contribuţii la studiul ameliorării instabilităţii dimensionale a ... - ccspl

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAŞOV
FACULTATEA DE INDUSTRIA LEMNULUI
CATEDRA DE TEHNOLOGIA LEMNULUI
Ing. Emanuela BELDEAN
CONTRIBUŢII LA STUDIUL AMELIORĂRII
INSTABILITĂŢII DIMENSIONALE A LEMNULUI DE
FAG PRIN TRATAMENTE SUPERFICIALE
TEZĂ DE DOCTORAT
CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC:
Prof. dr. ing. Maria-Daniela MIHAI
Braşov, 2004

MINISTERUL EDUCAŢIEI ŞI CERCETĂRII
UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DIN BRAŞOV
2200 BRAŞOV, B-DUL EROILOR, NR.29, TEL.0040-268-413000
FAX 0040-268-410525
RECTORAT
_____________________________________________________________________________
COMPONENŢA COMISIEI DE DOCTORAT
Numită prin Ordinul Rectorului Universităţii “Transilvania” din Braşov
Nr. 2071 din 09.06.2004
PREŞEDINTE: -Prof. dr. ing. Ivan CISMARU
Decanul Facultăţii de Industria Lemnului
Universitatea “Transilvania” din Braşov
CONDUCĂTOR ŞTIINŢIFIC: -Prof. dr. ing. Maria-Daniela MIHAI
Universitatea “Transilvania” din Braşov
REFERENŢI: -Prof. dr. ch. Maria-Cristina TIMAR
Universitatea “Transilvania” din Braşov
-Prof. dr. ing. ec. Ioan MIHUŢ
Universitatea “Babeş-Bolyai” din Cluj-Napoca
-Cercet. şt. pr.II. dr. ing. Octavia ZELENIUC
Institutul Naţional al Lemnului- Bucureşti
Data, ora, şi locul susţinerii publice a tezei de doctorat:
16.07.2004, ora 11 00 , Sala LIII 3, Facultatea de Industria Lemnului
Eventualele aprecieri sau observaţii asupra conţinutului lucrării vă rugăm să le
transmiteţi în timp util, pe adresa Universităţii TRANSILVANIA din Braşov.

CUPRINS
INTRODUCERE ............................................................................................................................................................ 1
1. STADIUL ACTUAL AL CERCETĂRILOR ÎN DOMENIUL STABILIZĂRII DIMENSIONALE A
LEMNULUI .................................................................................................................................................................... 2
1.1. DEFINIREA NOŢIUNILOR DE INSTABILITATE ŞI DE STABILIZARE DIMENSIONALĂ A LEMNULUI ............................ 2
1.2 STABILIZAREA DIMENSIONALĂ A LEMNULUI LA NIVEL MONDIAL........................................................................... 2
1.3 STABILIZAREA DIMENSIONALĂ A LEMNULUI ÎN ROMÂNIA.................................................................................. 4
1.4. CONCLUZII............................................................................................................................................................ 5
2.OBIECTIVELE ŞI METODICA CERCETĂRILOR ............................................................................................ 5
2.1 OBIECTIVELE TEZEI ............................................................................................................................................... 5
2.2. METODICA CERCETĂRILOR EXPERIMENTALE...................................................................................................... 6
2.2.1. Material lemnos ........................................................................................................................................... 7
2.2.2. Tipuri de produse utilizate........................................................................................................................... 8
2.2.3.Metode de evaluare ....................................................................................................................................... 8
3................................ PRINCIPALII FACTORI FIZICO-CHIMICI CARE DETERMINĂ INSTABILITATEA
DIMENSIONALĂ A LEMNULUI............................................................................................................................... 9
3.1 ÎNSUŞIRI REPREZENTATIVE ALE LEMNULUI PENTRU APRECIEREA INSTABILITĂŢII DIMENSIONALE..................... 9
3.2. CONCLUZII.......................................................................................................................................................... 11
4...PRODUSE PE BAZĂ DE RĂŞINI SINTETICE, PENTRU TRATAREA SUPERFICIALĂ A LEMNULUI
......................................................................................................................................................................................... 11
4.1 PRODUSE PE BAZĂ DE RĂŞINI SINTETICE, PROPUSE PENTRU STABILIZAREA DIMENSIONALĂ A LEMNULUI PRIN
TRATAMENTE SUPERFICIALE ..................................................................................................................................... 11
4.1.1.Caracteristici generale impuse acestor produse ....................................................................................... 11
4.1.2. Tipuri de răşini sintetice selecţionate: compoziţie chimică, proprietăţi generale ................................. 12
4.1.3.Caracteristicile fizico-chimice ale produselor utilizate experimental ..................................................... 13
4.2. METODĂ DE LABORATOR PENTRU EVALUAREA ÎNSUŞIRILOR RĂŞINILOR SINTETICE, CA SUBSTANŢE DE
AMELIORARE A INSTABILITĂŢII DIMENSIONALE A LEMNULUI ..................................................................................... 13
4.2.1 Principiul metodei....................................................................................................................................... 13
4.2.2. Echipamente experimentale şi mod de lucru ........................................................................................... 14
4.2.3.Rezultatele cercetărilor experimentale pe pelicule ................................................................................... 15
4.3 CONCLUZII ........................................................................................................................................................... 18
5............... EXPERIMENTĂRI DE STABILIZARE DIMENSIONALĂ A LEMNULUI DE FAG ÎN FAZA DE
LABORATOR .............................................................................................................................................................. 19
5.1 PREGĂTIREA MATERIALULUI LEMNOS ............................................................................................................. 19
5.2 CONDIŢIONAREA EPRUVETELOR PE PARCURSUL EXPERIMENTĂRILOR......................................................... 20
5.3.TRATAREA EPRUVETELOR ÎN LABORATOR......................................................................................................... 21
5.4.EVALUAREA STABILITĂŢII DIMENSIONALE A LEMNULUI DE FAG TRATAT ÎN LABORATOR ................................ 222
5.4.1 Mărimi pentru aprecierea efectului de tratare a lemnului cu răşini sintetice...................................... 222
5.4.2 Mărimi pentru aprecierea însuşirilor fizico-chimice ale lemnului stabilizat dimensional.................. 233
5.4.3 Teste de evaluare a efectelor de stabilizare dimensională a lemnului .................................................. 244
5.5 CONCLUZII ASUPRA REZULTATELOR CERCETĂRILOR EXPRIMENTALE DE LABORATOR DE STABILIZARE
DIMENSIONALĂ A LEMNULUI..................................................................................................................................... 255
6...............VERIFICAREA COMPORTĂRII LEMNULUI STABILIZAT DIMENSIONAL ÎN CONDIŢII DE
EXTERIOR................................................................................................................................................................. 344
6.1 STABILIREA TEHNOLOGIILOR DE TRATARE SUPERFICIALĂ A LEMNULUI.......................................................... 344
6.2 TESTAREA ÎN TEREN A REZISTENŢEI LA BIODEGRADARE ŞI FACTORI DE MEDIU A PROBELOR DIN LEMN
TRATATE................................................................................................................................................................... 355
6.2.1. Confecţionarea epruvetelor L pentru testarea în teren ......................................................................... 355
6.2.2.Confecţionarea epuvetelor de laborator pentru testarea în teren.......................................................... 366
6.2.3.Mod de tratare........................................................................................................................................... 377
6.2.4. Mod de expunere în exterior ................................................................................................................... 388
6.2.5.Metode de evaluare a gradului de degradare a lemnului. Rezultate....................................................... 39
6.3 CONCLUZII........................................................................................................................................................ 45
7.CONCLUZII FINALE. CONTRIBUŢII ORIGINALE ....................................................................................... 46
CONTRIBUŢII ORIGINALE. PROPUNERI DE VALORIFICARE.......................................................................................... 48
Bibliografie…………………………………………………………………………………………………………..50
Curriculum vitae…………………………………………………………………………………………………….53
Rezumat (Abstract)………………………………………………………………………………………………….55
1

