Universitatea din Craiova - unitbv.ro · 4.3.1.3 Contragerea totală 108 29 4.3.1.4 Anizotropia...

1

Investeşte în oameni!

FONDUL SOCIAL EUROPEAN

Programul Operaţional Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007 – 2013

Axa prioritară 1 „Educaţie şi formare profesională în sprijinul creşterii economice şi dezvoltării societăţii bazate pe cunoaştere”

Domeniul major de intervenţie 1.5 „Programe doctorale şi post-doctorale în sprijinul cercetării”

Titlul proiectului: „Investiţie în dezvoltare durabilă prin burse doctorale (INED)”

Numărul de identificare al contractului: POSDRU/88/1.5/S/59321

Beneficiar: Universitatea Transilvania din Braşov

Universitatea Transilvania din Brasov

Scoala Doctorala Interdisciplinara

Centrul de cercetare: Tehnologii Inovative şi Produse Avansate în

Industria Lemnului

Ing. Maria Bernadett SZMUTKU

CERCETĂRI PRIVIND EFECTELE ÎNGHEŢĂRII APEI ÎN LEMN

ASUPRA UNOR PROPRIETĂŢI FIZICO-MECANICE ALE

LEMNULUI DE MOLID ŞI ASUPRA COMPORTAMENTULUI SĂU

LA USCARE

RESEARCHES REGARDING THE EFFECTS OF WATER

FREEZING INSIDE WOOD UPON SOME PHYSICAL AND

MECHANICAL PROPERTIES OF SPRUCE WOOD AND ITS

DRYING BEHAVIOUR

Conducător ştiinţific

Prof.dr.ing. Mihaela CÂMPEAN

BRAŞOV, 2012

2

MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETARII, TINERETULUI ŞI SPORTULUI

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV

BRAŞOV, B-DUL EROILOR NR. 29, 500036, TEL. 0040-268-413000, FAX 0040-268-410525

RECTORAT

D-lui (D-nei) ..............................................................................................................

COMPONENŢA

Comisiei de doctorat

Numită prin ordinul Rectorului Universităţii „Transilvania” din Braşov

Nr. 5556 din 14.11.2012

PREŞEDINTE: Prof.dr.ing. Ivan CISMARU,

Universitatea Transilvania din Braşov

CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC: Prof.dr.ing. Mihaela CÂMPEAN


REFERENŢI: Prof.dr. Peter FRANCISC

Universitatea Politehnică din Timişoara

Cercet.şt.gr.I. dr.ing. Iovu-Adrian BIRIŞ

Institutul de Cercetări şi Amenajări Silvice Bucureşti

Prof.dr.ing. Mihai ISPAS


Data, ora şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat: 14.12.2012, ora

12:00, sala L.III.3.

Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm să

le transmiteţi în timp util, pe adresa [email protected]

Totodată vă invităm să luaţi parte la şedinţa publică de susţinere a tezei de

doctorat.

Vă mulţumim.

3

MULŢUMIRI

Teza de doctorat realizată în perioada 2009 – 2012, este rezultatul unor cercetări

aprofundate, care implică mai multe domenii de cunoaştere. Din acest motiv pentru realizarea

prezentei teze am consultat specialişti din universităţi şi centre de cercetare din ţară şi străinătate.

Pe această cale, în primul rând aş dori să-mi exprim cele mai sincere mulţumiri

coordonatorului ştiinţific Prof.dr.ing. Mihaela CÂMPEAN pentru că a acceptat să mă îndrume

în realizarea tezei, pentru încrederea şi răbdarea acordată, şi că m-a susţinut atât din punct de

vedere profesional cât şi moral. Îi mulţumesc în acelaşi timp pentru sugestiile şi indicaţiile, care

a contribuit la formarea mea pe plan ştiinţific şi personal fără de care această teză nu s-ar fi

realizat.

Doresc să-mi exprim sincere mulţumiri domnişoarei Şef.luc.dr.ing. Mihaela POROJAN

pentru ajutorul acordat în realizarea capitolelor referitoare la microscopia şi proprietăţile comparative

ale lemnului de molid.

Ţin să mulţumesc domnului Conf.dr.ing. Wilhelm LAURENZI pentru programul de

prelucrare a datelor experimentale dar şi pentru sugestiile preţioase cu privire la îmbunătăţirea tezei.

Aduc mulţumiri domnului Conf.dr.ing Viorel POPA pentru susţinerea în derularea

experimentelor de uscarea lemnului de molid.

Îi mulţumesc în acelaşi timp doamnei Conf.dr.ing. Lidia GURĂU, pentru timpul şi ajutorul

acordat pentru prelucrarea imaginilor CT.

Cu deosebit respect, le mulţumesc domnului Conf.dr.eng Róbert NÉMETH de la

Universitatea de Vest, Ungaria din Sopron pentru timpul şi sprijinul în realizarea cercetării pe

perioada stagiului extern.

Aş dori de asemeni să mulţumesc întregului colectiv de la Universitatea ETH, din Zürich

Elveţia, în special Prof.dr.ing. Peter NIEMZ, pentru oportunitatea de a lucra la un înalt nivel de

cercetare.

Aduc mulţumiri domului Prof.dr.chim. Ion SANDU şi întregului colectiv de la Platforma

de Formare şi Cercetare Interdisciplinară Arheoinvest, de la Laboratorul de Investigare

Ştiinţifică şi Conservare a Bunurilor de Patrimoniu Cultural, din cadrul Universităţii

Alexandru Ioan Cuza din Iaşi, pentru sprijunul acrodat în realizarea efectuării imaginilor

microscopice.

Mulţumesc în mod deosebit referenţilor ştiinţifici Prof.dr. Prof.dr.chim. Peter

FRANCISC de la Universitatea Politehnică din Timişoara, Cercet.şt.gr.I.dr.ing. Iovu-Adrian

BIRIŞ de la Institutul de Cercetări şi Amenajări Silvice Bucureşti, Prof.dr.ing. Mihai ISPAS, şi

coordonatorului departamnetului de cercetare Prof.dr.ing. Ivan CISMARU, pentru

4

profesionalismul cu care au analizat rezultatele cercetării şi că m-au sfătuit astfel încât, teza de

doctorat să prezinte un nivel ştiinţific.

Doresc să aduc mulţumiri coordonatorilor şi personalului departamentelor de cercetare şi

al laboratoarelor de cercetare din cadrul Facultăţii de Ingineria Lemnului.

Doresc să mulţumesc în mod deosebit familiei mele pentru sprijinul moral şi material

acordat pe parcursul anilor de facultate şi în special pe perioada activităţii doctorale.

Nu în ultimul rând, doresc să mulţumesc colegilor şi prietenilor, în special pentru

MAGYARI László, HORVÁTH Attila, SZÉRI Árpád, pentru ajutorul fizic şi sprijinul moral

acordat, şi pentru că au contribuit la formarea mea umană.

Drd.ing. Maria Bernadett Szmutku

5

CUPRINS

Pagină

teză

Pagină

rezumat

INTRODUCERE 1 11

Capitolul 1. STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR CU PRIVIRE LA

EFECTELE ÎNGHEŢĂRII APEI ÎN LEMN ASUPRA PROPRIETĂŢILOR

LEMNULUI ŞI A COMPORTAMENTULUI LA USCARE

5

13

1.1 Bazele teoretice ale transformărilor de fază ale apei 5 13

1.2 Fenomenele fizice şi mecanice care însoţesc îngheţarea apei în lemn şi efectele

asupra proprietăţilor lemnului

8

14

1.2.1 Influenţa îngheţării asupra structurii lemnului 10 14

1.2.2 Influenţa îngheţării asupra proprietăţilor fizice ale lemnului 15 15

1.2.3 Influenţa îngheţării asupra proprietăţilor mecanice ale lemnului 24 16

1.3 Uscarea lemnului îngheţat 31 16

1.4 Stadiul actual al cunoştinţelor privind structura şi proprietăţile lemnului de

molid (Picea abies L.)

31

16

1.5 Concluzii 36 16

Capitolul 2. OBIECTIVELE TEZEI 39 17

Capitolul 3. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND MODIFICĂRILE

CARE APAR ÎN STRUCTURA LEMNULUI DE MOLID ÎN DIFERITE

CONDIŢII DE ÎNGHEŢARE ŞI DEZGHEŢARE

42

18

3.1 Obiectivul cercetării 42 18

3.2 Metodica cercetării 42 18

3.2.1 Material 42 18

3.2.2 Aparatură 42 18

3.2.3 Metoda experimentală 48 18

3.3 Rezultate experimentale şi discuţii 54 19

3.4 Concluzii 71 23

Capitolul 4. CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND INFLUENŢA

ÎNGHEŢĂRII APEI ÎN LEMN ASUPRA PROPRIETĂŢILOR FIZICE ŞI

MECANICE ALE LEMNULUI DE MOLID

74

24

4.1 Obiectivul cercetării 74 24




6

4.2.3 Metoda experimentală 80 25

4.2.4 Prelucrarea statistică a datelor experimentale 98 27

4.3 Rezultate experimentale şi discuţii............................................................... 105 28

4.3.1 Proprietăţi fizice 105 28

4.3.1.1 Densitatea lemnului în stare anhidră 105 28

4.3.1.2 Umflarea totală 106 29

4.3.1.3 Contragerea totală 108 29

4.3.1.4 Anizotropia contragerii 111 30

4.3.1.5 Difuzivitatea 112 30

4.3.2 Proprietăţi mecanice 114 31

4.3.2.1 Rezistenţa la încovoiere statică 114 31

4.3.2.2 Modulul de elasticitate la încovoiere statică 115 31

4.3.2.3 Rezistenţa la tracţiune perpendicular pe fibre 115 31

4.3.2.4 Rezistenţa la compresiune paralelă cu fibrele 116 31

4.3.2.5 Rezistenţa la forfecare longitudinală paralelă cu fibrele 117 31

4.3.2.6 Duritatea prin metoda Janka 117 31

4.3.2.7 Rezistenţa la smulgerea cuielor 118 32

4.4 Interpretarea rezultatelor 122 33

4.5 Concluzii 128 33

Capitolul 5. CERCETĂRI TEORETICE ŞI EXPERIMENTALE PRIVIND

INFLUENŢA ÎNGHEŢĂRII APEI ÎN LEMN ASUPRA

COMPORTAMENTULUI LEMNULUI DE MOLID LA USCARE ..................

130

34

5.1 Obiectivele cercetării 130 34


5.2.1 Material 131 34


5.2.3 Metoda cercetării teoretice 134 35

5.2.4 Metoda cercetării experimentale 143 35

5.3. Rezultate teoretice şi experimentale privind evoluţia câmpului de temperatură

în lemn în timpul proceselor de îngheţare şi dezgheţare. Discuţii...........................

147

36

5.3.1 Rezultate privind durata teoretică de dezgheţare a lemnului de molid........ 147 36

5.3.2 Rezultate experimentale privind dinamica îngheţării şi dezgheţării

lemnului de molid.......................... .......................... .......................... ..............

148

37

7

5.4 Rezultate teoretice şi experimentale privind durata uscării, calitatea uscării şi

consumul de energie la uscarea cherestelei din stare îngheţată comparativ cu lemnul

neîngheţat...................................................................................................................

157

37

5.5 Concluzii 178 41

Capitolul 6. CONCLUZII. CONTRIBUŢII ORIGINALE. DIRECŢII DE

VALORIFICARE A REZULTATELOR

181

41

BIBLIOGRAFIE 186 45

Rezumat - 49

Disemninarea rezultatelor - 50

Curriculum Vitae - 52

8

CONTENTS

Page

thesis

Page

sum

mary

INTRODUCTION 1 11

Chapter 1. CURRENT STATE OF RESEARCH ON THE EFFECTS OF

WATER FREEZING INSIDE WOOD UPON THE WOOD PROPERTIES

AND ITS DRYING BEHAVIOUR

5

13

1.1 Theoretical basics of phase transformations of water 5 13

1.2 Physical and mechanical phenomena which accompany the water freezing

inside wood and the effects upon the wood properties

8

14

1.2.1 Influence of freezing upon the wood structure 10 14

1.2.2 Influence of freezing upon the physical properties of wood 15 15

1.2.3 Influence of freezing upon the the mechanical properties of wood 24 16

1.3 Drying of frozen wood 31 16

1.4 Current state of knowledge on the strucure and properties of spruce wood

(Picea abies L.)

31

16

1.5 Conclusions 36 16

Chapter 2. OBJECTIVES 39 17

Chapter 3. EXPERIMENTAL RESEARCH REGARDING THE

MODIFICATIONS WHICH APPEAR IN THE STRUCTURE OF SPRUCE

WOOD UNDER DIFFERENT FREEZING AND THAWING CONDITIONS

42

18

3.1 Research objective 42 18

3.2 Research methodology 42 18


3.2.2 Equipment 42 18

3.2.3 Research method 48 18

3.3 Experimental results and discussions 54 19


Chapter 4. EXPERIMENTAL RESEARCH REGARDING THE INFLUENCE

OF WATER FREEZING INSIDE WOOD UPON THE PHYSICAL AND

MECHANICAL PROPERTIES OF SPRUCE WOOD

74

24

4.1 Research objective 74 24



9


4.2.3 Experimental method 80 25

4.2.4 Statistical processing of experimental data 98 27

4.3 Experimental results and discussions............................................................... 105 28

4.3.1 Physical properties 105 28

4.3.1.1 Oven dry density of wood 105 28

4.3.1.2 Total swelling 106 29

4.3.1.3 Total shrinkage 108 29

4.3.1.4 Shrinkage anisotropy 111 30

4.3.1.5 Diffusion 112 30

4.3.2 Mechanical properties 114 31

4.3.2.1 Bending strength 114 31

4.3.2.2 Modulus of elasticity in bending 115 31

4.3.2.3 Tensile strength perpendicular to the grain 115 31

4.3.2.4 Compressive strength parallel to the grain 116 31

4.3.2.5 Longitudinal shear strength parallel to the grain 117 31

4.3.2.6 Hardness by Janka method 117 31

4.3.2.7 Nail withdrawal resistance 118 32

4.4 Results interpretation 122 33


Chapter 5. THEORETICAL AND EXPERIMENTAL RESEARCHES

REGARDING THE INFLUENCE OF WATER FREEZING INSIDE WOOD

UPON THE DRYING BEHAVOIUR OF SPRUCE WOOD...................................

