Influence of heat pressure steaming (HPS) on the optical appearance and the emission behaviour of oak wood

In der vorliegenden Arbeit wurden zwei Modifikationsverfahren an Eichenholz untersucht. Einerseits wurde Eiche einer Hitze‐Druck‐Dämpfung (engl. heat‐pressure steamed HPS) im Autoklaven unterzogen (Druck < 2 bar, Temperatur 120–140 °C), andererseits wurde industriell (mit Ammoniak) gedämpfte Eiche analysiert (bekannt unter dem Begriff Räuchereiche). Im Rahmen der Untersuchung wurden die Farbänderung infolge des Verfahrens und die Farbstabilität in Abhängigkeit der Bewitterungsart und ‐zeit bewertet. Die Proben wurden weiter hinsichtlich ihres Emissionsverhaltens untersucht. Die VOC‐Emissionen (flüchtige organische Verbindung) wurden nach DIN ISO 16000 in der Emissionsprüfkammer bestimmt. Die Auswertung der VOC‐Messung erfolgte mittels Gaschromatographie und Massenspektroskopie, die Bestimmung der Aldehyde erfolgte durch Flüssigchromatographie und UV‐Detektion.

Die Hitze‐Druck‐Dämpfung führt zu einer deutlichen Farbänderung und ist hinsichtlich ihrer Erscheinung der Behandlung mit Ammoniak sehr ähnlich, weshalb sich dieses Produkt als Alternative für die traditionelle Räucherung anbietet. Im Verlauf der künstlichen und natürlichen Bewitterung kommt es zu einer Aufhellung der Produkte, im Vergleich dazu dunkeln unbehandelte Referenzprodukten deutlich nach.

Die Hitze‐Druck‐gedämpfte Eiche (HPS‐Eiche) und die mit Ammoniak behandelte Eiche zeigen in Bezug auf die totale VOC‐Emission ein ähnliches Verhalten. Bei der Betrachtung der Einzelemissionen ergeben sich jedoch deutliche Unterschiede. Die HPS‐Eiche emittiert hauptsächlich Furfural (186 µg/m3 nach 28 Tagen). Bei mit Ammoniak gedämpfter Eiche wird in erster Linie Acetamid emittiert (159 µg/m3 nach 28 Tagen). Die Formaldehydemission für beide Produkte ist niedriger als 5 µg/m3. Es wird kein Formaldehyd während der beiden Prozesse gebildet.

In this work we investigated oak, which was thermal treated using two different, but common procedures: On the one hand, the oak wood was heat‐pressure steamed (HPS) in an autoclave (< 2 bar and 120–140 °C), on the other hand, the oak wood was fumigated with ammoniac at room temperature. The process at high pressure and temperature can be more environmental friendly as the fumigated wood as only water is needed.

The heat‐pressure steamed oak wood was investigated regarding the influence of the treatment method on the color after treatment and the color stability after artificial and outdoor weathering. The second parameter of concern was the material emissions of treated oak wood. The VOC emissions (volatile organic compounds) were measured according to DIN ISO 16000, which includes the sample preparation, the emission chambers and the measurement of VOC by gas chromatography with mass spectrometry (GC‐MS) and the aldehydes by liquid chromatography and UV‐detection (HPLC‐UV).

Heat‐pressure steamed oak and ammoniac steamed oak do not differ significantly in the total VOC emissions. However if the two procedures are compared by single components, a clear difference is visible: The main single component of heat‐pressure steamed oak is furfural with a concentration of 186 µg/m3 after 28 days in the emission chamber. The most important emission of a single compound in the ammoniac steamed wood is acetamine with a concentration of 159 µg/m3 after 28 days. The formaldehyde concentrations of both wood treating procedures are lower than 5 µg/m3. During the modification treatments no formaldehyde is produced.