Introducere
Tematica tezei de doctorat se încadrează pe linia promovării unor tehnologii ieftine şi
uşor de realizat, cum sunt tratamentele superficiale şi a unor materiale disponibile la noi în ţară
cum este lemnul de fag, care deţine o pondere de 32 % din totalul pădurilor din România. Una
dintre problemele acute pe care le ridică utilizarea lemnului de fag, în special în medii cu variaţii
de umiditate atmosferică, este instabilitatea sa dimensională.
Prin cercetările efectuate în cadrul lucrării s-a urmărit posibila utilizare a lemnului de fag
stabilizat dimensional prin procedee simple, în domenii în care, la ora actuală, se preferă lemnul
de răşinoase de brad sau molid. Un exemplu în acest sens este construcţia de ferestre.
Lucrarea este alcătuită din 7 capitole conţinând 180 de pagini, 97 figuri, 66 tabele şi
anexe.
Capitolul 1 se referă la stadiul actual al cercetărilor în domeniul stabilizării dimensionale
a lemnului masiv, atât pe plan mondial cât şi în România.
În capitolul 2 sunt formulate obiectivele tezei de doctorat rezultate în urma studiului
privind tendinţele actuale în domeniul ameliorării instabilităţii dimensionale a lemnului. De
asemenea, în acest capitol, se prezintă în linii generale metodica cercetărilor: epruvete utilizate,
substanţe chimice, metode de evaluare. De menţionat că metodologia experimentală este
prezentată în detaliu la fiecare capitol în parte. S-a considerat necesar acest lucru pentru o bună
parcurgere şi înţelegere a tezei.
Capitolul 3 este o cercetare teoretică comparativă a principalilor factori fizico-chimici
care determină instabilitatea dimensională a lemnului. Acest studiu teoretic a fost realizat pentru
lemnul de fag, comparativ cu lemnul de brad şi molid, în ideea promovării acestuia pentru
fabricarea ferestrelor.
Capitolul 4 reprezintă o primă etapă de cercetare şi constă în alegerea şi testarea unor
răşini sintetice utilizate pentru stabilizarea dimensională a lemnului. Metoda de lucru se bazează
pe studiul comportării la apă în teste de imersie şi higroscopicitate ale peliculelor întărite de
răşini. S-a urmărit ca parametrii de lucru la aplicarea şi întărirea peliculelor să fie aceiaşi cu cei
preconizaţi pentru tratarea lemnului.
Capitolul 5 conţine cercetarea experimentală privind stabilizarea dimensională a
lemnului de fag prin tratamente superficiale. Acesta este, de fapt, o continuare logică a
capitolului precedent, deoarece în urma testării răşinilor s-au ales cele mai eficiente din punct de
vedere al rezistenţei lor la apă şi au fost aplicate pe lemn. Ca urmare a cercetărilor efectuate s-au
putut formula concluzii cu privire la eficienţa unor tratamente superficiale de stabilizare
dimensională a lemnului de fag.
Capitolul 6 este şi cel mai vast şi reprezintă o aplicaţie practică a cercetărilor de
laborator. Astfel că lemnul stabilizat dimensional prin tratare superficială, în diverse variante, a
fost expus în exterior, la factorii de mediu. Acesta a fost analizat după diverse perioade de
expunere. S-au utilizat două teste cu epruvete diferite, tratate în mod identic şi expuse în locaţii
diferite S-a urmărit utilizarea unor epruvete reprezentative pentru ferestre (epruvete L). De
asemenea, s-au analizat comparativ lemnul de fag şi lemnul de brad.
În capitolul 7 sunt prezentate concluziile tezei, cu evidenţierea contribuţiilor originale ale
autoarei, posibilităţile de valorificare a rezultatelor obţinute, vizând în principal promovarea
lemnului de fag pentru construcţia de ferestre.
1

1. Stadiul actual al cercetărilor în domeniul stabilizării dimensionale a
lemnului
Instabilitatea dimensională a lemnului este o însuşire de importanţă majoră, cu implicaţii
atât din punct de vedere tehnologic, cât şi economic, a cărei ameliorare preocupă permanent
cercetătorii din domeniul prelucrării lemnului. Studiile efectuate în această direcţie sunt foarte
vaste. Rezultatele cercetărilor au fost puse, în mare parte, în practică. Alte cercetări însă, fie sunt
încă în stadiu experimental, fie că au rămas la stadiul de propunere în acest sens, fie s-au făcut
prea puţine studii pentru a formula nişte concluzii.
Prin metodele adoptate privind ameliorarea instabilităţii dimensionale a lemnului, s-a
ajuns la o diminuare a umflării şi contragerii lemnului la variaţia umidităţii atmosferice. În mod
implicit s-au îmbunătăţit şi alte proprietăţi ale lemnului, cum ar fi durabilitatea naturală şi unele
proprietăţi mecanice, iar domeniile de utilizare ale lemnului s-au extins.
1.1. Definirea noţiunilor de instabilitate şi de stabilizare dimensională a
lemnului
Întrucât în lucrare sunt utilizaţi o serie de termeni specifici, s-a impus de la bun început
definirea a doi termeni care apar frecvent şi anume: instabilitatea dimensională şi stabilizarea
dimensională a lemnului. Alţi termeni utilizaţi în teză sunt definiţi în glosarul ataşat lucrării.
Un prim termen prezent şi în titlul lucrării este instabilitatea dimensională a lemnului.
Acesta se defineşte astfel:
A. Instabilitatea dimensională a lemnului reprezintă proprietatea lemnului de
a se umfla şi de a se contrage la variaţia umidităţii atmosferice. Altfel spus,
reprezintă variaţia dimensiunilor şi volumului lemnului la pătrunderea
apei, respectiv la eliminarea apei din lemn (jocul lemnului).
Un alt termen frecvent utilizat în lucrare este stabilizarea dimensională a lemnului. O
definiţie generală pentru stabilizarea dimensională este:
B. Stabilizarea dimensională a lemnului este un proces complex şi
caracteristic de ameliorare a lemnului prin care se diminuează umflarea
şi contragerea lemnului la variaţia umidităţii atmosferice.
1.2 Stabilizarea dimensională a lemnului la nivel mondial
În general, numeroasele cercetări de stabilizare dimensională a lemnului efectuate până
astăzi[23,24,25,26,28,35,39,43,45,46,47,48,52,53,55,60,61,62,73,74,77,78,79,82,84,88,91,92,93,
94,95,96,98,105,106,117,118,119.] au avut la bază următoarele procedee fundamentale şi
anume:
1. Modificarea chimică a lemnului care presupune reacţia grupărilor hidroxil (–OH) (din
structura chimică a celulozei şi hemicelulozelor) din lemn cu diverşi agenţi chimici cu
formarea de legături covalente stabile. Modificarea chimică se realizează după următoarele
principii:
• Inducerea unui fenomen de umflare permanentă a lemnului, prin înlocuirea parţială a
grupărilor (–OH) din lemn cu grupări cu volum mai mare, astfel încât efectul de umflare a
lemnului sub influenţa umidităţii atmosferice va fi diminuat;
• Reticularea ca fenomen care împiedică îndepărtarea relativă a catenelor macromoleculare
adiacente din structura compuşilor chimici ai lemnului, prin crearea unor punţi chimice
(legătură chimică);
2