130

34

5.1 Research objectives 130 34


5.2.1 Material 131 34


5.2.3 Theoretical research method 134 35

5.2.4 Experimental research method 143 35

5.3. Theoretical and experimental results regarding the evolution of the

temperature field in wood during the freezing and thawing processes. Discussions......

147

36

5.3.1 Results regarding the theoretical thawing time of spurce wood 147 36

5.3.2 Experimental results regarding the freezing and thawing dynamics of

spruce wood

148

37

10

5.4 Theoretical and experimental results regarding the drying time, drying quality

and energy consumptions during the drying of frozen timber compared to the drying

of nonfrozen wood

157

37


Chapter 6. CONCLUSIONS. ORIGINAL CONTRIBUTIONS.

VALORISATION DIRECTIONS OF THE RESULTS

181

41

BIBLIOGRAPHY 186 45

Abstract - 49

Results dissemination - 50

Curriculum Vitae - 52

11

INTRODUCERE

Prezenta cercetare abordează o temă de actualitate în domeniul ingineriei lemnului, cu

aplicabilitate directă în practica industrială, şi anume aceea a evaluării efectelor îngheţării apei în

lemn asupra proprietăţilor fizice şi mecanice ale lemnului (comparativ cu lemnul uscat din stare

neîngheţată), precum şi asupra comportamentului acestuia la uscare, în vederea optimizării

regimurilor de uscare a cherestelei aplicate pe timp de iarnă.

Având în vedere că specia de răşinoase cu cea mai largă răspândire şi însemnătate

economică de la noi din ţară este MOLIDUL (Picea abies L.), cercetările experimentale din

cadrul prezentei lucrări au fost realizate pe această specie.

Cercetarea în cadrul tezei de doctorat s-a demarat pornind de la un fenomen fizic bine

cunoscut, şi anume că apa atunci când îngheaţă îşi măreşte considerabil volumul, iar atunci când

este conţinută într-un spaţiu limitat mărirea ei în volum exercită o presiune asupra pereţilor

recipientului care o conţine. Astfel, într-o piesă de cherestea proaspăt debitată (în stare verde) şi

depozitată în aer liber, atunci când temperatura scade sub 0°C, apa liberă din lumenul celulelor

va îngheţa, mărindu-şi volumul cu circa 9%.

Se naşte astfel întrebarea:

Este suficient de mare forţa de umflare în volum a apei în timpul îngheţării pentru a cauza

microfisuri în peretele celular ?

Şi dacă da, care sunt factorii care agravează cel mai mult acest fenomen:

- valoarea temperaturii negative?

- durata de expunere la temperaturi negative?

- viteza de scădere a temperaturii?

- sau variaţia ciclică a temperaturii de la valori negative la valori pozitive ?

Este cunoscut faptul că, pentru lemnul care este destinat utilizării în construcţii,

principalele proprietăţi fizico-mecanice au un rol foarte important, care nu pot fi neglijate. Având

în vedere ipoteza avansată mai sus, de apariţie a microfisurilor în pereţii celulari în urma

îngheţării, apare în plus şi întrebarea:

Sunt aceste microfisuri sunt destul de mari pentru a influenţa sau nu semnificativ

proprietăţile fizico-mecanice ale lemnului ?

Uscarea cherestelei este o operaţie obligatorie la începutul oricări proces de prelucrare a

lemnului, durata şi calitatea execuţiei ei determinând decisiv costul şi calitatea produsului finit în

care este înglobată.

Este evident că îngheţarea produce o stare de tensiune în lemn. În plus, uscarea din stare

îngheţată implică două schimbări de fază ale apei, mai întâi revenirea în stare lichidă

12

(dezgheţarea, însoţită şi ea de generarea unor tensiuni), apoi trecerea la stare gazoasă prin

evaporare. Astfel, ca şi în cazul proprietăţilor, se pune întrebarea:

Sunt aceste tensiuni suficient de mari pentru a cauza deteriorări structurale în timpul uscării

? Se impune pe timp de iarnă o atenţie deosebită (un regim de temperatură special) în faza de

încălzire a procesului de uscare a cherestelei din stare îngheţată?

Prin tematica propusă şi abordarea experimentală în premieră, teza are un pronunţat

caracter de originalitate. Rezultatele cercetărilor experimentale efectuate, constituie date

valoroase cu privire la influenţa temperaturii negative, a vitezei de îngheţare, a duratei de

expunere la temperaturi negative, a temperaturii şi vitezei de dezgheţare, a variaţiilor ciclice de

temperatură asupra principalelor proprietăţi fizico-mecanice, asupra duratei şi calităţii uscării

lemnului de molid în condiţii de iarnă, care vin să îmbogăţească literatura de specialitate şi

permit formularea unor recomandări importante, fundamentate ştiinţific, pentru practica

industrială.

Lucrarea este structurată pe şase capitole mari, astfel încât să dezvolte studiul pas cu pas.

Primul capitol: „Stadiul actual al cercetărilor” – prezintă în prima etapă bazele teoretice

ale îngheţării şi dezgheţării apei, mecanismul formării cristalelor de gheaţă şi corelaţia dintre

mărimea acestora şi viteza de îngheţare. De asemenea, sunt sintetizate din literatura

internaţională de specialitate, informaţiile cunoscute cu privire la fenomenele fizice şi mecanice

care însoţesc îngheţarea apei în lemn şi efectele asupra proprietăţilor fizico-mecanice ale

lemnului, precum şi referitoare la uscarea lemnului îngheţat. În ultimul subcapitol sunt

evidenţiate particularităţile de structură şi proprietăţile lemnului de molid (Picea abies L.),

relevante pentru analiza interacţiunilor din cadrul sistemului lemn-umiditate în procesele de

îngheţare-dezgheţare.

Capitolul 2: „Obiectivele tezei” – prezintă obiectivele operaţionale, care au stat la baza

efectuării cercetărilor.

Capitolul 3: „Cercetări experimentale privind modificările care apar în structura

lemnului de molid în diferite condiţii de îngheţare şi dezgheţare”- prezintă o analiză imagistică,

efectuată prin microscopie electronică de scanare (CT, SEM şi ESEM) a integrităţii pereţilor

celulari în urma procesului de îngheţare în funcţie de temperatura mediului, tipul procesului

(continuu/ciclic), durata de expunere, viteza de îngheţare/dezgheţare.

Capitolul 4: „Cercetări experimentale privind influenţa îngheţării apei în lemn asupra

proprietăţilor fizice şi mecanice ale lemnului de molid” – prezintă rezultatele experimentele

comparative obţinute pe lemnul de molid uscat din stare îngheţată (îngheţarea realizându-se în

diferite condiţii pentru a ierarhiza şi ponderile de influenţă a diferiţi factori) faţă de lemnul uscat

din stare neîngheţată, cu privire la câteva proprietăţi fizice şi mecanice selectate, cu importanţă

deosebită în utilizarea lemnului ca material de construcţii, şi anume: densitatea (masa volumică),

13

umflarea şi contragerea totală, coeficientul de anizotropie a contragerii, coeficientul de

difuzivitate, rezistenţa la încovoiere statică şi modulul de elasticitate, rezistenţa la compresiune

paralelă cu fibrele, rezistenţa la tracţiune perpendiculară pe fibre, rezistenţa la forfecare

longitudinală paralelă, duritatea prin metoda Janka, rezistenţa la smulgerea cuielor.

Capitolul 5: „Cercetări experimentale privind influenţa îngheţării apei în lemn asupra

comportamentului lemnului de molid la uscare” – prezintă în primul rând rezultatele unui studiu

experimental privind dinamica de îngheţare şi dezgheţare a apei în lemn, prin urmărirea evoluţiei

câmpului de temperatură în centrul pieselor de cherestea, în funcţie de viteza de îngheţare şi

temperatura mediului dezgheţare. În partea a doua a acestui capitol, sunt prezentate rezultatele

testelor de uscare a două şarje de cherestea, sub aspectul duratei, calităţii şi a consumului de

energie, precum şi concluziile şi recomandările privind posibilităţile de optimizare a regimurilor

de uscare pentru această situaţie specială.

Capitolul 6: „Concluzii, contribuţii originale şi direcţii de valorificare a rezultatelor” –

conchide asupra rezultatelor obţinute şi a direcţiilor de valorificare a acestora.

CAPITOLUL 1.

STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR CU PRIVIRE LA EFECTELE ÎNGHEŢĂRII

APEI ÎN LEMN ASUPRA PROPRIETĂŢILOR LEMNULUI ŞI A

COMPORTAMENTULUI LA USCARE

1.1 BAZELE TEORETICE ALE TRANSFORMĂRILOR DE FAZĂ ALE APEI

Apa poate exista în trei stări de agregare: solidă – gheaţă, lichidă – apă, gazoasă - vaporii

de apă. Modificarea temperaturii poate duce la schimbarea stării de agregare. La scăderea sub

0 C apa se solidifică (îngheaţă), iar la 100 C fierbe şi se vaporizează.

Transformarea de fază sau tranziţia de fază reprezintă trecerea substanţelor dintr-o fază

în alta (după http://referat.clopotel.ro/Schimbarea_starii_de_agregare-12376.html).

Un factor important în timpul îngheţării îl constituie viteza de îngheţare, care are o

influenţă semnificativă asupra mărimii cristalelor de gheaţă formate în timpul procesului de

îngheţare. Cercetările efectuate în domeniul ingineriei alimentare şi în domeniul biofizicii arată

că, o îngheţare lentă, cu un gradient mic de scădere a temperaturii, duce la formarea unui număr

mai mic de cristale de gheaţă, dar mai mari faţă de îngheţarea rapidă (Delgado & Sun 2001,

Kopstad & Elgsaeter 1982, Hubbard 1991).

http://referat.clopotel.ro/Schimbarea_starii_de_agregare-12376.html

14

1.2 FENOMENELE FIZICE ŞI MECANICE CARE ÎNSOŢESC ÎNGHEŢAREA APEI ÎN

LEMN ŞI EFECTELE ASUPRA PROPRIETĂŢILOR LEMNULUI

În timpul iernii când temperatura scade frecvent sub 0°C, apa din interiorul lemnului

depozitat în aer liber îngheaţă. Cividini (2001) precizează că la temperaturi de până la -30ºC

îngheaţă doar apa liberă din lemn.

Transformarea apei lichide în gheaţă în interiorul celulelor dezvoltă o anume presiune

asupra pereţilor celulari. Se presupune (Ilic 1995) că energia mecanică generată este capabilă să

micro-fisuri în structura peretelui celular, diminuând astfel proprietăţile mecanice ale lemnului.

La temperaturi mai scăzute (-45°C) îngheaţă şi o parte din apa legată dacă durata de

expunere este suficient de îndelungată, în lemnul timpuriu variază între 11-16% (Kärenlampi ş.a.

2005). Cu cât durata de expunere este mai îndelungată, cu atât cantitatea de apă care îngheaţă

este mai mare, 2-9% după expunere timp de 6 ore.

1.2.1. Influenţa îngheţării asupra structurii lemnului

La nivel microscopic, cercetările efectuate de Kwang ş.a. (2007), Mishiro (1990), Lu

ş.a. (2005), cu diferite specii de lemn au arătat că şi numai câteva ore de îngheţare la diferite

temperaturi, cauzează numeroase anomalii ale peretelui celular.

Fig.1.1 , prezintă traheidele deformate la lemnul îngheţat, cu pereţi extrem de fini

(grosime de 0,60 μm faţă de 1,61 μm), obţinute de Kwang ş.a. (2007).

a. b.

Fig.1.1 Imagini microscopice ale inelului prelevat din mostra îngheţată din

lemn de Radiata Pine (Kwang ş.a. 2007).

15

1.2.2 INFLUENŢA ÎNGHEŢĂRII ASUPRA PROPRIETĂŢILOR FIZICE ALE

LEMNULUI

Umiditatea

Dyk & Rice (2005) au obţinut că viteza undelor în lemn îngheţat la temperatura de -

6,7 C, timp de 24 ore este mai mare cu 5% decât în lemn neîngheţat, indiferent de conţinutul de

umiditate a lemnului.

Referitor la modificarea umidităţii lemnului prin îngheţare/dezgheţare, studii

experimentale efectuate de Câmpean ş.a. (2008.a, 2008.b, 2009) după un ciclu de îngheţare şi

dezgheţare se pot elimina din lemn chiar şi peste10% de umiditate, în funcţie de specie,

umiditatea iniţială, temperatura şi durata de îngheţare, numai în domeniul apei libere.

