Peter Niemz

Yew and Spruce Wood: Mechanical Properties and Fracture Surface Studies

Generally, there is a close connection between the anatomy of wood on the microscopic/ macroscopic level and its mechanical characteristics. Yew (Taxus baccata L.) and spruce (Picea abies [L.] Karst.) are gymnosperms with wide differences in their microscopic structure (fig. 1) and therefore in their fracture behavior and mechanical properties. Having been object of countless studies, the individual mechanical properties of spruce wood are best-known. In contrast to spruce wood, for the high dense yew wood only few reference values are available, even though it is known for its extraordinary toughness and its strength.

Untersuchungen zum Sorptionsverhalten von pilzbefallenem Fichten- und Rotbuchenholz

An mit Weis- bzw. Braunfaule befallenem Laub- und Nadelholz wurde das Sorptionsverhalten bestimmt. Es konnte festgestellt werden, dass die Gleichgewichtsfeuchte bei Braufaulebefall tendenziell leicht steigt, bei Weisfaule geringfugig sinkt. Die Tendenzen decken sich mit denen von Papadopoulos (2012). Weitere Arbeiten mit verlangerter Inkubationsdauer und ggf. auch einer Anwendung von Sorptionsmodellen sind erforderlich. Studies on sorption behaviour were conducted at soft- and hardwood attacked by white rot and brown rot. It could be assessed that brown rot tend to increase slightly the equilibrium moisture content, whereas white rot leads to a low reduce. The trends are consistent with those of Papadopoulos (2012). Further investigations with extended incubation time and the use of sorption models are requested.

Physikalische und chemische Eigenschaften von Druck- und Gegenholz der Fichte

An in Normalklima (20 °C, 65 % relative Luftfeuchte) konditionierten druckholzhaltigen Fichtenproben (Picea abies [L.] Karst.) wurden Untersuchungen zu physikalischen und chemischen Eigenschaften durchgefuhrt. Ferner wurden das dem Druckholz auf dem Stammquerschnitt gegenuberliegende („Gegenholz“) sowie das seitlich liegende Holz („Neutralholz“) einbezogen. Die physikalischen Untersuchungen beinhalten die Ermittlung der differenziellen Quellung, Sorption, Wasseraufnahme, Zugfestigkeit, Bruchschlagarbeit und Biegefestigkeit. Neben den Verfahren fur Bruchschlagarbeit und Biegefestigkeit nach DIN 52189 bzw. DIN 52186 wurden diese Festigkeiten ebenso an kleinen Proben (15 x 10 x 4 mm) mithilfe eines Dynstat-Gerates nach DIN 53435 bestimmt. Lignin-, Cellulose- und Extraktstoffgehalt waren Inhalt der chemischen Analyse. Erganzend wurden ausgewahlte elektronenmikroskopische Aufnahmen angefertigt. Aus den Ergebnissen geht hervor, dass es sich bei dem gewahlten Probenmaterial um mildes Druckholz handelte; die aus der Literatur bekannten Aussagen konnten allerdings dennoch bestatigt werden. Die druckholzhaltigen Proben erfuhren gegenuber dem neutralen Holz eine Minderung der Bruchschlagarbeit (-26 %), Zugfestigkeit (-8 %), radialen/tangentialen Quellung (-5/-17 %) sowie des Cellulosegehaltes (-4 %). Die Biegefestigkeit blieb annahernd gleich, allerdings sank der Biege-E-Modul (-4,5 %). Weiterhin ist eine Zunahme der Rohdichte (+14 %), des Ligninanteils (+3 %) sowie der Quellung in longitudinale Richtung (+46 %) zu verzeichnen. Die Proben des Gegenholzes wiesen eine Erhohung der Biegefestigkeit (+8 %), Bruchschlagarbeit (+5 %) sowie longitudinalen und tangentialen Wasseraufnahme (+8/+24 %) auf. Sorptionsverhalten und chemische Zusammensetzung sind ahnlich dem neutralen Holz. Die Werte aus dem Dynstat-Versuch sind durchgangig geringer, eine identische Tendenz wie bei den grosen Proben konnte jedoch nur bei der Bruchschlagarbeit nachgewiesen werden. Die Proben zur Biegefestigkeit zeigen ein gegensatzliches Verhalten, was zum gegenwartigen Zeitpunkt nicht eindeutig erklart werden kann. Vermutet wird der Einfluss des Groseneffektes in Verbindung mit den anatomischen Strukturanderungen des Druck- und Gegenholzes sowie dessen Variabilitat. Studies on physical and chemical properties on conditioned wood samples of spruce (Picea abies [L.] Karst.) containing compression wood were conducted at normal climate (20 °C, 65% RH). Furthermore, opposite wood and side wood (neutral wood) was included. The physical tests involved the analysis of differential swelling, sorption, water absorption, tensile strength, impact bending strength and bending strength. In addition to determining the impact bending strength and bending strength, according to DIN 52189 and DIN52186, these methods were also applied on small samples (15 x 10 x 4 mm) according to DIN 53435 using a Dynstat-apparatus. Lignin, cellulose and extractives content were parts of the chemical analysis. In addition, selected electron microscopic recordings were made. The results confirm that a mild form of compression occurred, which was also confirmed with statements from literature. Compared to neutral wood compression wood shows a reduction of impact bending strength (-26%), tensile strength (-8%), radial/tangential swelling (-5/-17%) as well as cellulose content (-4%). The bending strength remained approximately the same, but the Young´s modulus (-4.5%) decreased. Furthermore, an increase of raw density (+14%), lignin content (+3%) and swelling in longitudinal direction (+46 %) was observed. The samples of opposite wood experienced an increase in bending strength (+8%), impact bending strength (+5%) as well as longitudinal and tangential water uptake (+8%/+24%). Sorption and chemical compositions are similar to neutral wood. The values from the Dynstat-tests were consistently lower; an identical trend like the large sample could be only detected for impact bending strength. The samples of bending strength showed an oppositional behavior, which at present cannot be conclusively explained. It is supposed that the size, in conjunction with changes in anatomical structure and its variability, influences the properties of compression and opposite wood.