• Umflare permanentă-reticulare internă, prin efectul lor combinat, asociate cu o reducere a
higroscopicităţii lemnului.
2. Izolarea fizică lemnului:
• Impregnarea cu răşini reactive, monomeri sau oligomeri care reacţionează in situ în
structura lemnului, blocând astfel accesul apei către centrele de umflare şi contragere
reprezentate de grupările (–OH), prin formarea de macromolecule tridimensionale,
insolubile şi termostabile.
• Hidrofugarea suprafeţei lemnului şi/sau tehnici de finisare.
În Tabelul 1.1 sunt selectate, cele mai utilizate substanţe de stabilizare dimensională, în
funcţie de procedeul adoptat şi tehnologia de tratare. Pentru simplificarea notaţiilor care vor fi
utilizate în continuare, s-a adoptat un sistem de coduri al procedeelor şi efectelor de stabilizare
dimensională.
Tabelul 1.1
Procedeul de
stabilizare
dimensională
Modificarea
chimică a
lemnului
Izolarea fizică a
lemnului
Impregnarea în
profunzime cu
răşini nereactive
Procedee, substanţe şi tehnologii de stabilizare dimensională a lemnului
Codul
materialului nou
format
LMC
Lemn modificat
chimic
LPP
Lemn plastic de
polimerizare
LPC
Lemn plastic de
policondensare
LPA
Lemn plastic de
poliadiţie
LH
Lemn hidrofugat
LPEG*
Lemn cu
polietilenglicol
Principiul şi/sau
efectul de
ameliorare
Umflare
permanentă
Reticulare Aldehide
Combinat: umflare
permanentă/reticula
re
Blocarea accesului
apei în lemn prin
polimerizare in situ
Blocarea accesului
apei în lemn prin
formare în
interiorul lemnului,
in situ, prin reacţii
chimice
caracteristice
Hidrofugare a
suprafeţei
Reticulare
/blocarea accesului
apei în lemn
Umflare
permanentă
3
Substanţa chimică Tehnologia de
tratare a lemnului
Anhidride acide, compuşi
epoxidici, izocianaţi
Aldehide
Monomeri individuali,
amestecuri de monomeri,
soluţii de polimeri
nesaturaţi în monomeri
(răşini acrilice)
Răşini sintetice rezolice
Răşini sintetice de
poliadiţie
Impregnare în
profunzime:
imersie de lungă
durată,
imersie/tratare
termică,
vid-presiune-vid.
Impregnare în
profunzime:
imersie de lungă
durată,
imersie/tratare
termică,
vid-presiune-vid.
Materiale de finisare Tratare superficială
Produse combinate
Poletilenglicol
Tratare superficială/
finisare
Vid–presiune,
Băi de lungă durată
LPEG* - lemnul impregnat cu polietilenglicol se poate folosi numai în medii ferite de acţiunea directă a factorilor
atmosferici, deoarece polimerul este solubil în apă.
Pe baza datelor din literatura studiată, pentru metodele de stabilizare dimensională a
lemnului, s-a întocmit o situaţie privind ponderea procedeelor de stabilizare dimensională a
lemnului masiv, prezentate în Figura 1.1.

13%
Ponderea procedeelor de SD
16%
6%
4
65%
LMC LPC/LPA LPP LPEG
Figura 1.1. Ponderea procedeelor de stabilizare dimensională a lemnului, conform
bibliografiei studiate
Aprecierea efectului de stabilizare dimensională a lemnului se face, în literatura de
specialitate, printr-o serie de mărimi specifice. Prezint în continuare o centralizare a câtorva
dintre acestea. Simbolurile mărimilor provin din limba engleză şi sunt general acceptate de către
cercetătorii în domeniu.
Tabelul 1.2
Mărimi utilizate pentru caracterizarea lemnului stabilizat dimensional, din literatura
de specialitate [ 6,15,24,74,94,98 ]
Denumire în lb. Denumire în lb. Simbol UM Domeniu de
română
engleză
aplicare
Creştere
procentuală de
masă
Weight percent gain
WPG %
LMC, LPC,
LPA
Coeficient de Antishrinking-
LMC,
stabilizare antiswelling ASE % LPP,LPC,
dimensională efficiency
LPA
Eficienţa
stabilizării
Stabilisation
efficiency
SE -
LMC,LPC,
LPA
Coeficientul de Moisture excluding
LMC,
reducere a efficiency MEE % LPP,LPC,
higroscopicităţii
LPA
Absorbţia de apă Water absorptionadsorption
A % uz general
Umflarea lemnului Swelling α
Umflare totală
Umflare parţială
% uz general
αmax
α
1.3 Stabilizarea dimensională a lemnului în România
Obs.
Pe cele trei
direcţii:
L,R,T şi
volumic
În România nu se practică stabilizarea dimensională. În general, elementele de construcţii şi
tâmplăria din lemn masiv sunt finisate cu un strat de grund, uşile sunt livrate de regulă complet
finisate, cu un strat de grund şi două straturi de lac transparent sau sunt finisate opac.
O altă metodă indirectă de stabilizare dimensională a lemnului de fag practicată în România
este aburirea. Lemnul de fag aburit se contrage cu 62 % mai puţin decât lemnul netratat [29].

Au apărut şi în ţara noastră preocupări pentru obţinerea unor materiale compozite pe bază de
lemn şi polimeri sintetici [39] precum şi pentru modificarea chimică a lemnului [109], ca metode
de stabilizare dimensională.
1.4. Concluzii
1. Speciile lemnoase stabilizate dimensional în mod frecvent sunt specii de răşinoase ca: pin,
brad, molid, sau de foioase precum: fag, mesteacăn, plop, etc.
2. Motivele alegerii acestor specii au fost:
• utilizarea lor frecventă în construcţii sau binale (răşinoase);
• variaţiile dimensionale mari la unele specii (fag);
• arealul de răspândire din ţara respectivă.
3. Aspecte finale:
• la ora actuală există tendinţa de valorificare a unor specii mai puţin utilizate şi mai puţin
valoroase cum sunt plopul şi mesteacănul.
• majoritatea cercetărilor recente sunt în domeniul modificării chimice a lemnului, prin
care se obţine stabilizarea dimensională a speciilor lemnoase moi, nedurabile natural.
• valoarea coeficientului de stabilizare dimensională ASE de 60-70% este considerată în
literatura de specialitate ca optimă pentru ca lemnul să fie suficient de bine stabilizat
dimensional.
În ţara noastră avem o rezervă apreciabilă de lemn de fag, 32% din totalul pădurilor din
România, lemn care ar putea fi utilizat mult mai mult, în special la fabricarea ferestrelor. Dar
lemnul de fag are cea mai mare instabilitate dimensională, având un coeficient unitar de
contragere volumică de 0,60% faţă de 0,39% la brad-molid [22]. În faţa necesităţilor mereu
crescânde de lemn, apare justificată preocuparea de a studia posibilitatea ameliorării
instabilitatăţii dimensionale a lemnului de fag, care să extindă sfera domeniilor în care acesta
poate fi utilizat. Deşi, prin tradiţia naţională, lemnul utilizat preponderent la construcţia
ferestrelor este lemnul de răşinoase (brad, molid), promovarea fagului pentru ferestre, ar fi foarte
interesantă. Scopul scontat ar fi ca lemnul de fag ameliorat să atingă cel puţin performanţele
lemnului de răşinoase.
În literatura de specialitate studiată nu s-au găsit referiri la stabilizarea dimensională a
lemnului prin tratamente superficiale. Tehnologiile de impregnare în profunzime, utilizate până
în prezent, sunt laborioase, implică cheltuieli foarte mari pentru substanţele de tratare şi
intalaţiile necesare. Tendinţa actuală în domeniul stabilizării dimensionale a lemnului este
utilizarea unor tehnologii ecologice şi economice.
2.1 Obiectivele tezei
2. Obiectivele şi metodica cercetărilor
Problema ameliorării instabilităţii dimensionale a lemnului este de mare actualitate în
condiţiile în care resursele de lemn se diminuează continuu iar piaţa construcţiilor se extinde
puternic, promovând materiale performante.
Cercetările efectuate în cadrul tezei de doctorat au avut o bază teoretică solidă, prezentată în
capitolul 1. Aceasta a fost elaborată pe baza celor mai recente cercetări în domeniul stabilizării
dimensionale a lemnului masiv.
În fapt, acest studiu teoretic privind stadiul actual al nivelului cunoaşterii şi al
performanţelor obţinute în domeniul stabilizării dimensionale a lemnului masiv, precum şi
studiul privind tendinţele actuale în acest domeniu au condus la stabilirea următoarelor obiective
de cercetare:
5