Densitatea

Este de aşteptat că densitatea lemnului îngheţat să fie puţin mai mică decât densitatea

lemnului neîngheţat. Această ipoteză este confirmată de determinările experimentale efectuate de

Chan (2007), care a arătat că densitatea lemnului îngheţat este cu 5,9 % mai mică faţă de lemnul

neîngheţat.

Umflarea şi contragerea

În anii ´60 s-au efectuat mai multe studii privind posibilitatea de reducere a contragerii şi

colapsului aplicând uscarea în vid prin îngheţare şi sublimare (Erickson ş.a. 1968, Kelsey 1963,

Kübler 1962 ş.a) şi au demonstrat că îngheţarea este o metodă eficientă de pretratare pentru

reducerea contragerii, colapsului şi deformaţiilor.

Difuzivitatea

Difuzivitatea lemnului este o proprietate importantă, pentru comportamentul lemnului la

uscare.

Multe date din literatura de specialitate se referă la determinarea coeficientului de

difuzivitate la diferite specii, într-o anumită direcţie structurală, la diferite temperaturi şi

umidităţi, sau după un tratament (Simpson 1991, Kanagawa ş.a. 1992, Berit 1998, Cai 2005,

Fotsing & Tchagang 2005, Li ş.a. 2005, Tarmian ş.a. 2012), dar foarte puţini din cercetători au

studiat valoarea acestui coeficient în cazul lemnului îngheţat.

Literatura de specialitate conţine numai 2 referinţe pe această temă: Kübler (1962) şi

Schmulsky & Shvets (2006) au studiat relocarea umidităţii din pereţii celulelor către lumenul

celulelor în timpul îngheţării, ei explică acest fenomen ca un rezultat al gradientului de presiune

a vaporilor.

16

1.2.3 INFLUENŢA ÎNGHEŢĂRII ASUPRA PROPRIETĂŢILOR MECANICE ALE

LEMNULUI

Studii privind influenţa temperaturilor negative asupra proprietăţilor mecanice ale

lemnului s-au efectuat încă din anii ´30 până în zilele noastre: Vorreiter (1938), Thunell (1940),

Kollmann (1951), Mishiro (1990), Green (1999), Câmpean ş.a. (2008.b). Majoritatea

cercetătorilor afirmă, că prin îngheţare scad rezistenţeele.

1.3 USCAREA LEMNULUI ÎNGHEŢAT

Referitor la uscarea lemnului îngheţat literatura de specialitate oferă doar puţine

informaţii, până în prezent numai două surse bibliografice s-au găsit, care abordează acest

subiect, Cividini (2001) a studiat a faza de încălzire a procesului de uscare. O altă sursă

bibliografică (Vasquez 1997) abordează tema uscării lemnului îngheţat cu referire la influenţa

unor pretratări (sonică, fierbere şi cu abur) după 4-9 săptămâni de depozitare în stare îngheţată, şi

asupra comportamentului de uscare a speciei Pacific Madrone.

Majoritatea informaţiilor din literatura de specialitate se referă la încălzirea lemnulu i

îngheţat, mai exact la dezgheţarea buştenilor trataţi în vederea debitării furnirelor, majoritatea

datelor provenind din studii empirice (Korala & Kivimaa (1947), Kübler (1964), Chudinov

(1968), Feihl (1972), Steinhagen (1977, 1978, 1980, 1987, 1989)).

Dezgheţarea este un proces care constituie un caz deosebit de încălzire a lemnului cu

schimbarea stării de agregare a apei, care are o mare importanţă practică.

1.4 STADIUL ACTUAL AL CUNOŞTINŢELOR PRIVIND STRUCTURA ŞI

PROPRIETĂŢILE LEMNULUI DE MOLID (Picea abies L.)

Cuprinde (în teză) caracterizarea lemnului de molid, caracteristicile fizice şi de

structură la nivel micro şi macroscopic, valorile sintetizate la proprietăţi fizico-mecanice,

descrierea proprietăţilor tehnologice şi chimice.

1.5 CONCLUZII

Referitor la cantitatea de apă care îngheaţă în lemn atunci când acesta este expus

temperaturilor negative, este recunoscut faptul că înteaga cantitate de apă liberă, dar şi o parte

din apa legată îngheaţă (după Kärenlampi ş.a. (2005), în lemnul timpuriu aceasta variază între

11-16%).

Cu ajutorul imaginilor preluate cu microscopul electronic de mare rezoluţie, Mishiro

(1990) arată clar că în urma îngheţării apei în lemn se produc microfisuri în membrana celulară

17

şi că gravitatea acestora este influenţată de umiditatea iniţială a lemnului, densitatea acestuia

(specia lemnoasă), temperatura negativă şi durata de expunere.

Referitor la influenţa îngheţării apei în lemn asupra proprietăţilor fizice ale lemnului,

sursele bibliografice studiate relevă că schimbarea stării de agregare a apei afectează densitatea

lemnului, aceasta fiind cu cca. 6% mai mică la lemnul îngheţat (Chan 2007).

Referitor la influenţa îngheţării apei în lemn asupra proprietăţilor mecanice ale lemnului,

numeroase surse bibliografice (Mishiro 1990, Green 1999, Vorreiter 1938, Kollmann 1951,

Thunell 1940) arată că lemnul îngheţat are proprietăţi superioare lemnului neîngheţat.

Majoritatea acestor studii se referă la rezistenţa la încovoiere şi modulul de elasticitate, rezistenţa

la tracţiune paralelă cu fibrele, rigiditate, dar şi la rezistenţa la încovoiere dinamică.

Referitor la uscarea lemnului îngheţat asupra comportamentului lemnului îngheţat la

uscarea literatura de specialitate nu oferă practic nicio informaţie fundamentată ştiinţific.

CAPITOLUL 2.

OBIECTIVELE TEZEI

Analiza stadiului actual al nivelului cunoaşterii cu privire la efectele îngheţării apei în

lemn asupra proprietăţilor acestuia şi ale comportamentului său la uscare, au relevat

oportunitatea alegerii temei şi au permis stabilirea ca priorităţi în abordarea cercetării a

următoarelor patru obiective principale:

► Stabilirea influenţei îngheţării/dezgheţării apei în lemn asupra integrităţii structurale a

lemnului de molid şi evaluarea frecvenţei/gravităţii microfisurilor care apar în structura peretelui

celular sub influenţa unor factori variabili, precum viteza de îngheţare, durata de expunere la

temperaturi negative, valoarea temperaturii (atât a celei negative la îngheţare, cât şi a celei

positive aplicate în faza de dezgheţare), variaţia ciclică a temperaturii de la valori negative la

valori pozitive, umiditatea iniţială a lemnului;

► Cercetarea influenţei acestor factori asupra unor proprietăţi fizice şi mecanice ale

lemnului uscat din stare îngheţată (comparativ cu cel uscat din stare neîngheţată), relevante în

utilizarea acestuia ca lemn de construcţii;

► Studiu asupra dinamiciii evoluţiei câmpului de temperatură în interiorul lemnului în

cadrul proceselor de îngheţare / dezgheţare;

► Analiza comportamentului lemnului de molid îngheţat la uscare şi stabilirea unui regim

optimizat, special adaptat condiţiilor de iarnă (pentru uscarea cherestelei îngheţate), în vederea

reducerii duratei şi îmbunătăţirii calităţii uscării.

18

CAPITOLUL 3.

CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND MODIFICĂRILE CARE APAR ÎN

STRUCTURA LEMNULUI DE MOLID ÎN DIFERITE CONDIŢII DE ÎNGHEŢARE ŞI

DEZGHEŢARE

3.1 OBIECTIVUL CERCETĂRII

Acest capitol prezintă rezultatele unei cercetări experimentale privind comportamentul

sistemului lemn-umiditate în timpul proceselor de îngheţare – dezgheţare, pentru evidenţierea

microfisurilor apărute în structura lemnului în urma tensiunilor interne în generate de diferite

condiţii de îngheţare şi dezgheţare prin efectuarea unor analize imagistice cu mijloace moderne

de scanare, respectiv metoda SEM, ESEM şi CT.

3.2 METODICA CERCETĂRII

3.2.1. Material

Materialul lemnos utilizat în cadrul prezentei cercetări a constat în epruvete din lemn de

molid (Picea abies L.), provenite din acelaşi buştean, cu dimensiuni de 50x10x10mm.

3.2.2. Aparatură

Cercetarea experimentală a presupus operaţii de îngheţare artificială, dezgheţare

controlatǎ, microscopie SEM, ESEM şi CT.

Îngheţarea probelor a fost realizată într-o cameră climatică tip FEUTRON KPK200,

pentru îndreptarea probelor s-a utilizat un microtom cu sanie, metalizarea probelor s-a efectuat

cu ajutorul unui agregat de evaporare în vid, iar analizele imagistice cu un microscops SEM

VEGA II LSH, microscop ESEM FEI tip Quanta 200 şi un micro-CT.

3.2.3. Metoda experimentală

a) Analiza SEM

S-au utilizat epruvete îngheţate-dezgheţate în patru condiţii diferite, respectiv:

● Testul I: îngheţare continuă artificială rapidă a epruvetelor cu acelaşi conţinut de umiditate

(U=65%) la temperatura de -25ºC timp de o zi, trei zile, cinci zile şi o săptămână, urmată de

dezgheţare în apă rece (15°C) şi apă caldă (40°C);

● Testul II: îngheţare-dezgheţare ciclică artificială a epruvetelor cu acelaşi conţinut de umiditate

(U=90%): îngheţare la temperatura de -25ºC timp de 12 ore urmată de dezgheţare la +10ºC timp

de 12 ore, durata tratamentului fiind de o zi, trei zile, cinci zile şi o săptămână, urmată de

dezgheţare în apă rece (15°C);

● Testul III: expunere în condiţii naturale (îngheţare – dezgheţare ciclică naturală) a epruvetelor

cu acelaşi conţinut de umiditate (U=86%), timp de 3 luni de iarnă în Braşov, urmată de

dezgheţare în apă rece (15ºC);

19

● Testul IV: îngheţare continuă a epruvetelor cu un conţinut iniţial de umiditate variabil (U= 8%,

9%, 16%, 37%, 86%, 153%) la temperatura de -25ºC timp de o zi, urmată de dezgheţare în apă

rece (15°C).

Prin această abordare s-a urmărit stabilirea influenţei:

- duratei de expunere la temperatură negativă constantă (Testele I şi II);

- temperaturii de dezgheţare (Testul I);

- variaţiilor de temperatură de la valori negative la valori pozitive (precum în ciclul nocturn-

diurn)(Testul II);

- duratei de expunere la condiţii variabile de temperatură (Testul III vs. Testul II);

- umidităţii iniţiale a lemnului (Testul IV).

b) Analiza ESEM

Întrucât pe parcursul experimentelor, s-a demonstrat că viteza de îngheţare este un factor

de influenţă extrem de important, în cazul analizei ESEM, efectuată mai recent, s-a adăugat şi a

cincea condiţie de îngheţare şi anume:

● Testul V: îngheţare artificială lentă a epruvetelor cu acelaşi conţinut de umiditate (U=86%) la

temperatura de -25ºC timp de trei zile, viteza de scădere a temperaturii fiind de -1ºC/h, faţă

de cca. -10°C/h în cazul Testului I.

c) Analiza CT

S-au efectuat patru teste identice cu cele efectuate la ESEM. Succesiunea operaţiilor a

fost aceeaşi ca în cazul analizei SEM şi ESEM. Epruvetele au fost dezgheţate în condiţii de

laborator.

3.3 REZULTATE EXPERIMENTALE ŞI DISCUŢII

a) Rezultate SEM

Fig. 3.1 prezintă rezultatele observaţiilor SEM pentru epruveta control neîngheţată. Se

constată că proba martor nu a prezentat nici o fisură sau alte anomalii structurale.

20

a. b. c.

Fig.3.1 Imagini SEM (1000x) ale probei de molid neîngheţat:

a- secţiune transversală; b-secţiune radială; c-secţiune tangenţială.

Modificările cele mai grave s-au obţinut la testul III în condiţii naturale de

îngheţare/dezgheţare timp de 3 luni de iarnǎ, se observă că proba prezintă microfisuri lungi de

900 -1800μm rezultatele observaţiilor SEM sunt prezentate în Fig.3.2.

a. b. c.

Fig.3.2 Imagini SEM (500x, 1000x) ale epruvetei de molid îngheţatǎ şi dezgheţatǎ în

condiţii naturale timp de 3 luni dezgheţată în apă rece

a- secţiune transversală; b-secţiune radială; c-secţiune tangenţială.

b) Rezultate ESEM

Fig.3.3 prezintă rezultatele observaţiilor ESEM pentru epruveta martor neîngheţată. Se

constată că proba martor nu a prezentat fisuri sau deformaţii structurale.

21

Fig.3.3 Imagine ESEM (250x) a probei de molid neîngheţat.

Fig.3.4 prezintă rezultatele observaţiilor ESEM pentru epruveta îngheţată – dezgheţată în

condiţii naturale. Se constată că proba prezintă anomalii structurale şi se observă că în zona de

trecere de la lemnul timpuriu la cel târziu celulele sunt ondulate şi crăpate. Astfel, rezultatele

ESEM au validat rezultatele obţinute în cadrul testelor SEM.

Fig. 3.4 Imagine ESEM (140x) a probei de molid îngheţată – dezgheţată natural.

c) Rezultate CT

Fig. 3.5 prezintă rezultatele observaţiilor CT în structura lemnului în direcţia transversală

pentru epruveta neîngheţată. Se observă că proba control nu a prezentat fisuri sau modificări

structurale.

