Mechanical behaviour of hardwoods effects from cellular and cell wall structures

Sammanfattning: Syftet med den här avhandlingen var att undersöka mekaniska egenskaper hos olika arter av lövträd, och koppla egenskaperna till cell- och cellväggsstrukturen i materialet. Arterna som omfattades av undersökningen var Europeisk asp (Populus tremula), hybridasp (Populus tremula x Populus tremuloides) och ek (Quercus robur). Arterna inom familjen Populus, inklusive den snabbväxande hybridaspen, har på senare tid kommit att användas inom ett stort antal projekt inom genforskningen. Det har i sin tur ökat behovet av noggrannare bestämning av mekaniska egenskaper hos dessa arter. Ek har sedan tusentals år tillbaka varit ett populärt konstruktionsmaterial; något som har resulterat i ett stort antal arkeologiska ekfynd. Konservering av dessa inkluderar ofta dimensionsstabilisering med hjälp av polyetylen-glykol (PEG); en kemikalie som man vet påverkar de mekaniska egenskaperna. I vilken utstäckning detta sker är däremot inte helt klarlagt. Studien på euoropeisk asp och hybridasp inkluderade utveckling av en ny metod för provning av små juvenila prov i grönt tillstånd. Töjningsmätningar gjordes med hjälp av digital speckelfotografering (DSP). Axiell dragstyvhet och draghållfasthet var av speciellt intresse. Sämre mekaniska egenskaper hos hybridaspen korrelerade med medelvärden på densitet, som var lägre för hybriden än för den Europeiska aspen.Ek undersöktes i svällt tillstånd, där svällningen inducerades med hjälp av PEG (molekylvikt 600). Axiell dragstyvhet och draghållfasthet samt radiell tryckstyvhet och ytspänning undersöktes. Töjningsmätningar i axiell riktning gjordes med hjälp av videoextensiometer, medan töjning i radiell riktning gjordes med hjälp av DSP. Övrig karakterisering av materialet inkluderade scanning electron microscopy (SEM), röntgenmikrotomografi och wide angle X-ray scattering (WAXS) för bestämning av mikrofibrillvinkel. Axiell dragstyvhet och draghållfasthet påverkades bara marginellt av PEG-behandlingen. WAXS-mätningarna visade att mikrofibrillvinkeln i materialet var mycket liten. Därigenom blir de mekaniska egenskaperna i axiell riktning till stor del beroende av mikrofibrillerna, vilket samtidigt minimerar den mjukningseffekt som PEG-impregneringen har på cellväggsmatrisen. De mekaniska egenskaperna i radiell kompression påverkades däremot starkt negativt av impregneringen. Detta antogs bero på den försvagande och uppmjukande effekt som PEG:en har på de radiellt orienterade märgstrålarna i veden.