1. Studiul principalilor factori fizico-chimici care determină instabilitatea
dimensională a lemnului;
2. Alegerea produselor pe bază de răşini sintetice, pentru tratarea superficială a
lemnului;
3. Experimentări de stabilizare dimensională a lemnului de fag în faza de laborator;
4. Verificarea comportării lemnului stabilizat dimensional prin tratamente
superficiale, în condiţii de exterior.
Cercetările efectuate cuprind o parte teoretică şi una experimentală, care se completează
reciproc. Pentru rezolvarea obiectivelor propuse s-a analizat problema stabilizării dimensionale a
lemnului de fag prin tratamente superficiale atât la nivel de laborator, cât şi în teren. Cu alte
cuvinte, experimentările nu s-au limitat doar la testele de laborator, ci s-a ţinut seama şi de
situaţia reală din teren.
Pentru realizarea experimentărilor şi întocmirea lucrării au fost necesare cunoştinţe din
domeniul studiului lemnului, protecţiei, finisării şi ameliorării lemnului, precum şi prelucrarii
datelor cu ajutorul calculatorului.
2.2. Metodica cercetărilor experimentale
Cercetarea experimentală efectuată în cadrul tezei de doctorat s-a bazat pe
interdependenţa între etape distincte de cercetare. Mai mult, s-a ţinut seama de situaţia practică
reală în ceea ce priveşte tratarea lemnului şi testarea acestuia.
S-a pornit de la alegerea şi testarea unor răşini sintetice reactive, posibil de utilizat pentru
ameliorarea instabilităţii dimensionale a lemnului de fag prin tratamente superficiale. Rezultatele
obţinute în urma testelor pe răşini au condus la alegerea celor mai eficiente răşini din punct de
vedere al rezistenţei lor la apă.
În cea de-a doua etapă a cercetărilor răşinile alese au fost aplicate pe lemn de fag prin
tratare superficială. Astfel s-au putut face corelaţii de tip substanţă de tratare – lemn tratat.
Această etapă a fost esenţială pentru a formula concluzii referitoare la eficienţa unor tratamente
de stabilizare dimensională aplicate pe lemn de fag şi găsirea unor soluţii practice de utilizare a
acestui lemn stabilizat dimensional. Cele două etape: de testare a unor răşini sintetice şi de
stabilizare dimensională a lemnului de fag s-au realizat la nivel de laborator, în cadrul
Laboratorului de Materiale Tehnologice din Facultatea de Industria Lemnului.
Cea de-a treia etapă a cercetării a constat în testarea lemnului de fag stabilizat
dimensional prin diverse tratamente şi compararea acestuia, în ceea ce priveşte rezistenţa la
factorii de mediu, cu lemnul de brad. În acest scop s-au utilizat două teste în teren, cu epruvete
distincte, dar tratate în acelaşi mod şi expuse în două locaţii diferite: în Bucureşti – în poligonul
Institutului Naţional al Lemnului şi în Braşov – pe un microstand de laborator, în cadrul
Facultăţii de Industria Lemnului. Aceste teste au permis verificarea şi justificarea cercetărilor
realizate în laborator.
Cercetarea teoretică efectuată în capitolele 1 şi 3 precum şi obiectivele tezei au impus
parcurgerea următoarelor etape de cercetare:
I. Alegerea unor produse pe bază de răşini sintetice pentru tratarea superficială a
lemnului de fag;
II. Experimentări de stabilizare dimensională a lemnului de fag în faza de laborator;
III. Verificarea comportării lemnului stabilizat dimensional în condiţii de exterior.
Etapele de cercetare sunt reprezentate schematic în Figura 4.1.
6

Figura 4.1. Metodica cercetărilor experimentale din cadrul tezei de doctorat
2.2.1. Material lemnos
CERCETĂRI DE
LABORATOR
I. TESTAREA UNOR
RĂŞINI SINTETICE
II. STABILIZAREA
DIMENSIONALĂ A
LEMNULUI DE FAG PRIN
TRATAMENTE
SUPERFICIALE
METODICA
CERCETĂRILOR
S-au utilizat epruvete din lemn de fag neaburit, fără defecte de tipul nodurilor sau inimă
roşie, debitate din acelaşi buştean. Pentru stabilizarea dimensională a lemnului de fag în faza de
laborator s-au utilizat epruvete cu feţele paralele cu fibra lemnului, cu dimensiunile de
(20x20x30) mm, corespunzătoare direcţiilor de creştere ale lemnului (RxTxL). Pentru
codificarea acestora s-a ţinut seama de alternanţa epruvete martor M - epruvete tratate T. Schema
de debitare şi codificare a acestora este prezentată în capitolul 6.
Pentru testarea în teren, la factorii de mediu, a lemnului stabilizat dimensional s-au folosit
mai multe tipuri de epruvete, din lemn de fag neaburit şi brad, fără defecte:
• Epruvete L alcătuite din două repere: traverse cu cep de dimensiunile (38x38x228) mm şi
lonjeroane cu scobituri cu dimensiunile (38x38x1000) mm. Lonjeroanele au fost executate
prin încleiere din lemn de fag şi alburn de pin silvestru.
7
TESTE
ÎN TEREN
III. TESTAREA LEMNULUI
STABILIZAT DIMENSIONAL
LA FACTORII DE MEDIU

• Epruvete de laborator: din lemn de fag, cu secţiune triunghiulară, cu latura de 40 mm şi
lungimea de 200 mm, cu două feţe radiale şi una tangenţială, şi epruvete din lemn de brad, cu
dimensiunile de (5x85x150) mm, cu feţele radiale.
Modul de executare a epruvetelor precum şi modul de expunere al acestora în exterior este
prezentat în capitolul 7.
2.2.2. Tipuri de produse utilizate
În prima etapă de cercetare s-au ales şase tipuri de produse pe bază de răşini sintetice:
1. C1- copolimer acrilic (produs în laborator);
2. C2- copolimer acrilic (produs în laborator);
3. LE- lac ecologic apos acrilic-poliuretanic;
4. RE- răşină epoxidică Epikote 1001;
5. LA-PUR- lac alchidic-poliuretanic Düfa;
6. MAG- amestec precondensat de anhidridă maleică şi glicerină (produs în laborator).
Criteriile care au stat la baza alegerii acestor produse au fost:
• Reactivitatea produselor, deci capacitatea acestora de a forma o structură reticulată
după impregnarea lor în lemn;
• Capacitatea lor de hidrofugare sau efectul de blocare a accesului apei în lemn;
• Penetrabilitatea lor în membrana celulară a lemnului.
Produsele au fost testate ca atare, la vâscozitatea iniţială. Acestea au fost aplicate pe sticlă
în straturi suficient de groase, de cca. 30 μm/ strat, în aceleaşi condiţii de temperatură şi
umiditate ca şi cele preconizate pentru tratarea lemnului, adică o umiditate relativă a aerului de φ
55 % la o temperatură de 20°C. Comportarea faţă de apă a fost proprietatea peliculelor
considerată esenţială pentru ameliorarea instabilităţii dimensionale a lemnului prin efect blocare
a accesului apei în lemn. Acest lucru s-a realizat prin teste specifice de imersie în apă la 20°C şi
higroscopicitate în atmosferă saturată cu vapori de apă la 20°C.
În cea de-a doua etapă de cercetare, din cele şase produse testate anterior au fost alese
trei care au avut cel mai bun comportament faţă de apă. Acestea au fost: LE, RE, LA-PUR.
Aplicarea lor pe lemn s-a făcut prin imersie de scurtă durată (15 minute) în soluţiile de tratare
aduse la aceeaşi vâscozitate, respectiv un timp de scurgere de 12s prin cupa Φ 4mm la 20°C.
Metodologia de tratare este prezentată în capitolul 6.
În a treia etapă de cercetare s-au folosit trei tipuri de produse:
1. Produse de stabilizare dimensională, care au fost testate anterior: LE, RE, LA-PUR;
2. Produse de bio-protecţie: un produs omologat Rombai G (simbolizat RG) şi un
produs de referinţă pe bază de săruri solubile în apă (simbolizat R);
3. Produse de finisare pentru exterior: lac pigmentat semitransparent biocid (simbolizat
S1) şi un email alchidic alb (simbolizat S2).
Aplicarea pe lemn a produselor de stabilizare dimensională şi a produselor de bioprotecţie
s-a făcut prin imersie timp de 15 minute în soluţiile de tratare, iar aplicarea produselor
de finisare s-a făcut prin pensulare în două straturi. Variantele de tratare precum şi
caracteristicile produselor şi consumurile specifice utilizate sunt prezentate în capitolul 7.
2.2.3.Metode de evaluare
Pentru evaluarea efectelor de stabilizare dimensională a lemnului de fag tratat în
laborator s-au utilizat: teste de imersie în apă, teste de higroscopicitate şi analiză
microscopică a penetrabilităţii soluţiilor de tratare în lemn.
Evaluarea nedistructivă a degradării lemnului stabilizat dimensional în condiţii de
exterior s-a făcut prin analiză vizuală după 3, 9, 16 luni de expunere, la epruvetele L şi după 2, 8,
15 luni de expunere, la epruvetele de laborator. Evaluarea s-a făcut conform normelor: SR EN
330-1997, prCEN/TS 12037: 2002 şi conform sistemelor proprii de evaluare privind
8