22

Fig.3.5 Imagine CT ale probei de molid neîngheţat.

Fig. 3.6 prezintă rezultatele observaţiilor CT în structura lemnului în direcţia transversală

pentru epruveta îngheţată-dezgheţată natural. Se observă că proba prezintă fisuri lungi 1,5 –

47mm. Se constată că, dauna este mai severă în acest caz, faţă de lemnul îngheţat continuu

artificial rapid.

Fig.3.6 Imagine CT a probei de molid îngheţat – dezgheţat natural.

Deşi lungimea microfisurilor determinate prin cele trei tehnici de analiză imagistică sunt

diferite (de aprox. 3 ori mai mari faţă de SEM), ceea ce se explică prin faptul că probele au fost

scanare în apropierea suprafeţei, evidenţiând astfel microfisurile obţinute în stratul superficial,

iar la CT scanarea se face în profunzime, permiţând evidenţierea tuturor microfisurilor apărute în

structură.

Ierarhia influenţei celor patru condiţii studiate rămâne aceeaşi: dauna cea mai mare a fost

produsă de îngheţare – dezgheţare naturală, urmată de îngheţare – dezgheţare ciclică artificială,

urmată de îngheţare lentă, iar îngheţarea rapidă a produs modificările cele mai mici.

23

În Fig.3.7 este prezentată ierarhia factorilor de influenţă asupra gravităţii modificării

structurale ale lemnului.

00,5

11,5

22,5

33,5

44,5

5

Durata de expunere la variaţii ciclice de temperatură

Viteza de îngheţare

Variaţii ciclice de temperatură

Fig.3.7. Ierarhia factorilor de influenţă asupra gravităţii modificării structurale.

3.4 CONCLUZII

Conform rezultatelor obţinute, scăderea bruscă a temperaturii pe timp de iarnă poate să

cauzeze deteriorarea cherestelei depozitate în aer liber. Scăderea bruscă a temperaturii la -25°C

produce microfisuri cu lungimi de 200 – 500μm în pereţii celulari, microfisuri mai grave, cu

lungimi de peste 800-1500μm, apar în cazul variaţiilor mari de temperatură.

Expunerea lemnului la condiţii naturale de îngheţare-dezgheţare a cauzat cea mai

importantă deteriorare a integrităţii structurale (microfisuri lungi între 900 -1800μm), cauzele

cele mai probabile sunt: îngheţarea lentă (care produce cristale de mărime mai mare decât

îngheţarea rapidă) şi varaţia ciclică a temperaturii, care produce reducerea elasticităţii

membranelor celulare. Microfisurile au fost localizate în zona de trecere din lemnul timpuriu în

lemnul târziu, în lamela mijlocie unde conţinutul de lignină este mai mare (70% la molid – după

Filipovici 1964), astfel se constată că lignina la temperaturi negative rezistă mai puţin, presiunea

produsă de umflarea în volum a apei, conduce la o deformare plastică a ligninei. Din păcate până

în prezent nu s-a găsit o sursă bibliografică care abordează acest subiect de influenţa temperaturii

negative asupra compuşilor chimici principali ai lemnului, cu deosebire la lignină.

Rezultatele obţinute la testele CT efectuate pe probe de lemn, au validat rezultatele

obţinute la teste SEM şi ESEM, şi prin a treia metodă s-a observat că îngheţarea afectează

integritatea structurii lemnului, şi determină fisurarea lemnului.

Deşi lungimea microfisurilor determinate prin diferite metode imagistice sunt diferite,

ierarhia influenţei condiţiilor se îngheţare s-a păstrat.

Referitor la influenţa condiţiilor de îngheţare, dauna nu este influenţată de durata de

menţinere a temperaturii negative, dar este puternic influenţată de variaţiile de temperatură între

24

zi si noapte, prin reducerea elasticităţii membranelor celulare, care devin astfel mai casante şi

prezintă risc de fisurare mai mare.

Viteza de îngheţare este un factor determinant, îngheţarea lentă produce daune mai mari,

decât o scădere mai bruscă a temperaturii.

Prezintă pericol de fisurare numai piesele în stare verde, cu un conţinut de umiditate

iniţială ridicată înainte de îngheţare.

CAPITOLUL 4.

CERCETĂRI EXPERIMENTALE PRIVIND INFLUENŢA ÎNGHEŢĂRII APEI ÎN

LEMN ASUPRA PROPRIETĂŢILOR FIZICE ŞI MECANICE ALE LEMNULUI DE

MOLID

4.1 OBIECTIVUL CERCETĂRII

Obiectivul acestei cercetări experimentale a constat în determinarea comparativă a

principalelor proprietăţi fizice (densitate, umflare, contragere şi difuzivitate) şi mecanice

(rezistenţa la tracţiune perpendicular pe fibre în, rezistenţa la compresiune paralelă cu fibrele,

rezistenţa la încovoiere statică şi modulul de elasticitate la încovoiere statică, rezistenţa la

forfecare longitudinală paralelă în direcţia radială şi tangenţială, duritatea Janka în cele trei

direcţii, rezistenţa la smulgerea cuielor în cele trei direcţii) ale lemnului de molid (Picea Abies

L.) pentru construcţii, uscat natural şi artificial din stare îngheţată şi respectiv neîngheţată. S-au

urmărit în principal:

- influenţa condiţiilor de îngheţare (temperatura de îngheţare, durata de îngheţare,

viteza de scădere a temperaturii) asupra proprietăţilor fizico-mecanice ale lemnului;

- influenţa variaţiilor ciclice de temperatură asupra proprietăţilor fizico-mecanice ale

lemnului;

- influenţa duratei de expunere la variaţii ciclice de temperatură.

În acest scop, piesele de cherestea (în stare verde) au fost supuse la 4 condiţii diferite de

îngheţare:

- Testul I: îngheţare continuă artificială rapidă la temperatura de -25ºC timp de o

săptămână, urmată de uscare artificială cu regim stabilit;

- Testul II: expunere în condiţii naturale (îngheţare – dezgheţare ciclică naturală),

timp de 3 luni de iarnă în Braşov, urmată de uscare naturală;

- Testul III: îngheţare-dezgheţare ciclică artificială la temperatura de -25ºC timp de

12 ore urmată de dezgheţare la +10 ºC timp de 12 ore, durata tratamentului fiind o

săptămână, urmată de uscare artificială cu regim stabilit

25

- Testul IV: îngheţare artificială lentă la temperatura de -25ºC timp de o săptămână,

urmată de uscare artificială cu regim stabilit;


Pentru îndeplinirea obiectivului propus, s-a efectuat în primul rând îngheţarea

epruvetelor în diferite condiţii, urmată de uscare şi apoi de testele impuse prin standardele în

vigoare pentru determinarea comparativă a fiecărei proprietăţi. Ulterior, datele au fost prelucrate

statistic pentru evidenţierea unor concluzii clare.

4.2.1. Material

Materialul lemnos utilizat în cadrul prezentei cercetări a constat în piese de molid (Picea

abies L.), cu dimensiuni de 500x80x35mm, respectiv cu dimensiuni de 500x80x65mm, în

funcţie de grosimea epruvetelor pentru diferite încercări.

4.2.2. Aparatură

Cercetarea experimentală a presupus operaţii de îngheţare artificială, dezgheţare

controlatǎ, uscare artificială, condiţionare, toate aceste operaţii au fost efectuate cu ajutorul

camerei climatice Feutron, precum şi încercări fizico – mecanice cu maşina de încercări

mecanice ZWICK–model BT1- FB050TN.D30 şi cu maşina de tracţiune tip FMPW-1000.


Debitarea pieselor de probă din fiecare buştean, a fost efectuată conform unei scheme de

debitare (Fig. 4.1) stabilită astfel încât să fie posibilă scoaterea a cât mai multe piese debitate

strict radial, din zona de înălţime de peste 1,30 m de la sol.

Piesele (I – VII) s-au debitat în piese de probă de 0,5 m lungime (pentru a putea fi

introduse în camera climatică) şi s-au notat toate piesele corespunzător poziţiei în cadrul

secţiunii transversale a buşteanului.

Fig.4.1 Schema de debitare a buşteanului.

26

Piesele notate cu „I” au fost îngheţate în camera climatică FEUTRON sau în aer liber în

condiţiile impuse la fiecare test; cealaltă jumătate de piese provenite din acelaşi buştean şi notate

cu „N” s-au păstrat neîngheţate.

În cazul îngheţării naturale, piesele de lemn au fost expuse în aer liber, sub şopron în

perioada 13.decembrie 2010 – 13 martie 2011 (3 luni de iarnă).

În conformitate cu condiţiile climatice locale monitorizate zilnic (Fig.4.2), aceste piese au

suferit îngheţare – dezgheţare ciclică naturală şi uscare. Aşa cum se prezintă în Fig.4.2, cea mai

scăzută temperatură în acest interval a atins -15°C iar în medie temperatura a fost -4,5°.

Diferenţa maximă între zi şi noapte a fost 16°C şi în medie 6°C. Fig. 4.3 prezintă variaţia

câmpului de temperaturii aerului pe 24 ore (din data de 05.02.2011

(http://www.meteoprog.ro/ro/fwarchive/Brashov/).

Conform variaţiei temperaturii din acest interval, viteza de îngheţare medie a fost de -

1°C/h (îngheţare lentă), iar cea de dezgheţare 1°C/h.

-18

-15

-12

-9

-6

-3

0

3

6

9

13.decembrie.2010 - 13.martie.2011

Tem

pera

tura

aeru

lui,

oC

Fig.4.2 Variaţia temperaturii în cele trei luni de expunere a pieselor în er liber.

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

Ora

Tem

pera

tura

aeru

lui,

oC

Fig.4.3 Variaţia temperaturii într-un interval oarecare de 24 ore.

Regimul de uscare aplicat în cazul testelor de uscare artificială (I, III, IV) este prezentat

în Tab.4.1.

http://www.meteoprog.ro/ro/fwarchive/Brashov/

27

Tab.4.1

Temperatura,

t °C

Umiditatea

relativă a

aerului, φ %

Durata de

expunere, h

Test I

(Ui=158%,

Uf=12%)

Durata de

expunere, h

Test III

(Ui=74%,

Uf=12%)

Durata de

expunere, h

Test IV

(Ui=159%,

Uf=12%)

+50 80 8 8 8

+50 75 62 38 62

+50 70 27 - 27

+60 70 21 21 21

+60 60 71 58 71

+20 55 99 99 99

Determinarea proprietăţilor fizico – mecanice comparative ale lemnului de molid a fost

realizată conform standardelor în vigoare, şi anume:

- determinarea densităţii conform STAS 84-87;

- determinarea umflării conform STAS 85/ 1 – 91;

- determinarea contragerii conform STAS 85/ 2 – 91;

- determinarea difuzivităţii pe baza EN ISO 12572:2001;

- determinarea rezistenţei la încovoiere statică conform SR ISO 3133:2008;

- determinarea modulului de elasticitate la încovoiere statică conform SR ISO 3349:2008;

- determinarea rezistenţei la compresiune paralelă cu fibrele conform STAS 86/1-87;

-determinarea rezistenţei la tracţiune perpendiculară pe fibre conform SR ISO 3346:2008;

- determinarea rezistenţei la forfecare longitudinală paralelă conform SR ISO 3347:2008;

- determinarea rezistenţei la smulgerea cuielor conform ASTM-D 1761–88-1995;

- determinarea durităţii prin metoda Janka conform SR ISO 3350:2008.

4.2.4 Prelucrarea statistică a datelor experimentale

Prelucrarea statistică a datelor experimentale obţinute în cadrul acestei cercetări s-a

realizat cu Programul de prelucrare statistica a datelor experimentale monofactoriale (Laurenzi

2011), care permite realizarea următoarelor operaţii importante :

- stabilirea numărului de probe;

- generarea planului de experimentare;

- salvarea planului de experimentare;

28

- introducerea datelor măsurate;

- salvarea datelor măsurate;

- deschiderea fişierelor cu date salvate;

- identificarea datelor afectate de erori aberante (testul Chauvenet);

- verificarea caracterului aleator (testul Young);

- verificarea normalităţii repartiţiei de date (testul Hi-pătrat, testul Massey şi testul

Shapiro-Wilk);

- calculul principalilor parametrii statistici;

- exportul datelor experimentale în Excel sau în alte programe de prelucrare statistică a

datelor.

După stabilirea normalităţii repartiţiei valorilor, datele experimentale obţinute în cadrul

acestei cercetări au fost prelucrate cu Testul ’’t’’ (Petersen 1991), care arată dacă între cele două

medii există o diferenţă semnificativă, la un nivel de încredere de 95%.

4.3. REZULTATE EXPERIMENTALE ŞI DISCUŢII

4.3.1. Proprietăţi fizice

4.3.1.1. Densitatea lemnului în stare anhidră

Fig.4.4 ilustrează modificările (reduceri sau majorări) înregistrate la această proprietate

pentru lemnul îngheţat în diferite condiţii faţă de cel neîngheţat.

-1,46

-21,46

-10,24

-16,09

-25

-20

-15

-10

-5

0

Densitatea anhidră

Mo

dif

icare

pro

pri

eta

te,

%

Lemn îngheţat rapid Lemn îngheţat natural

Lemn îngheţat-dezgheţat ciclic Lemn îngheţat lent

Fig.4.4 Modificarea procentuală a densităţii în stare anhidră a lemnului îngheţat în diferite

condiţii faţă de cel neîngheţat.

