevens M, Militz H (2000) Durability aspects of hydrothermal treated wood. International Research Group on Wood Preservation, Document no. IRG/WP 00-4
Zurück zum Zitat Wise LE, Murphy M, D’Addieco AA (1946) Pap Trade J 122(2):35–43 Wise LE, Murphy M, D’Addieco AA (1946) Pap Trade J 122(2):35–43
Metadaten
Titel
Chemical changes in hydrothermal treated wood: FTIR analysis of combined hydrothermal and dry heat-treated wood
verfasst von
B. F. Tjeerdsma
H. Militz
Publikationsdatum
01.04.2005
Erschienen in
European Journal of Wood and Wood Products / Ausgabe 2/2005
Print ISSN: 0018-3768
Elektronische ISSN: 1436-736X
DOI
https://doi.org/10.1007/s00107-004-0532-8

Weitere Artikel der Ausgabe 2/2005

European Journal of Wood and Wood Products 2/2005 Zur Ausgabe