clasificarea crăpăturilor în lemn şi gradul de aderenţă al peliculei la suport, precum şi prin
analiză microscopică a modificărilor apărute ca urmare a expunerii în exterior. De asemenea, sau
comparat rezultatele obţinute în urma analizei vizuale în ceea ce priveşte modificarea de
culoare cu rezultatele obţinute în urma măsurării valorice a culorii.
Datorită acestei structuri secvenţiale a cercetărilor experimentale, am considerat că,
pentru parcurgerea şi înţelegerea mai uşoară a lucrării, metodologia experimentală în fiecare
etapă de cercetare să fie prezentată pe larg în capitolul unde se face referire la cercetarea
respectivă, evitându-se astfel repetarea unor noţiuni.
3. Principalii factori fizico-chimici care determină instabilitatea
dimensională a lemnului
Ca o consecinţă a cercetărilor teoretice efectuate anterior a rezultat că lemnul de fag este
indicat pentru a fi stabilizat dimensional. Acest capitol vine să completeze şi să argumenteze, o
dată în plus, alegerea lemnului de fag pentru studiu în cadrul tezei de doctorat.
În cadrul tezei de doctorat, s-a impus cercetarea teoretică comparativă, a structurii anatomice,
higroscopicităţii, durabilităţii naturale şi impregnabilităţii a lemnului de fag şi a lemnului de
răşinoase, respectiv speciile de brad şi molid.
Motivaţia efectuării acestui studiu este, aşa cum am arătat în capitolul 1, instabilitatea
dimensională mare a lemnului de fag şi utilizarea pe scară largă, în ţara noastră, a lemnului de
brad şi molid, în construcţii şi în fabricarea ferestrelor.
3.1 Însuşiri reprezentative ale lemnului pentru aprecierea instabilităţii
dimensionale
Higroscopicitatea lemnului reprezintă proprietatea acestuia de a prelua şi reţine umiditatea
din mediul ambiant, în starea lichidă sau de vapori, prin mecanisme complexe, acţionate de forţe
de natură chimică (chemosorbţie) şi fizică, asociate cauzal elementelor din structura lemnului,
respectiv pereţi celulari şi goluri [22].
Compoziţia chimică a lemnului influenţează în mod considerabil fenomenul sorbţiei
moleculare şi capilare. Principalul component higroscopic al lemnului îl constituie
hemicelulozele, compuşi care se remarcă prin aviditatea accentuată pentru apă, cât şi prin
proporţia mare de participare în masa lemnului.
Umflarea şi respectiv contragerea lemnului se produc ca urmare a variaţiei umidităţii
acestuia în domeniul apei legate şi constau în variaţia dimensiunilor şi volumului la pătrunderea
apei în lemn, respectiv la eliminarea apei din lemn. Umflarea lemnului este corelată deci cu
fenomenul de higroscopicitate.
Capacitatea pentru apă a lemnului este o însuşire importantă în aprecierea rezistenţei la
acţiunea de distrugere de către ciuperci şi a impregnabilităţii lemnului. Aceasta depinde de
proporţia volumică a golurilor celulare şi de densitatea lemnului.
O importanţă deosebită pentru caracterizarea lemnului expus în condiţii de exterior prezintă
impregnabilitatea (permeabilitatea) la lichide, ca o condiţie pentru o tratare corespunzătoare
cu substanţe chimice în formă lichidă, chiar prin procedee de tratare superficială şi durabilitatea
naturală a sa.
În Figura 3.1 sunt prezentate comparativ aceste însuşiri pentru lemn de fag şi brad-molid.
9

[%]
[Kg/m3],[%]
Clasa de durabilitate,
Clasa de impregnare
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
Coeficienti unitari de umflare si contragere volumica
0
700
600
500
400
300
200
100
0
5
4
3
2
1
0
0,39 0,39 0,38 0,38
400
10
0,58
brad molid fag
450
Kav Kbv
73,5 70,2
690
brad molid fag
densitatea proportia de goluri celulare
4 4
2,50
3,50
brad molid fag
durabilitate fungii impregnabilitate
Figura 3.1. Însuşiri reprezentative ale lemnului de fag şi răşinoase corelate cu instabilitatea
dimensională.
5
0,6
54,3
1

3.2. Concluzii
Pentru stabilizarea dimensională a lemnului sunt importante următoarele proprietăţi:
1. Higroscopicitatea lemnului;
2. Structura anatomică a lemnului, respectiv proporţia golurilor celulare şi implicit
capacitatea pentru apă a acestuia;
3. Impregnabilitatea (permeabilitatea), ca măsură a tratării corespunzătoare a lemnului
cu diverse substanţe în stare lichidă, dar şi ca uşurinţă de pătrundere a apei în lemn;
4. Durabilitatea naturală a lemnului, ca un criteriu de apreciere al performanţelor
practice ale lemnului.
Studiul comparativ efectuat pe specii de fag, brad şi molid, specii care ocupă cca. 70%
din volumul masei lemnoase exploatate la noi în ţară, vine să justifice, o dată în plus, cercetarea
din cadrul prezentei teze de doctorat.
De asemenea, s-ar putea utiliza mai mult specia de fag pentru ferestre, în condiţiile în
care în România preferinţa este pentru utilizarea ca elemente de rezistenţă, elemente de placare,
binale, pentru lemnul de brad şi molid. Folosirea lor frecventă se explică prin durabilitate
naturală, prelucrabilitate bună şi lipsa duramenului. Ca deficienţă a acestor specii, în cazul
utilizării lor în domeniul binalelor, este textura mai grosieră cu zone distincte de lemn târziu şi
lemn timpuriu, faţă de textura fină şi omogenă a lemnului de fag. Rezistenţele mecanice ale
lemnului de fag sunt superioare faţă de cele ale lemnului de brad şi molid. Spre exemplu:
rezistenţa la compresiune paralelă cu fibrele este de cca. 47 MPa la lemnul de fag, faţă de 31-33
MPa la lemnul de molid şi brad, rezistenţa le tracţiune paralelă cu fibrele este de cca. 130 MPa
la lemnul de fag, faţă de 80-85 MPa la lemnul de molid şi brad, rezistenţa la încovoire statică
este de cca. 106 MPa la lemnul de fag, faţă de 61-73 MPa la lemnul de molid şi brad, iar
rezistenţa le forfecare longitudinală paralelă este de cca. 14 MPa la lemnul de fag, faţă de 5,5-
5,8 MPa la lemnul de molid şi brad [48].
Acest lucru ar permite realizarea în domeniul construcţiei de binale a unor structuri mai
suple din lemn de fag, care să preia aceleaşi sarcini ca şi cele din lemn de brad sau molid, dar cu
secţiuni mult mai mari.
4. Produse pe bază de răşini sintetice, pentru tratarea superficială a
lemnului
4.1 Produse pe bază de răşini sintetice, propuse pentru stabilizarea dimensională
a lemnului prin tratamente superficiale
4.1.1.Caracteristici generale impuse acestor produse
În cadrul acestui capitol, s-au utilizat materiale peliculogene pe bază de răşini sintetice şi
precondensate cu capacitate de “impregnare superficială”. Acest termen defineşte pătrunderea
răşinii în lemn numai pe o mică adâncime, de cca 1,5 - 2 mm, ca un strat superficial parţial
impregnat în stratul de suprafaţă al lemnului. Datorită reacţiilor de reticulare, a substanţelor
chimice utilizate, va rezulta o substanţă chimică întărită, situată doar în lumenul celular sau şi în
lumen şi în membrana celulară, în zona superficială de impregnare. Produsul reticulat va bloca
accesul apei către centrele active de umflare şi contragere reprezentate de grupările (-OH) din
lemn. În acest fel, prin impregnarea superficială definită mai sus, se produce o tratare mai bună a
lemnului decât cea prin tehnici de finisare. Pe baza acestei teorii reprezentată schematic în Figura
4.1, este de aşteptat ca produsul final să fie mai rezistent la apă şi mai puţin higroscopic.
Teza de doctorat îşi propune stabilizarea dimensională a lemnului prin tratamente
superficiale pe principiul blocării accesului apei prin “impregnare superficială”, concertată cu o
eventuală hidrofugare sau procedeu de blocare a accesului apei în lemn. Pentru aceste procedee
trebuie să fie alese substanţe chimice care să prezinte unele caracteristici specifice, cum sunt:
11