Se observă că, masa volumică în stare anhidră a suferit o reducere semnificativă în toate

cazurile de îngheţare mai puţin cea rapidă. Valoarea maximă de reducere a fost înregistrată în

cazul lemnului îngheţat-dezgheţat natural, unde a scăzut cu 21%.

29

4.3.1.2. Umflarea

Fig.4.5 ilustrează modificările (reduceri sau majorări) înregistrate pentru umflarea totală

radială a lemnului îngheţat în diferite condiţii faţă de cel neîngheţat.

-10,95

-31,44

-27,21 -27,21

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

Umflarea totală radială

Mo

dif

icare

pro

pri

eta

te, %

Lemn îngheţat artificial rapid Lemn îngheţat-dezgheţat natural

Lemn îngheţat-dezgheţat artificial Lemn îngheţat artificial lent

Fig.4.5 Modificarea procentuală a coeficientului de umflare totală radială a lemnului

îngheţat în diferite condiţii faţă de cel neîngheţat.

Toţi coeficienţii de umflare totale au fost afectaţi semnificativ prin îngheţare, modificările

maxime s-au produs în direcţia radială la lemnul îngheţat-dezgheţat natural, unde valoarea a

scăzut cu 31%.

4.3.1.3. Contragerea

Fig.4.6 ilustrează modificările (reduceri sau majorări) înregistrate pentru contragerea

totală radială a lemnului îngheţat în diferite condiţii faţă de cel neîngheţat.

-10,46

-30,3-26,44

-36,32-40

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

Contragerea totală radială

Mo

do

ficare

pro

pri

eta

te, %

Lemn îngheţat artificial rapid Lemn îngheţat-dezgheţat natural

Lemn îngheţat-dezgheţat ciclic artificial Lemn îngheţat artificial lent

Fig.4.6 Modificarea procentuală a coeficientului de contragere totală radială a lemnului


30

Coeficienţii de contragere totale s-au redus vizibil, modificările maxime s-au produs în

direcţia radială la lemnul îngheţat artificial lent, unde valoarea a scăzut cu 36%.

4.3.1.4. Anizotropia contragerii



16,73

23,0825,17

32,32

0

5

10

15

20

25

30

35

Coeficientul de anizotropie

Mo

dif

icare

pro

pri

eta

te, %

Lemn îngheţat rapid Lemn îngheţat natural

Lemn îngheţat-dezgheţat ciclic Lemn îngheţat lent

Fig.4.7 Modificarea procentuală a coeficientului de anizotropie la contragere a lemnului


Stabilitatea dimensională a lemnului a fost influenţată semnificativ prin îngheţare,

coeficientul de anizotropie a contragerii a crescut mult faţă de lemnul neîngheţat, cea mai mare

valoare a fost înregistrată la lemnul îngheţat artificial lent, unde a crescut cu 32%.

4.3.1.5. Difuzivitatea



3,621,1

3,15 4,06

20,31

7,68

22,25

15,74

25,3621,6

33,57 33,24

0

5

10

15

20

25

30

35

40

Rad.20 Tg.20 Rad.40 Tg.40

Coeficientul de difuzivitate

Mo

dif

icare

pro

pri

eta

te, %

Lemn îngheţat rapid Lemn îngheţat natural Lemn îngheţat lent

Fig.4.8 Modificarea procentuală a coeficientului de difuzivitate a lemnului îngheţat în

diferite condiţii faţă de cel neîngheţat, şi supus testului de difuzivitate la t= 20°C respectiv

40°C.

31

Se observă că, prin îngheţare valoarea coeficientului de difuzivitate a crescut faţă de

valorile obţinute la lemul neîngheţat. Cele mai vizibile modificări s-au înregistrat la temperatura

de 40°C, şi umiditate relativă a aerului de 35%, în direcţia radială în cazul îngheţării lente

artificiale, la care valoarea a fost mai mare cu 34%.

4.3.2. Proprietăţi mecanice

4.3.2.1. Rezistenţa la încovoiere statică

În urma îngheţării valoarea acestei proprietăţi a scăzut semnificativ, reducerea cea mai

mare faţă de lemnul neîngheţat a fost înregistrată la lemnul îngheţat-dezgheţat natural, unde

valoarea a scăzut cu 24%.

4.3.2.2. Modul de elasticitate la încovoiere statică

Îngheţarea a avut o influenţă semnificativă asupra acestei proprietate, s-a redus vizibil,

reducerea cea mai mare a fost obţinută în cazul lemnul îngheţat-dezgheţat natural, unde valoarea

a scăzut cu 37%.

4.3.2.3. Rezistenţa la tracţiune perpendicular pe fibre

Îngheţarea-dezgheţarea ciclică artificială a avut cea mai influenţă asupra acestei

proprietate, faţă de lemnul neîngheţat valoarea a scăzut cu 18% în direcţia radială şi cu 14% în

direcţia tangenţială.

4.3.2.4. Rezistenţa la compresiune paralelă cu fibrele

Îngheţarea rapidă nu a produs modificări semnificative la această rezistenţă, în rest toate

condiţiile de îngheţare şi dezgheţare au determinat o scădere gravă, reducerea cea mai mare a

fost înregistrată la lemnul îngheţat-dezgheţat natural, unde valoarea a scăzut cu 37%.

4.3.2.5. Rezistenţa la forfecare longitudinală paralelă cu fibrele

Îngheţarea lentă a cauzat o reducere semnificativă, faţă de lemnul neîngheţat s-au obţinut

reduceri cu 14% în direcţia radială şi cu 18% în direcţia tangenţială.

4.3.2.6. Duritatea prin metoda Janka

Duritatea lemnului care a suferit îngheţare s-a redus semnificativ, faţă de lemnul

neîngheţat. Îngheţarea lentă a produs cele mai mari reduceri, unde valoarea a scăzut cu 18% în

direcţia radială, cu 17% în direcţia tangenţială şi cu 30% în direcţia transversală.

32

4.3.2.7. Rezistenţa la smulgerea cuielor

Această rezistenţă a fost mai mult afectată în direcţia radială, cea mai mare modificare a

fost obţinută în urma îngheţării-dezgheţării naturale, unde valoarea a scăzut cu 20%.

Fig.4.9 – 4.12 ilustrează modificările (reduceri sau majorări) înregistrate la proprietăţile

mecanice selectate la lemnul îngheţat în diferite condiţii (Testele I - IV) faţă de cel neîngheţat.

Fig.4.9 Modificarea procentuală a proprietăţilor mecanice selectate ale lemnului de molid îngheţat

artificial rapid (la -25°C cu -10°C/h) faţă de cel neîngheţat (Test I).

Fig.4.10 Modificarea procentuală a proprietăţilor mecanice selectate ale lemnului de molid

îngheţat-dezgheţat natural faţă de cel neîngheţat (Test II).


–dezgheţat ciclic artificial faţă de cel neîngheţat (Test III).

33


artificial lent (la -25°C cu -1°C/h) faţă de cel neîngheţat (Test IV).

4.4 INTERPRETAREA REZULTATELOR

Comparând rezultatele obţinute experimental la epruvetele martor, neîngheţate şi apoi

uscate artificial cu cele indicate de literatura de specialitate (Wagenführ 2000; Wagenführ &

Scholz 2007) pentru lemnul de molid, s-a constatat că valorile medii obţinute experimental

pentru toate proprietăţile selectate se încadrează în intervalele date.

În Fig.4.13 se prezintă ponderea numărului de proprietăţi semnificativ afectate de diferite

condiţii de îngheţare-dezgheţare.

33

80 78

90

0

20

40

60

80

100

Ponderea semnificaţiei, %

Îngheţare rapidă Îngheţare-dezgheţare naturală

Îngheţare-dezgheţare ciclică artificială Îngheţare lentă

Fig. 4.13 Ponderea semnificaţiei modificărilor induse de diferite condiţii de îngheţare

asupra proprietăţilor lemnului de molid.

4.5 CONCLUZII

Cercetarea efectuată a relevat faptul că îngheţarea apei în lemn afectează proprietăţile

fizice şi mecanice ale lemnului, modificările cele mai vizibile fiind înregistrate în cazul

menţinerii îndelungate a cherestelei în aer liber, expusă variaţiilor ciclice (diurn-nocturn) de

temperatură specific anotimpului rece în zone de temperat şi în cazul îngheţării lente (cu -1°C/h).

Prin analiza rezultatelor obţinute la proprietăţi fizice şi la cele mecanice s-a constatat că

acestea sunt mai puţin afectate de expunerea continuă la o temperatură negativă şi mult mai mult

34

influenţate de variaţiile de temperatură, respectiv de trecerea de la valori negative la valori

pozitive şi invers.

Factorul de influenţă cel mai important îl constituie variaţia ciclică de temperatură şi

viteza de îngheţare.

Prin urmare este evident efectul major al obosirii membranei celulare supusă la variaţii

ciclice de temperatură, urmată ca pondere de durată de expunere la variaţii ciclice, urmată de

viteza de îngheţare şi doar în final valoarea temperaturii negative (dacă ne referim la temperaturi

reale până în -40°C).

În urma depozitării în şoproane deschise a cherestelei proaspăt debitate (cu un conţinut

de umiditate ridicat), destinată construcţiilor, scade umiditatea lemnului cu aproximativ 5% după

un ciclu de îngheţare – dezgheţare (Câmpean ş.a. 2007, 2008, 2009), apare fenomenul de

cementare, motiv pentru care trebuie uscat cu umezire abundentă în faza de încălzire iniţială,

sunt afectate puternic properietăţile fizico – mecanice ale lemnului, astfel: stabilitatea scade cu

23% conducând un joc mai mare al lemnului, rezistenţa la compresiune paralelă cu fibrele scade

cu 36%, şi modulul de elasticitate la încovoiere statică scade cu 37%, faţă de lemnul neîngheţat.

În comparaţie cu această situaţie atunci când lemnul este uscat după o perioadă foarte

scurtă de ger (fără a suferi îngheţare – degheţare ciclică repetată), afectarea stabilităţii şi

rezistenţelor este mai mică, modulul de elasticitate la încovoiere statică a scăzut cu 24% şi

rezistenţa la compresiune a scăzut cu 32%.

CAPITOLUL 5.

CERCETĂRI TEORETICE ŞI EXPERIMENTALE PRIVIND INFLUENŢA

ÎNGHEŢĂRII APEI ÎN LEMN ASUPRA COMPORTAMENTULUI LEMNULUI DE

MOLID LA USCARE

5.1 OBIECTIVELE CERCETĂRII

Prezenta cercetare s-a axat pe două obiective principale:

● urmărirea evoluţiei câmpului de temperatură pe parcursul unui proces de îngheţare şi de

dezgeţare în funcţie de viteza de îngheţare şi temperatura de dezgheţare;

● stabilirea influenţei îngheţării apei în lemn asupra duratei de uscare şi asupra calităţii lemnului

uscat, respectiv stabilirea în ce măsură tensiunile acumulate de lemn în timpul îngheţării şi

dezgheţării afectează cantitativ şi calitativ procesul de uscare.


5.2.1. Material

Materialul lemnos utilizat în cadrul prezentei cercetări a constat în piese de molid (Picea

abies L.) cu dimensiuni de 2000x150x24mm.

35

5.2.2. Aparatură

Prezenta cercetare experimentală a presupus operaţii de îngheţare, dezgheţare controlată

şi uscare artificială. Îngheţarea - dezgheţarea probelor s-a efectuat în camera climatică tip

FEUTRON-KPK 200, pentru măsurarea temperaturii în centrul piesei în timpul îngheţării şi

dezgheţării s-au folosit senzori digitali de temperatură 1-Wire tip DS18S20, iar procesul de

uscare s-a efectuat în camera de uscare SEBA SDW tip PRO-DRY.

5.2.3. Metoda cercetării teoretice

a. Studiu privind evoluţia câmpului de temperatură în lemn în timpul proceselor de îngheţare-

dezgheţare

În studiul teoretic privind evoluţia câmpului de temperatură în centrul piesei, în funcţie

de temperatura mediului, specia şi dimensiunile materialului, a efectuat calculul duratei de

dezgheţare conform formulelor existente în literatura de specialitate (Marinescu 1980).

b. Testele de uscare

Referitor la studiul teoretic privind uscarea lemnul, s-a stabilirea metodologia

experimentală de uscare a şarjelor de cherestea, pe baza principiilor s-a efectuat elaborarea

regimurilor raţionale de uscare.


a. Studiu privind evoluţia câmpului de temperatură în lemn în timpul proceselor de îngheţare-

dezgheţare

Au fost efectuate în total şase teste de îngheţare pe piese de lemn umede cu un conţinut

de umiditate iniţială de 82%, prin combinarea a 2 condiţii de îngheţare (cu viteze de îngheţare

diferite) cu trei condiţii de dezgheţare (la +5°C, la +30°C şi la +50°C), astfel s-au trasat curbele

de îngheţare şi de dezheţare.

b. Testele de uscare

S-au efectuat două teste de uscare, fiecare şarjă cuprinzând atât piese de cherestea îngheţate,

cât şi neîngheţate. Prin această abordare s-a urmărit comparativ dinamica şi calitatea uscării celor

două sortimente. Al doilea test fost efectuat cu acelaşi regim de uscare (Tab. 5.1) ca şi în cazul

primulului test de uscare, pentru a verifica validitatea rezultatelor obţinute la primul test.

36

Tab.5.1

Faza Temperatura,

°C

Umiditatea

de echilibru,

%

Durata

Încâlzire iniţială

(şi dezgheţare) 50 15 2h

Uscare propriu-

zisă

50 15 Până la atingerea în medie a unui

conţinut de umiditate de 30%

60 13 U=30 – 20%

52 10 U=20 – 15%

55 7 U=15 – 10%

Condiţionare 55 10 10h

Răcire 20 - 2h

5.3. REZULTATE TEORETICE ŞI EXPERIMENTALE PRIVIND EVOLUŢIA

CÂMPULUI DE TEMPERATURĂ ÎN LEMN ÎN TIMPUL PROCESELOR DE

ÎNGHEŢARE ŞI DEZGHEŢARE. DISCUŢII

5.3.1. Rezultate privind durata teoretică de dezgheţare a lemnului de molid

S-a efectuat un calcul teoretic al duratei de dezgheţare a lemnului îngheţat la temperatura

de -25°C, cu umidităţile iniţiale ale lemnului de 80%, 70%, 60%, 50%, 40%, 30%, şi la

temperaturi de dezgheţare de +5°C, +30°C şi +50°C. Pe baza valorilor obţinute teoretic la durata

de dezgheţare, s-au trasat curbele teoretice de dezgheţare a lemnului de molid în funcţie de

umiditatea lemnului şi de temperatura mediului de dezgheţare (Fig.5.1).

0102030405060708090

100110120130140

30 40 50 60 70 80

Conţinutul de umiditate, %

Du

rata

de d

ezg

heţa

re,

min

+5°C +30°C +50°C

Fig.5.1 Durata de dezgheţare a unui sortiment de lemn cu grosimea de 24mm în

funcţie de temperatura de dezgheţare şi umiditatea iniţială.

37

5.3.2. Rezultate experimentale privind dinamica înghţării şi dezgheţării lemnului de molid

Rezultatele obţinute în urma celor şase teste sunt sintetizate în Tab.5.2.

Tab.5.2

Tratament Durata

de

îngheţar

e

min

Viteza de

îngheţare

°C/h

Timpul de

trecere de

la 0°C la -

1°C, min

Durata de

dezgheţare

min

Viteza de

dezgheţare

°C/min

Îngheţare rapidă şi

dezgheţare la +5°C

200 7.8 50 50 0.52

Îngheţare lentă şi

dezgheţare la +5°C

1415 1.1 205 60 0.43


dezgheţare la

+30°C

215 7.2 65 35 0.74


dezgheţare la

+30°C

1420 1 225 40 0.65


dezgheţare la

+50°C

200 7.8 50 30 0.86


dezgheţare la

+50°C

1410 1.1 215 35 0.74

5.4 REZULTATE TEORETICE ŞI EXPERIMENTALE PRIVIND DURATA USCĂRII,

CALITATEA USCĂRII ŞI CONSUMUL DE ENERGIE LA USCAREA CHERESTELEI

DIN STARE ÎNGHEŢATĂ COMPARATIV CU CEA USCATĂ DIN STARE

NEÎNGHEŢATĂ

Testul I.

Fig. 5.2- 5.4 prezintă diagrama de uscare, curbele de scădere a conţinutului de umiditate

pentru probe martor şi valorile de temperatură în interiorul probelor de lemn.

Media duratelor de uscare a celor trei sortimente de lemn supuse monitorizării este

prezentată în Tab.5.3.

38

0

10

20

30

40

50

60

70

2 13 17 26 37 44 50 61 69 76 89 97 109

118

125

Timpul, h

T,

oC

,

Um

ed

, U

ech

, %

Temperatura Umed Uech

Fig.5.2 Diagrama de uscare înregistrată la sarja I.

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

2 13 17 26 37 44 50 61 69 76 89 97 109

118

125

Timpul, h

U, %

Lemn neîngheţat

Lemn îngheţat natural

Lemn îngheţat artificial lent

Fig.5.3 Scăderea conţinutului de umiditate.

-30

-20

-10

0

10

20

30

40

50

60

00,

5 11,

5 2 13 17 26 37 44 50 61 69 76 89 97 109

118

125

Timpul, h

Tem

pera

tura

, oC

Lemn neîngheţat Lemn îngheţat natural Lemn îngheţat artificial lent

Fig.5.4 Temperatura în interiorul lemnului.

Tab.5.3

Sortiment Umiditatea

iniţială

Ui, %

Temperatura

iniţială

T0, °C

Durata de uscare

, h

Lemn neîngheţat 43.2 10 115

Lemn îngheţat natural (după 3 luni

de îngheţare-dezgheţare naturală) 43.6 -10 125


(cu o viteză de -1ºC/h până la -

25°C, apoi menţinut la această

temperatură timp de 3 zile)

43.4 -20 135

39

Se observă, că durata de uscare a fost influenţată semnifcativ prin îngheţare, ea fiind cu

8% în cazul îngheţării naturale şi cu 15% în cazul îngheţării lente, faţă de cea a pieselor

neîngheţate.

În urma evaluării calităţii uscării a rezultat că, distribuţia uniformităţii în cadrul piesei a

fost afectată prin îngheţare, piesele care au suferit îngheţare au prezentat o distribuţie mai

neuniformă, faţă de piesele neîngheţate.

Testul II.

Fig.5.5 şi Fig.5.6 prezintă diagrama de uscare şi curbele de scădere a conţinutului de

umiditate înregistrate la probe de lemn monitorizate. Media duratelor de uscare a celor două

sortimente de lemn supuse monitorizării sunt prezentate în Tab.5.4.

0102030405060708090

0 24,

75 7,5

10,5 18

22,5

25,5 29

32,2

43,5

48,5 54

59,5 71

73,5

74,5 79

Timpul, h

T,

oC

,

Uech

, U

med

, %

Temperatura Umiditatea de echilibru Umiditatea medie

Fig.5.5 Diagrama de uscare înregistrată la şarja II.

0102030405060708090

100

0 24,

75 7,5

10,5 18

22,5

25,5 29

32,2

43,5

48,5 54

59,5 71

73,5

74,5 79

Timpul, h

U, %

Lemn neinghetat Lemn inghetat artificial lent

Fig.5.6 Scăderea conţinutului de umiditate.

* a patra piesă martor îngheţată a dat erori de măsurare, motiv pentru care a fost exclusă.

40

Tab.5.4

Sortiment Umiditatea

iniţială, %

Temperatura

iniţială

T0, °C

Durata de uscare

, h

Lemn neîngheţat 81 20 60


(cu o viteză de -1ºC/h până la -

25°C, apoi menţinut la această

temperatură timp de 3 zile)

77 -20 74

Se observă, că şi în cazul testului II de uscare, durata de uscare a fost influenţată

semnifcativ prin îngheţare, ea fiind cu 19% faţă de cea a pieselor neîngheţate.

În urma evaluării calităţii uscării aceaşi probleme au fost constatate ca şi în cazul

primului test de uscare, şi anume neuniformitatea distribuţiei umidităţii în cadrul pieselor, care

au fost îngheţate iniţial.

Pe baza rezultatelor obţinute în cadrul experimentelor de uscare comparativă a lemnului,

a reieşit că îmbunătăţirea regimului de uscare ar fi justificată în cazul cherestelei cu umiditate

iniţială ridicată, pentru reducerea diferenţelor de umiditate în cuprinsul piesei şi pentru

detensionarea lemnului după uscare. Pentru aceasta, există trei direcţii posibile;

- uscarea cu umezire abundentă în faza de încălzire iniţială;

- reducerea temperaturii în faza de încălzire;

- prelungirea duratei de condiţionare, care constituie principala modalitate de uniformizare a

umidităţii finale în stivă şi în cuprinsul pieselor.

S-a efectuat un calcul comparativ al consumului de energie în timpul uscării pentru

lemnul îngheţat faţă de cel neîngheţat, în patru variante: pentru un conţinut de umiditate de 40%

şi 80%, pentru o temperatură încălzire de 50°C şi respectiv 30°C.

În urma rezultatelor se observă că, cantitatea de energie consumată în timpul uscării este

aproape dublă pentru lemnul cu umiditate iniţială de 80% faţă de lemnul are umiditatea de 40%,

astfel dacă se face zvântarea, depozitarea lemnului în şoproane deschise până ce at inge în jur de

40% se reduce consumul de energie la jumătate şi se reduce şi se reduce şi neuniformitatea

umidităţii finale în cuprinsul piesei.

Se asemenea s-a observat că prin reducerea temperaturii consumul pentru încălzirea

lemnului şi camerei de uscare scade, iar consumul de energie pentru acoperirea pierderilor prin

elementele constructive creşte nesemnificativ, asfel şi prin din nou se justifică aplicarea

temperaturii de 30°C în faza de încălzire şi dezgheţare, care contribuie astfel şi la o calitate mai

bună a uscării lemnului.

41

5.5 CONCLUZII

Studiul privind evoluţia câmpului de temperatură în lemn în timpul proceselor de

îngheţare – dezgheţare precum şi uscarea comparativă a lemnului de molid îngheţat şi

neîngheţat, arată că durata de dezgheţare este influenţată semnificativ de viteza medie de

îngheţare. Durata de dezgheţare a rezultat o prelungire cu 13-17% în cazul pieselor îngheţate

lent faţă de cele îngheţate rapid, iar viteza medie de dezgheţare la lemnul îngheţat rapid a fost

mai mare cu 12-17% în funcţie de temperatura de dezgheţare.

Comparând valorile obţinute experimental cu cele obţinute pe cale teoretică, s-a observat

că practic durata de dezgheţare este mai lungă cu 49% în cazul îngheţării rapide, şi cu 55% în

cazul îngheţării lente, la temperatura de dezgheţare de +30°C, iar la temperatura de dezheţare de

+50°C cu 63%, respectiv cu 69%.

Durata de uscare a lemnului este puternic influenţată de îngheţare. Astfel, durata de

uscare este mai mare cu 15% în cazul uscării lemnului îngheţat şi necesită până la cu 25% mai

multă energie decât uscarea din stare neîngheţată.

Calitatea uscării este puţin afectată de îngheţare, distribuţia umidităţii în cuprinsul piesei

devine mai neuniformă prin îngheţare şi apare fenomenul de cementare la nivel moderat şi sever.

Pentru aceasta se justifică aplicarea unei temperaturi mai scăzute (30°C) şi umezirea

abundentă în faza de încălzire, precum şi prelungirea duratei de condiţionare la sfârşitul uscării.

Consumul de energie la uscare a lemnului între lemnul îngheţat şi neîngheţat este mai

mare cu cca. 3800 kWh pentru un lot de cherestea de 50m3.

CAPITOLUL 6.

CONCLUZII. CONTRIBUŢII ORIGINALE. DIRECŢII DE VALORIFICARE A

REZULTATELOR

Obiectivul principal al prezentei teze de doctorat l-a constituit efectuarea unor cercetări

experimentale privind studiul comportamentului sistemului lemn-umiditate în timpul proceselor

de îngheţare – dezgheţare, prin: evaluarea influenţei îngheţării/dezgheţării apei în lemn asupra

integrităţii structurale a lemnului de molid, studiu asupra a diferiţi factori asupra proprietăţilor

fizice şi mecanice ale lemnului de molid, studiu asupra dinamiciii evoluţiei câmpului de

temperatură în interiorul lemnului în cadrul proceselor de îngheţare/dezgheţare şi analiza

comportamentului lemnului de molid îngheţat la uscare, inclusiv a implicaţiilor economice.

Rezultatele cercetărilor experimentale obţinute, se înscriu la sfera preocupărilor privind

îmbunătăţirea procesului de uscare, aceste date îmbogăţesc literatura de specialitate aducând noi

informaţii pe linia cunoştinţelor despre materialului lemn cu privire la influenţa temperaturii

42

negative, a vitezei de îngheţare, a duratei de expunere la temperaturi negative, a temperaturii şi

vitezei de dezgheţare, a variaţiilor ciclice de temperatură asupra principalelor proprietăţi fizico-

mecanice ale lemnului de molid care a suferit îngheţare, şi asupra duratei şi calităţii uscării

lemnului de molid în condiţii de iarnă. Aceste rezultate au permis formularea unor recomandări

importante, fundamentate ştiinţific cu privire uscarea lemnului de răşinoase (molid) pe timp de

iarnă.

● Cercetările experimentale privind modificările care au apărut la nivel microscopic în

structura lemnului de molid în diferite condiţii de îngheţare şi dezgheţare, au arătat că scăderea

temperaturii la -25°C în lemn cu umiditate ridicată poate cauza microfisuri cu lungimi de 200 –

500μm în pereţii celulari în zona de trecere din lemnul timpuriu în lemnul târziu în lamela

mijlocie, pot apărea şi mai grave cu lungimi de peste 800-1500μm, în cazul variaţiilor mari de

temperatură.

Cea mai semnificativă deteriorare în structură a fost obţinută de expunere a lemnului la

condiţii naturale de îngheţare-dezgheţare, aceasta poate fi pusă pe seama îngheţării lente

(producerea cristalelor mai mari de gheaţă) şi varaţiei ciclice a temperaturii şi obosirea pereţilor

celulari.

Lungimea microfisurilor determinate prin cele trei metode de analiză imagistică sunt

diferite, dar nivelul influenţei celor patru condiţii asupra producerii microfisurilor s-a păstrat, şi

anume dauna cea mai serveră s-a obţinut la îngheţare – dezgheţare naturală, urmată de îngheţare

dezgheţare ciclică artificială, urmată de îngheţare lentă, iar îngheţarea rapidă a produs cele mai

mici daune.