• Substanţe chimice cu molecule iniţiale mici care să penetreze uşor prin membrana
celulară. Aceste substanţe trebuie să fie reactive chimic pentru a se transforma după
împregnarea lor în lemn în macromolecule cu structură mai complexă, de preferat
reticulată;
• Substanţe chimice cu capacitate de hidrofugare sau cu efect de hidrofugare-reticulare,
deci cu un efect combinat;
• Substanţe chimice nepeliculogene, cu mecanism dublu de reacţie şi anume: se produce o
reacţie chimică a substanţelor iniţiale introduse în lemn şi o reacţie chimică parţială a
acestora cu lemnul (lemn parţial modificat chimic) având ca efect blocarea accesului apei
în lemn şi ca urmare, stabilizarea dimensională a lemnului.
Pentru substanţele chimice care se formează în final, în lemn - pe lemn, sunt importante
următoarele proprietăţi:
• Să fie rezistete la apă, proprietate apreciată prin teste de imersie;
• Să nu fie higroscopice;
• Să reziste la acţiunea biodăunătorilor lemnului.
Impregnare superficială” Finisare
Molecule mari în lumenul celular Molecule mici în lumen şi
membrana celulară
CELULĂ ÎN SECŢIUNE
TRANSVERSALĂ
Figura 4.1. Principiul stabilizării dimensionale prin “impregnare superficială” cu răşini
sintetice
4.1.2. Tipuri de răşini sintetice selecţionate: compoziţie chimică, proprietăţi generale
Pe baza principiilor prezentate mai sus am selecţionat pentru experimentări următoarele
substanţe chimice:
1. C1- copolimer acrilic (produs în laborator).
2. C2- copolimer acrilic (produs în laborator) .
3. LE- lac ecologic apos acrilic-poliuretanic.
4. RE-răşină epoxidică Epikote 1001
5. LA-PUR- lac alchidic-poliuretanic Düfa.
6. MAG- amestec precondensat de anhidridă maleică şi glicerină (produs în laborator).
12

4.1.3.Caracteristicile fizico-chimice ale produselor utilizate experimental
Caracteristicile fizico-chimice ale produselor utilizate sunt date în Tabelul 4.1. Tabelul
mai cuprinde principiul de întărire, după impregnarea în lemn, pentru fiecare produs şi
mecanismul presupus de stabilizare dimensională a lemnului.
De remarcat, că în cazul produsului final reactiv MAG, se formează o structură reticulată
complexă în care se implică şi o parte din grupările (–OH) reactive, accesibile din lemn în
funcţie de raportul molar de combinare a celor doi parteneri şi a temperaturii de post-tratare
termică a lemnului impregnat. Produsul reactiv MAG este un amestec precondensat, realizat în
laborator, din anhidridă maleică şi glicerină, într-un anumit raport molar.
Tabelul 4.1
Caracteristici fizico-chimice ale produselor de tratare a lemnului
Tipul răşinii Aspect Conţinut Viscositate, Mecanism de
Cod
în corp
solid
TscΦ 4mm, 20°C
[s]
întărire/
condiţii*
[%]
)
Mecanismul de
stabilizare
dimensională
(peliculă uscată)
Copolimer acrilic Soluţie apoasă, 16.4 13.8 Reticulare Blocare
C1 opalescentă,
accesului apei în
galbenă
lemn prin
“Impregnare
superficială”
Copolimer acrilic Soluţie apoasă, 14 13.3 Reticulare Blocare accesului
C2 opalescentă, alb-
apei în lemn prin
galbui
“Impregnare
superficială”
Lac eco Soluţie apoasă, 25 30 Reticulare Blocare accesului
LE opalescentă, albă
apei în lemn prin
“Impregnare
superficială”
Răşină epoxidică- Lichid foarte 100 - Reticulare Blocare accesului
RE vîscos, transparent
apei în lemn prin
“Impregnare
superficială”
Lac alchidic- Lichid vâscos, 53,62 129 Reticulare Blocare accesului
poliuretanic transparent, de
apei în lemn prin
LA-PUR culoare galben
“Impregnare
brun
superficială”
Precondensat Amestec vâscos, 49.35 12.5 Reticulare Blocare accesului
reactiv de transparent, cu
Reactii cu gr. – apei în lemn prin
anhidridă maleică aspect de miere.
OH din lemn “Impregnare
şi glicerină
superficială” şi
MAG
modificarea
chimică
lemnului
a
- *)- C1,C2, LE, LA-PUR, RE- întărire la temperatura camerei / 24h; MAG- tratare 3h/160°C.
4.2. Metodă de laborator pentru evaluarea însuşirilor răşinilor sintetice, ca
substanţe de ameliorare a instabilităţii dimensionale a lemnului
4.2.1 Principiul metodei
Metoda se bazează pe studiul unor proprietăţi fizico-chimice ale peliculelor întărite din
răşinile sau precondensatele reactive propuse pentru ameliorarea lemnului. Obţinerea acestor
13

pelicule s-a făcut în condiţii similare cu cele preconizate a se utiliza în tehnologia de stabilizare
dimensională a lemnului prin “impregnare superficială”. Proprietăţile studiate pe pelicule au fost:
comportarea faţă de apă în test de imersie şi higroscopicitatea în atmosferă saturată cu vapori de
apă.
4.2.2. Echipamente experimentale şi mod de lucru
Metoda de lucru a constat în aplicarea răşinilor pe un suport inert din punct de vedere
fizic şi chimic, respectiv pe sticlă. Apoi, întărirea peliculelor aplicate s-a produs în aceleaşi
condiţii de temperatură ca cele preconizate după aplicarea lor pe lemn. Comportarea la apă a
peliculelor întărite s-a determinat prin imersie în apă şi prin absorbţie în atmosferă saturată.
Peliculele de studiu s-au aplicat pe lamele din sticlă confecţionate în acest scop (Figura
4.2 B.) cu dimensiunile de 25 x 40 mm. Lamelele au fost iniţial curăţate, marcate, uscate şi
cântărite. S-au aplicat 6 straturi prin pensulare sau cu dispozitivul de tras pelicule (Figura 4.2 A),
în funcţie de vâscozitatea produsului. Aceast mod de aplicare a asigurat un strat final suficient de
gros (de cca.30 μm/ strat), pentru a minimiza erorile de determinare. S-au realizat între 7 şi 10
probe paralele pentru fiecare tip de răşină.
A-faza de aplicare a produselor
B-zvântarea-uscarea peliculelor
de pe lamelele de sticlă
C- camera de condiţionare
Figura 4.2. Etape în aplicarea şi condiţionarea peliculelor de răşini
Lamelele cu peliculele aplicate au fost menţinute în laborator până la întărirea peliculelor.
După întărirea peliculei lamelele au fost introduse într-o cameră de condiţionare, la temperatura
de 20°C şi o umiditate relativă a aerului φ = 55%, până la masă constantă.
În scopul condiţionării probelor studiate s-a confecţionat o cameră de condiţionare de
laborator, din material plastic transparent cu rafturi perforate pentru aşezarea probelor (Figura
4.2 C). La baza camerei de condiţionare, într-o cuvă din material plastic, s-a introdus o soluţie
saturată de bicromat de sodiu. Soluţia saturată de bicromat de sodiu are însuşirea de a crea o
anumită atmosferă stabilă, respectiv o umiditate relativă a aerului φ= 55%, la temperatura de
20°C. Pentru menţinerea constantă a temperaturii de 20°C camera de condiţionare a fost plasată
în interiorul unui termostat. A fost necesar să realizez această cameră de condiţionare de
laborator deoarece nu am avut o cameră de condiţionare în laboratorul de Materiale Tehnologice.
Metoda de condiţionare în incinte închise, termostatate conţinând soluţii saturate de
săruri este cunoscută şi utilizată cu succes în diverse laboratoare [113]. Metoda utilizată oferă
posibilitatea de condiţionare a probelor până la masă constantă, ceea ce a permis determinarea
rezistenţei la apă a peliculei. În mod normal, rezistenţa la apă a unei pelicule întărite se
determină cu ajutorul valorii masei sale în starea anhidră, determinată după uscare în etuvă la
temperatura de (103 ± 2)°C, până la masă constantă.
Deoarece am dorit să nu modific condiţiile practice-reale de tratare sau finisare din
construcţii, care presupun aplicarea materialelor de tratare sau finisare pe lemn şi întărirea
peliculelor la rece, la temperatura mediului, nu am uscat în etuvă lamele din sticlă lăcuite.
14