● Cercetările experimentale privind influenţa îngheţării apei în lemn asupra proprietăţilor

fizice şi mecanice ale lemnului de molid, a rezultat că îngheţarea apei în lemn afectează

proprietăţile fizice şi mecanice ale lemnului, cele mai vizibile modificări au fost în cazul

îngheţării – dezgheţării naturale a lemnului şi în cazul îngheţării lente (cu -1°C/h). Dintre

proprietăţile fizice, modificările cele mai însemnate au fost înregistrat la anizotropia contragerii

(până la 32%) în cazul lemnului îngheţat artificial lent, iar în cazul proprietăţilor mecanice s-a

observat că toate proprietăţile s-au redus prin îngheţre, cele mai mari reduceri s-au înregistrat la

modulul de elasticitate la încovoiere statică (până la 37%), faţă de lemnul neîngheţat.

● Cercetările experimentale privind evoluţia câmpului de temperatură în centrul piesei în

procesele de îngheţare/dezgheţare au demonstrat, că viteza de îngheţare afectează semnificativ

(cu 17%) durata de dezgheţare şi respectiv viteza de dezgheţare, astfel prin îngheţare lentă (-

1°C/h) durata de dezgheţare creşte şi viteza de dezgheţare scade.

● Cercetările experimentale efectuate la uscarea comparativă a lemnului de molid

îngheţat şi neîngheţat, arată clar că îngheţarea influenţează semnificativ durata de uscare. Astfel,

durata de uscare este mai lungă cu 15% în cazul uscării lemnului îngheţat iar în urma calcului

43

energetic a reieşit că necesită până la cu 30% mai multă energie decât uscarea din stare

neîngheţată.

Se pot formula următoarele recomandări pentru practica industrială:

● depozitarea pe timp de iarnă în aer liber a cherestelei cu un conţinut ridicat de

umiditate pentru o perioadă îndelungată (3 luni), conduce la deteriorări semnificative în

structura lemnului determinând creşterea semnificativă a instabilităţii lemnului şi reducerea

majoră a rezistenţelor mecanice.

Astfel se recomandă ca piesele de cherestea destinate construcţiilor să fie depozitate pe

timp de iarnă pe o perioadă cât mai scurtă în aer liber sau în depozite protejate de

îngheţ/special amenajate astfel încât să se nu permită îngheţarea, pentru atenuarea influenţei

negative asupra properietăţilor fizico-mecanice.

● referitor la uscare s-a observat că îngheţarea conduce la prelungirea duratei de

uscare, distribuţia neuniformă a umidităţii, şi la tensiuni mai mari, necesitând totodată şi o

cantitate mai mare de energie.

Pentru aceasta, se recomandă aplicarea unei temperaturi de 30ºC şi umezirea

abundentă în faza de încălzire iniţială, pentru minimizarea efectului de cementare şi

acumulare de tensiuni, precum şi aplicarea obligatorie a fazei de condiţionare la sfârşitul

procesului, indiferent de grosimea materialului.

Totodată, având în vedere influenţa negativă a îngheţării asupra unor proprietăţi

mecanice importante ale lemnului, se recomandă utilizarea pieselor depozitate în aer liber pe

toată durata iernii numai în domenii unde reducerea rezistenţelor (ex. încovoierea, modul de

elasticitate la încovoierea, compresiunea) nu influenţază rezistenţa şi fiabilitatea structurii.

Contribuţiile originale ale autorului :

● Sintetizarea datelor bibliografice privind stadiul actual cu privire la efectele îngheţării

apei în lemn asupra proprietăţilor lemnului şi a comportamentului la uscare;

● Analiza microscopică a integrităţii pereţilor celulari ai lemnului în urma proceselor de

îngheţare – dezgheţare, prin evidenţierea şi localizarea microfisurilor apărute în structura

lemnului;

● Determinarea comparativă pe cale experimentală a principalelor proprietăţi fizice şi

mecanice a lemnului cu importanţă deosebită în utilizarea lemnului ca material de construcţii, şi

anume : densitatea în stare anhidră, umflarea şi contragerea totală, coeficientul de anizotropie a

contragerii, coeficientul de difuzivitate, rezistenţa la încovoiere statică şi modulul de elasticitate,

rezistenţa la compresiune paralelă cu fibrele, rezistenţa la tracţiune perpendiculară pe fibre,

rezistenţa la forfecare longitudinală paralelă, duritatea prin metoda Janka, rezistenţa la smulgerea

cuielor, faţă de lemnul neîngheţat;

44

● Determinarea pe cale experimentală a dinamicii de îngheţare şi dezgheţare a apei în

lemn, prin urmărirea evoluţiei câmpului de temperatură în centrul pieselor de cherestea, în

funcţie de viteza de îngheţare (rapidă şi lentă) şi temperatura mediului dezgheţare (trei

temperaturi diferite);

● Efectuarea cercetărilor experimentale de uscare a cherestelei de răşinoase (molid) cu

grosimea de 24mm, determinarea comparativă a duratei de uscare, a calităţii uscării, şi a

consumului de energie.

Direcţiile de valorificare a rezultatelor prezentei teze vizează în principal optimizarea

procesului de uscare şi utilizare a cherestelei de molid depozitate pe timp de iarnă în aer liber,

precum şi completarea datelor din literatura de specialitate cu privire la modificarea principalelor

proprietăţi fizice şi mecanice ale lemnului de molid într-o situaţie reală, aceea a expunerii pe

timp de iarnă a cherestelei unor condiţii repetate de îngheţ si dezgheţ .

Direcţii viitoare de cercetare:

- cercetări experimentale cu privire la permabilitatea la gaze şi lichide a lemnului

îngheţat în diferite condiţii;

- cercetări experimentale cu privire la determinarea proprietăţilor fizico-mecanice

ale lemnului îngheţat de molid, care nu au fost studiate;

- determinarea proprietăţilor tehnologice (frezare, burghiere, şlefuire etc.) a

lemnului de molid, care a fost îngheţat;

- cercetări cu privire la ferăstruirea lemnului îngheţat.

45

BIBLIOGRAFIE

1. Berit, T., „Hygroscopic Moisture Transport in Wood”, Doctoral thesis, Norvegian

University of Science and Technology, Department of Building and Construction

Engineering, 1998.

2. Cai, L., „Determination of diffusion coefficients for sub-alpine fir”, Wood Science and

Technology, Vol. 39, pp.153-162, 2005.

3. Câmpean, M., Iacob, C., „Establishing optimal defreezing conditions for resinous wood

species so as to avoid casehardening”, Proiect de an Universitatea Transilvania din

Braşov, 2008.a.

4. Câmpean, M., Ispas, M., Porojan, M., „Considerations on drying frozen spruce wood and

effects upon its properties”, Drying Technology, Vol. 26, pp. 596-601, 2008.b.

5. Câmpean, M., Stroe, C., „Stabilirea condiţiilor optime de dezgheţare şi uscare a lemnului

de larice şi arin”, Proiect de an, Universitatea Transilvania din Braşov, 2008.c.

6. Câmpean, M., Gere, N., „Studiu teoretic şi experimental privind uscarea lemnului

îngheţat de arin şi tei”, Proiect de an, Universitatea Transilvania din Braşov, 2009.

7. Chan, J.M., „Moisture content in radiata pine wood: Implications for wood quality and

water-stress response”, A Thesis Submitted in Fulfilment of the requirements for the

Degree of Doctor of Philosophy in Forestry School of Forestry College of Engineering

University of Canterbury, 2007.

8. Chudinov, B.S., „Theory of thermal treatment of wood”, Izdael’stvo ’’Nauka’’, Moscow,

1968.

9. Cividini, R., „Conventional kiln-drying of lumber”, Nardi S.p.A., 2001.

10. Delgado, A.E., Sun, D.W., „Heat and mass transfer models for predicting freezing

processes - a review”, Journal of Food Engineering, Vol. 47, pp. 157-174, 2001.

11. Dyk, H., Rice, R.W., „Ultrasonic wave velocity as a moisture indicator in frozen and

unfrozen lumber”, Forest Products Journal, Vol. 55, No.6, pp. 68-72, 2005.

12. Erickson, H.D., Schmidt, R.N., Laing, J.R., „Freeze-drying and wood shrinkage, Forest

Products Journal”, Vol. 18, No.6, pp. 63-68, 1968.

13. Feihl, O., „Heating frozen and nonfrozen veneer logs”, Forest Products Journal, Vol.7,

No. 5, pp. 41-50, 1972.

14. Fotsing, J.A.M., Tchagang, C.W., „Experimental determination of the diffusion

coefficients of wood in isothermal conditions”, Heat Mass Transfer, Vol. 41, pp. 977-

980, 2005.

46

15. Green, D. W., Evans, J.W., Logan, J.D., Nelson, W.J., „Adjusting modulus of elasticity

of lumber for changes in temperature”, Forest Products Journal, Vol. 49, No. 10, pp. 82-

94, 1999.

16. Hubbard B., „Freezing-rate effects on the physical characteristics of basal ice formed by

net adfreezing”, Journal of Glaciology, Vol. 37, No. 127, pp. 339-347, 1991.

17. Ilic, J., „Advantages of pre-freezing for reducing shrinkage-related degrade in eucaliptus:

General considerations and review of lieterature”, Wood Science and Technology, Vol.

29, No. 4, pp. 277-285, 1995.

18. Kanagawa, Y., Furuyama, Y., Hattori, Y., „Nondestructive measurment of moisture

diffusion coefficient in wood drying”, Drying Technology, Vol. 10, No. 5, pp. 1231-

1248, 2005.

19. Kärenlampi, P.P., Tynjälä, P., Ström, P., „Phase transformations of wood cell wall

water”, Journal of Wood Science, Vol. 51, pp. 118-123, 2005.

20. Kelsey, K.E., „The shrinkage-moisture content relationship for wood, with special

reference to longitudinal shrinkage”, Progress Rep. No.2. Subproject T.P. 8-3. CSIRO.

Div. Forest Products, 1963.

21. Kollmann, F., „Technologie des Holzes und Holzwerkstoffe”, Vol. 1., Springer-Verlag,

Berlin-Göttingen-Heidelberg, 1951.

22. Kopstad, G., Elgsaeter, A., „Theoretical analysis of the ice crystal size distribution in

frozen aqueous specimens”, Biophysical Journal, Vol. 40, No. 2, pp. 155–161, 1982.

23. Korala, A., Kivimaa., E., „Thawing rate of frozen birch logs in water”, State Technologic

Res. Institute Rep. Helsinki, 1947.

24. Kübler, H., „Schwinden und Quellen des Holzes durch Kälte”, Holz als Roh- und

Werkstoff, Vol. 20, pp. 365, 1962.

25. Kübler, H., „Freezing and thawing process in stems of trees”, Holzforchung.

Holzverwert, Vol. 16, No. 2, pp. 364-368.

26. Kwang, H.L., Adya, P.S., Yoon, S.K., „Cellular characteristics of a traumatic frost ring in

the secondary xylem of Pinus radiata”, Trees, Vol. 21, pp. 403-410, 2007.

27. Laurenzi, W., „Experimental data processing. Part 2”, Pro Ligno, Vol. 7, No. 1, pp. 51-

59, 2011.

28. Li, X., Zhang, B., Li, W., Li, Y., „Research on the effect of microwave pretreatment on

moisture diffusion coefficient of wood”, Wood Science and Technology, Vol. 39, pp.

521-528, 2005.

29. Lu, J., Lin, Z., Jiang, J., Jiang, J., „Liquid penetration of freeze-drying and air-drying

wood of plantation Chinese fir”, Journal of Forestry Research, Vol. 16, No. 4, pp. 293-

295, 2005.

47

30. Marinescu, I., „Uscarea şi tratarea termică a lemnului”, Vol. 2, Editura Tehnică,

Bucureşti, 1980.

31. Mishiro, A., „Effect of freezing treatments on the bending properties of wood”, Bulletin

of Tokyo University, Faculty of Agriculture, Department of Forest Products, Tokyo Vol.

82, pp. 177-189, 1990.

32. Petersen, H., „Grundlagen der deskriptiven und mathematischen Statistik”, Vol.1.

Ecomed Verlag GmbH, Landsberg/Lech, 1991.

33. Shmulsky, R., Shvets, V., „The effect of subzero temperature on FSP of cottonwood”,

Forest Products Journal, Vol. 56, No. 2, pp. 74–77, 2006.

34. Simpson, W.T., „Dependence of the water vapor diffusion coefficient of aspen (Populus

spec.) on moisture content”, Wood Science and Technology, Vol. 26, pp. 9-21, 1991.

35. Steinhagen, P.H., „Heating Times for Frozen Veneer Logs New Experimental Data”,

Forest Products Jurnal, Vol. 27, No. 6, pp. 24-28, 1977.

36. Steinhagen, P.H., „Heating times for frozen and nonfrzen veneer logs”. Teza de doctorat.

Universitatea Wisconsin-Madison, Facultatea de Agricultura, Tehnologia Lemnului,

1978.

37. Steinhagen, P.H., „Graphic method to estimate heat-conditioning periods of frozen and

nonfrozen peeler blocks”, Forest Products Jurnal, Vol. 39, No. 11/12, pp. 21-22, 1989.

38. Steinhagen, P.H., Lee, W.H, Loehnertz, „LOGHEAT: a computer program for

determining log heating times for frozen and nonfrozen logs”, Forest Products Jurnal,

Vol. 37, No. 11/12, pp. 60-64, 1987.

39. Steinhagen, P.H., Meyers, G.E., Kübler, H., „Heating Time Charts for Frozen And

Nonfrozen Veneer Logs”, Forest Products Jurnal, Vol. 30, No. 4, pp. 27-37, 1980.