Evaluarea proprietăţilor posibile de stabilizare dimensională a lemnului ale răşinilor
studiate constă în determinarea rezistenţei la apă prin test de imersie 24h / 20°C, conform STAS
5690-80 (Materiale plastice-Determinarea absorbţiei de apă) şi calculul absorbţiei de apă (A, %)
şi al pierderii de masă (P, %) în urma imersiei şi condiţionării până la masă constantă, în
atmosferă controlată. Schema de testare a răşinilor este prezentată în Figura 4.3.
- Aplicare răşină
- Cântărire
- Imersie în apă 24 h,
20°C
- Cântărire
- Zvântare la aer 15
min.
- Cântărire
Ciclul se repetă de 3 ori
Figura 4.3. Schema bloc a metodei de testare a răşinilor în peliculă
Testul de imersie s-a repetat de trei ori pentru fiecare probă. Prin acest test s-a putut
determina valoric solubilitatea în apă a tuturor peliculelor întărite, respectiv rezistenţa lor la
umiditatea ridicată a aerului şi la acţiunea ploilor, ca factori atmosferici. Totodată, pentru
produsele aplicate sub formă de soluţii apoase, prin acest test, se apreciază gradul de reticulare al
răşinii, iniţial solubilă în apă. Pentru produsele aplicate pe lemn sub formă de soluţii în SO, se
poate evalua numai rezistenţa peliculelor întărite la apă.
Pentru determinarea higroscopicităţii produselor studiate, după condiţionarea lamelelor
cu pelicula întărită, în camera de condiţionare, acestea au fost introduse într-o incintă cu
atmosferă saturată, la temperatura de 20 ±2°C.
Incinta cu atmosferă saturată s-a confecţionat dintr-un exicator modificat. In peretele
lateral al exicatorului s-a montat un psihrometru. Probele au fost aşezate pe o placă perforată,
deasupra apei fiind căntărite la intervale de timp de 3, 7, 14 şi 21 zile, pentru a determina
absorbţia de apă a peliculelor, A.
4.2.3.Rezultatele cercetărilor experimentale pe pelicule
Rezultatele centralizate ale testului de imersie (24h / 20°C) pentru produsele studiate sunt
prezentate în Tabelul 4.2. Acesta cuprinde valorile absorbţiei de apă, A, după testul 1 de imersie
şi valorile pierderilor de masă prin solubilizare în apă, Pi, după cele trei teste succesive de
imersie /condiţionare. Tabelul mai cuprinde şi deviaţiile standard (st dev), adică abaterile medii
pătratice, calculate pentru aceste mărimi, precum şi o serie de observaţii privind aspectul
peliculelor după testele efectuate.
15
- Uscare- întărire la
aer 24 h, 20°C
- Cântărire
- Condiţionare în
cameră la φ 55 %,
20°C
- Cântărire
- Uscare la aer 24 h,
20°C
- Cântărire

Tipul
răşinii
A, % după
24h imersie
St dev P1, %
Test1
Rezistenţa la apă a peliculelor de răşini
St dev P2, %
Test2
16
St dev P3, %
Test3
Tabelul 4.2.
St dev Aspectul
peliculei uscate
C1 36.985 5.658 16.964 2.063 0,530 0,335 0,188 0,120 Lipicioasă ,
semiopacă
C2 12.113 2.264 22.056 0.733 1,088 0,437 0,644 1,030 Lipicioasă ,
semiopacă
LE 17.7 11.829 10.45 10.45 0,918 0,868 0,927 0,282 Netedă , dură,
semiopacă
RE 0,479 0,260 0,543 0,723 0,559 0,476 1,284 0,825 Netedă , dură,
transparentă
LA/ 0.583 0.183 0,073 0,1 0,147 0,162 0,838 0,189 Netedă , dură,
PUR
transparentă
MAG* - - 12.44 5.44 0,45 0,76 1,63 1,73 Netedă , dură,
transparentă
Notă: * Probele MAG au fost iniţial în stare anhidră spre deosebire de celelalte probe ce au fost iniţial condiţionate
la 20° şi ϕ = 55 %.
Influenţa tipului de răşină asupra mărimilor A şi P1-P3, importante pentru evaluarea
stabilităţii dimensionale a lemnului tratat, rezultă din graficele din Figurile 4.4. şi 4.5.
Conform valorilor obţinute în cazul pierderii de masă prin solubilizare în apă, P, rezultă
că dintre produsele încercate cele mai bune în ordine descrescătoare, ar fi: lacul alchidicpoliuretanic(LA-PUR),
răşina epoxidică (RE), lacul acrilic-poliuretanic (LE) şi precondensatul
reactiv de tip MA-G.
Dacă luăm în considerare absorbţia de apă, A, situaţia este diferită. In acest caz LE
prezintă o împrăştiere mare a valorilor datorită tendinţei de exfoliere de pe suport, care
favorizează pătrunderea apei între suport şi peliculă (nu în peliculă). Din acest motiv această
valoare a absorbţiei de apă nu poate fi concludentă, iar la testele următoare nu s-a mai determinat
această mărime.
[%]
Rezistenta la apa dupa testul 1 imersie
40
30
20
10
0
C1
C2
LE
Tip de rasina
RE
LA-
PUR MAG
A, %
P, %
Figura 4.4 Influenţa tipului de răşină asupra comportării la apă
Repetarea testului de imersie a demonstrat faptul că pierderile de masă se datorează în
cazul produselor apoase unui proces incomplet de reticulare.
Astfel, pentru toate produsele încercate pierderile de masă în testele 2 şi 3 au fost mult
mai mici decât în testul 1, aproape neglijabile, deoarece produsul nereticulat, solubil în apă, s-a
dizolvat în cursul primului test.