40. Tarmian, A., Remond, R., Dashti, H., Perré, P., „Moisture diffusion coefficient of

reaction woods: compression wood of Picea abies L. and tension wood of Fagus sylvatica

L.”, Wood Science and Technology, Vol. 46, pp. 405-417, 2012.

41. Thunell, B., „Svenska Skogsvarsdsfor”, Tidskr, Vol. 38, No. 1, 1940.

42. Vasquez, M.A., „Effects of Sonic, Boiling and Steaming Pretreatments on the drying of

Pacific Madrone”, Master of Science in Forest Products thesis, Oregon State University,

USA, 1997.

43. Vorreiter, V., „Bending-strength and resistance to compression of frozen spruce timber”,

Thar. Forest. Jahrb, pp. 89- 491, 1938.

44. Wagenführ, R., „Holzatlas”, Fachbuchverlag Leipzig, 2000.

45. Wagenführ R, Scholz F., „Taschenbuch der Holztechnik”, Fachbuchverlag Leipzig im

Carl Hanser Verlag, 2007.

48

46. STAS 84-87. Lemn. Determinarea masei volumice.

47. STAS 85/1-91. Lemn. Determinarea umflării.

48. STAS 85/2-91. Lemn. Determinarea contragerii.

49. STAS 86/1-87. Lemn. Încercarea la compresiune paralelă cu fibrele.

50. SR ISO 3133:2008. Lemn. Determinarea rezistenţei la încovoiere statică.

51. SR ISO 3346:2008. Lemn. Determinarea efortului de rupere la tracţiune perpendicular pe

fibre.

52. SR ISO 3347:2008. Lemn. Determinarea efortului de rupere la forfecare paralelă cu

fibrele.

53. SR ISO 3349:2008. Lemn. Determinarea modulului de elasticitate la încovoiere statică.

54. SR ISO 3350:2008. Lemn. Determinarea durităţii statice.

55. ASTM-D 1761–88. Standard Test Methods for Mechanical Fasteners in Wood; ASTM,

1995.

*** http://referat.clopotel.ro/Schimbarea_starii_de_agregare-12376.html


http://referat.clopotel.ro/Schimbarea_starii_de_agregare-12376.html


49

REZUMAT

Cuvinte cheie: lemn de molid, lemn îngheţat, modificări structurale, proprietăţi fizice,

proprietăţi mecanice, comportamentul la uscare, consum de energie.

Teza de doctorat “Cercetări privind efectele îngheţării apei în lemn asupra unor

proprietăţi fizico-mecanice ale lemnului de molid şi asupra comportamentului său la

uscare” abordează o temă de actualitate şi originală, aproape neatinsă în domeniul ingineriei

lemnului, cu aplicabilitate directă în două sectoare importante din practica industrială, şi anume

în fabricile de cherestea şi în industria construcţiilor de lemn, care sunt utilizatorii direcţi ai

sortimentelor de cherestea.

Cercetările tezei s-au axat pe urmărirea comportamentului sistemului lemn-umiditate cu

privire la efectele îngheţării apei în lemn asupra proprietăţilor acestuia şi ale comportamentului

la uscare din punct de vedere cantitativ, calitativ şi economic.

Cunoaşterea proprietăţilor fizico-mecanice ale lemnului sunt importante pentru a evalua

stabilitatea dimensională a lemnului, pentru a aprecia cantitatea de materie lemnoasă în unitatea

de volum şi pentru a evalua rezistenţele mecanice, care au un rol important în domeniul

construcţiilor de lemn. Astfel, s-a efectuat determinarea comparativă a principalelor proprietăţi

fizico-mecanice ale lemnului care a suferit îngheţare faţă de cel neîngheţat.

Uscarea cherestelei fiind o operaţie obligatorie la începutul oricărui proces de prelucrare

a lemnului, cunoaşterea comportamentului la uscare a lemnului îngheţat este importantă pentru a

evalua durata, calitatea şi costul uscării.

Recomandările formulate în urma rezultatelor obţinute prin cercetări teoretice şi

experimentale bine fundamentate ştiinţific, pot fi aplicate imediat în practica industrială.

ABSTRACT

Keywords: spruce wood, frozen wood, structural modifications, physical properties, mechanical

properties, drying behaviour, energy consumption.

The doctoral thesis “Researches regarding the effects of water freezing inside wood

upon some physical and mechanical properties of spruce wood and its drying behaviour”

approaches an important and original subject, almost unattained in the wood engineering

domain, with direct application in two important sectors of industrial practice, namely in samills

and in wood construction industry, which are the direct users of timber.

The researches focused on the wood-moisture system behaviour regarding the effects of

water freezing inside wood upon its properties and its drying behaviour in terms of quantity,

quality and economy.

Knowledge upon the physical and mechanical properties of wood is important, in order to

evaluate the dimensional stability of wood, in order to appreciate the amount of wooden material

within the volume unit and to evaluate the mechanical strengths, which have an important role in

the wood construction field. Thus, a comparative determination of the main physical and

mechanical properties of wood dried from frozen state compared to nonfrozen wood, was

performed.

Drying being a compulsory operation at the beginning of any woodworking process,

knowledge upon the drying behaviour of frozen wood is important with a view to evaluating

drying time, drying quality and drying costs.

The formulated reccommendations based on the results of the theoretical and

experimental researches performed, can be directly applied into industrial practice.

50

DISEMINAREA REZULTATELOR

Pe parcursul celor trei ani de doctorat s-au elaborat 11 lucrări ştiinţifice în ţară şi în

străinătate, în publicaţii de specialitate de diverse categorii, care se prezintă în felul următor:

► Lucrări ISI:

SZMUTKU M.B., CÂMPEAN M., POROJAN, M: ”Strengths

reduction of spruce wood trough slow freezing”, Holz als Roch - und

Werkstoff – acceptat spre publicare.

SZMUTKU M.B., CÂMPEAN M., BUDĂU G.: ”Energy consumption

in drying of frozen spruce wood”, Environmental Engineering and

Management Journal –in curs de recenzie.

► Lucrări BDI:

SZMUTKU M.B., CÂMPEAN M., LAURENZI W.: ”Program for

calculation of thawing duration of logs and process simulation”, Pro

Ligno, Vol.6, Issue 3, pp: 67-76, Sep.2010; revistă BDI.

SZMUTKU M.B., CÂMPEAN M., POROJAN, M., SANDU, A.V.:

“SEM applications for the study of modifications in wood cell

membrane’’. Journal of International Scientific Publications: Materials,

Methods&Technologies, Vol 5, Part 1, pp. 363-374, 2011, revistă BDI.

SZMUTKU M.B., LAURENZI W., CODREANU C.:”Influence of

freezing upon spuce wood properties”, Pro Ligno, Vol.7, Issue 3, pp: 39-

48, Sep.2011; revistă BDI.

SZMUTKU M.B., CÂMPEAN M., SANDU, A.V.:”Microstructure

Modifications Induced in Spruce Wood by Freezing”, Pro Ligno, Vol.7,

Issue 4, pp: 26-31, Dec. 2011; revistă BDI.

SZMUTKU M.B., CÂMPEAN M., LAURENZI W.:”Influence of

Cyclic Freezing and Thawing Upon Spruce Wood Properties”, Pro

Ligno, Vol.8, Issue 1, pp: 35-43, Mar. 2012; revistă BDI.

SZMUTKU M.B., POPA, V., CÂMPEAN M.: ”Experimental Study

Regarding the Freezing and Thawing Dynamics of Spruce Wood ” –

acceptată spre publicare în Pro Ligno, Vol.9, Issue 1, Mar. 2013; revistă

BDI.

51

► Lucrări publicate în buletinele conferinţelor internaţionale :

SZMUTKU M.B., CÂMPEAN M.: “Evaluation of internal stresses after

the drying of frozen resionous wood’’, In Proceeding of the 4th

International Science Conference, Woodworking Techniques, september

7-10, 2011 Praga, Section 1, pp. 314-320.

SZMUTKU M.B., CÂMPEAN M., SANDU, A.V., LICĂ D.: “SEM

analysis concerning the effect of freezing and thawing upon the structure

integrity of spruce wood’’, In Proceeding of International Conference

ICWSE, 8th edition 2011, Wood Science and Engineering in the Third

Millenium, november 3-5, 2011 Brasov, Section 1, pp. 111-117.

SZMUTKU M.B., CÂMPEAN M., POROJAN, M.:” Experimental

study concerning the effect of different freezing and thawing conditions

upon some physical and mechanical properties of spruce wood”, In

Proceeding of International Conference ICWSE, 8th edition 2011, Wood

Science and Engineering in the Third Millenium, november 3-5, 2011

Brasov, Section 1, pp. 118-125.

52

CURRICULUM VITAE

Curriculum vitae

Europass

Informaţii personale

Nume / Prenume SZMUTKU Maria Bernadett

Adresă(e) 118, strada Florilor, 447152, Porumbeşti, Satu Mare, România

Telefon(oane) - Mobil: 0743645149

Fax(uri) -

E-mail(uri) [email protected]

Naţionalitate(-tăţi) română

Data naşterii 24.03.1986

Sex feminin

Experienţa profesională -

Educaţie şi formare

Perioada 01.10.2009 – 30.07.2012

Calificarea / diploma

obţinută

Studii doctorale postuniversitare

Numele şi tipul instituţiei

de învăţământ /

furnizorului de formare

Universitatea Transilvania: Facultatea de Ingineria Lemnlui

B-dul Eroilor 29, 500036 Brasov (România)

Domeniu de doctorat: Inginerie Forestieră

Perioada 2009-2011

Calificarea / diploma

obţinută

Masterat : Structuri Avansate şi Tehnologii Inovative în Industria

Lemnului

Numele şi tipul instituţiei de

învăţământ / furnizorului de

formare

Universitatea Transilvania: Facultatea de Ingineria Lemnlui

B-dul Eroilor 29, 500036 Brasov (România)

Perioada 2004-2009

Calificarea / diploma obţinută

Inginer diplomat

Numele şi tipul instituţiei de învăţământ / furnizorului de

formare

Universitatea Transilvania: Facultatea de Ingineria Lemnlui B-dul Eroilor 29, 500036 Brasov (România)

Secţia: Prelucrarea Lemnului

Perioada 200-2004

53

Numele şi tipul instituţiei de

învăţământ / furnizorului de

formare

Grup Şcolar Forestier, Satu Mare

Aptitudini şi competenţe

personale

Limba(i) maternă(e) Maghiară

Limba(i) străină(e)

cunoscută(e)

Română, engleză

Autoevaluare Înţelegere Vorbire Scriere

Nivel european (*) Ascultare Citire Participare la

conversaţie

Discurs oral Exprimare scrisă

Română C2 C2 C2 C2 C2

Engleză B1 B1 B1 B1 B1

(*) Nivelul Cadrului European Comun de Referinţă Pentru Limbi Străine

Competenţe şi aptitudini

organizatorice

- Lucru în echipă

- Spirit de evaluare şi îmbunătăţire

Competenţe şi aptitudini

de utilizare a

calculatorului

Microsoft Office (Word, Excel, Power Point) – nivel adecvat

Autocad (2D, 3D) – nivel adecvat

Activitate ştiinţifică 11 articole publicate (prim autor la toate)

http://europass.cedefop.europa.eu/LanguageSelfAssessmentGrid/ro

54

CURRICULUM VITAE

Curriculum vitae

Europass

Personal information

First name(s) /

Surname(s) SZMUTKU Maria Bernadett

Address(es) 118, Florilor street, 447152, Satu Mare, Romania

Telephone(s) +40743645149

Fax(es)

E-mail [email protected]

Nationality romanian

Date of birth 1986.03.24

Gender female

Education and training

Dates 01.10.2009 – 30.07.2012

Title of qualification awarded

Doctoral studies

Principal subjects/occupational

skills covered

Transilvania University: Faculty of Wood Engineering B-dul Eroilor 29, 500036 Brasov (Romania)

Doctoral domain: Forestry Engineering

Dates 2009-2011

Title of qualification

awarded

Master studies : Advanced Structures and Innovative Technologies in

Wood Industry

Principal

subjects/occupational skills covered

Transilvania University: Faculty of Wood Engineering

B-dul Eroilor 29, 500036 Brasov (Romania)

Dates 2004-2009


awarded

Diplomat engineer

Principal

subjects/occupational

skills covered

Transilvania University: Faculty of Wood Engineering

B-dul Eroilor 29, 500036 Brasov (Romania)

Domain: Wood Processing

Dates 200-2004


awarded

Forestry School Group, Satu Mare

55

Personal skills and

competences

Mother tongue(s) Hungarian

Other language(s) Romanian, english

Self-assessment Understanding Speaking Writing

European level (*) Listening Reading Spoken

interaction

Listening Reading

Romanian C2 C2 C2 C2 C2 C2 C2

English B1 B1 B1 B1 B1 B1 B1

(*)Common European Framework of Reference for Languages

Social skills and

competences

Team spirit

Dynamic

Computer skills and

competences

Microsoft Office (Word, excel, Power Point) – adequate knowledge

Autocad (2D, 3D) – adequate knowledge

Sciencific activity 11 publicated article (first author at all)

http://europass.cedefop.europa.eu/LanguageSelfAssessmentGrid/en

Date post:	25-Dec-2019
Category:	Documents
Upload:	others
View:	2 times
Download:	0 times

Universitatea din Craiova - unitbv.ro · 4.3.1.3 Contragerea totală 108 29 4.3.1.4 Anizotropia...

Documents