P,%
Pierderea de masa,
Teste de imersie in apa, 24h/20°C conditionare
RH 55%, 20°C
25
20
15
10
5
0
test 1 test 2 test3 LE
Figura 4.5 Comportarea la apă a răşinilor studiate
Valorile minime obţinute pentru răşina epoxidică şi lacul alchido-poliuretanic, ambele în
solvent organic, coroborate cu aspectul neschimbat al peliculei, pot indica nişte produse eficiente
de stabilizare dimensională a lemnului, rezistente şi stabile la apă. Totuşi, trebuie avut în vedere
faptul că produsele sunt de la bun început insolubile în apă, iar gradul lor de reticulare poate fi
apreciat doar prin teste cu solvenţi specifici.
Rezultatele testului de higroscopicitate sunt centralizate în Tabelul 4.3. Acestea cuprind
valorile absorbţiei de apă a probelor iniţial condiţionate la 20°C şi φ= 55% (vezi nota * pentru
MAG) după menţinerea timp de: 3 zile, 7 zile, 14 zile, 21 zile în atmosferă saturată, precum şi
valorile deviaţiilor standard calculate pentru aceste valori.
Observaţiile privind modificarea aspectului peliculelor, pierderile de material, exfolierile,
vin să completeze şi expliciteze datele de bază.
Tabelul 4.3.
Absorbţia de apă în atmosferă saturată, la 20±2°C
Tipul A,% St. dev A,% St. dev A,% St. dev A,% St. dev Aspectul
răşinii 3 zile
7 zile
14 zile
21 zile
peliculei
C1 30.41 15.96 23.53 11.39 109.32 57.49 57.55 23.13 Albicioasă,
mată
C2 15.79 12.80 25.06 19.28 92.14 88.52 35.60 29.93 Albicioasă,
mată
LE 15.19 10.64 7.18 4.08 43.37 33.78 8.59 4.13 Albicioasă,
mată
RE 4,32 4,56 3,45 4,89 6,20 4,95 2,75 3,97 Lucioasă,
transparentă
LA-PUR 4.96 2.66 20.10 19.23 15.25 14.82 7.17 6.76 Lucioasă,
transparentă
MAG* 16.59 17.83 27.28 23.27 73.14 46.19 89.97 52.01 Lucioasă,
transparentă
Condiţii de climă
Tumed,
°C
19 19.5 18 18 -
Tuscat,
°C
19 19.5 18 18 -
ϕ, % 100 100 100 100
Notă: * Probele MAG au fost iniţial în stare anhidră spre deosebire de celelalte probe ce au fost iniţial condiţionate
la 20° şi ϕ = 55 %.
17
RE
LA-PUR
MAG
C1
C2

În cazul acestei determinări s-a înregistrat cea mai mare împrăştiere a datelor în sensul că
deviaţiile standard sunt foarte mari. Testul a permis totuşi o diferenţiere a produselor din punct
de vedere al higroscopicităţii precum şi evidenţierea dinamicii absorbţiei de apă.
Analiza datelor sugerează că răşina epoxidică este cel mai puţin higroscopică, urmată de
lacul alchido-poliuretanic LA-PUR şi lacul eco LE. Peliculele cele mai higroscopice sunt cele
rezultate din copolimerii acrilici C1 şi C2. Datele pentru MAG nu pot fi comparate deoarece
reprezintă absorbţii ale unor pelicule aflate iniţial în stare anhidră (ϕ 0 % → ϕ 100 %). Deci
valorile în cazul unui test similar cu cel realizat pentru celelalte produse (ϕ 55% → ϕ 100 %) ar
fi substanţial mai mici.
Urmărind dinamica higroscopicităţii (Figura 4.6) se observă că produsul MAG este
singurul care are o evoluţie crescătoare în ceea ce priveşte absorbţia de apă.
Produsele C1, C2 sunt cele mai higroscopice. Acestea au fost şi cele mai degradate prin
albirea-opacizarea peliculei, fără însă a se desprinde de pe suport. În cazul acestor două produse
valorile absorbţiilor de apă în atmosferă saturată nu sunt concludente.
A, [%]
120
100
80
60
40
20
0
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Durata de mentinere in atmosfera saturata,zile
C1 C2 LE MAG LA-PUR RE
Figura 4.6. Dinamica higroscopicităţii peliculelor în atmosferă saturată.
La produsul LA-PUR absorbţia maximă de apă se produce după o durată de 7 zile de
menţinere în atmosferă saturată, după care se înregistrează o scădere a acesteia.
La produsul LE, valoarea maximă a absorbţiei de apă se atinge la o durată de 14 zile,
după care absorbţia scade. La acest produs însă, s-a semnalat o tendinţă de crăpare şi desprindere
a peliculei de pe suport la manipulare.
Aceeaşi evoluţie a higroscopicităţii în atmosferă saturată prezintă şi produsul RE care este
cel mai puţin higroscopic. La acest produs s-au observat mici picături de apă pe suprafaţa
peliculei. Aşa s-ar putea explica împrăştierea mare a valorilor absorbţiilor de apă.
4.3 Concluzii
1. S-au analizat teoretic, pe baza datelor din literatura de specialitate, caracteristicile pe
care trebuie să le îndeplinească materialele chimice de tratare a lemnului prin
„impregnare superficială” în vederea reducerii instabilităţii dimensionale a lemnului
tratat.
18

2. Aceasta a condus la selecţionarea, pentru experimentări de laborator, în faza primară
a cercetărilor, a 6 produse chimice sintetice: C1, C2 - copolimeri acrilici, LE - lac
ecologic acrilic-poliuretanic, RE - răşină epoxidică, LA-PUR - lac alchidopoliuretanic,
MAG- amestec precondensat de anhidridă maleică şi glicerină.
Produsele testate, în acest capitol, au fost în majoritate, produse ecologice, sub formă
de soluţii apoase: C1, C2. LE şi MAG-ul. De asemenea am utilizat şi produse sub
formă de soluţii în solvenţi organici cum au fost: RE şi LA-PUR.
3. Produsele experimentale testate conform acestei metode şi selecţionate pentru faza
ulterioară de stabilizare dimensională a lemnului, prezentată în capitolul 6, au fost:
LE, RE, LA-PUR.
4. Selecţia acestor produse pentru stabilizarea dimensională a lemnului s-a făcut din
următoarele considerente:
• Pierderile de masă în urma testelor repetate de imersie sunt minime pentru
produsele RE, LA-PUR şi LE, comparativ cu produsele C1 şi C2. Faţă de
produsul C1 care are cel mai slab comportament faţă de apă, absorbţiile de apă
după primul test de imersie au fost cu cca. 52 % mai mici pentru LE şi cu cca. 98
% mai mici pentru RE şi LA-PUR. De asemenea, pierderea de peliculă după
primul test de imersie, calculate faţă de C1, au fost cu cca. 38 % mai mici pentru
LE, cu 96 % pentru RE şi cu 99 % pentru LA-PUR.
• Testul de higroscopicitate a permis o diferenţiere a produselor din punct de vedere
al higroscopicităţii precum şi evidenţierea dinamicii absorbţiei de apă, chiar dacă
împrăştierea valorilor este foarte mare.Analiza datelor în ansamblu sugerează că
răşina epoxidică RE este cel mai puţin higroscopică, urmată de lacul alchidopoliuretanic
LA-PUR şi lacul eco LE. Peliculele cele mai higroscopice sunt cele
rezultate din copolimerii acrilici C1 şi C2. Spre exemplu, la sfârşitul testului, după
21 zile de menţinere în atmosferă saturată, faţă de C1, absorbţiile de apă sunt cu
cca. 82 % mai mici pentru LE, cu cca. 83 % pentru RE şi cu cca. 70 % pentru LA-
PUR.
5. Experimentări de stabilizare dimensională a lemnului de fag în faza
de laborator
5.1 Pregătirea materialului lemnos
La experimentări s-au utilizat epruvete din lemn de fag. Cheresteaua din fag a fost uscată la
aer, în condiţii de interior (ϕ =50-55%, T=18-20 0 C) şi apoi a fost debitată în rigle cu secţiunea de
(20x20) mm. Fiecare riglă a fost secţionată în epruvete cu dimensiunile de (20x20x30) mm, care
corespund direcţiilor de creştere ale lemnului (RxTxL). Epruvetele au fost codificate, ca epruvete
martor sau tratate, (M1, T1 – Mn, Tn) respectând alternanţa ca imediat după o epruvetă T, pentru
tratare, să urmeze martorul său, M. Epruvetele din lemn tratate cu răşinile experimentale, au fost
simbolizate cu T1…Tn, în număr de 10…16 pentru fiecare încercare cărora le-au corespuns
10…16 epruvete martor simbolizate M1…Mn.
Schema de debitare şi codificare este dată în Figura 5.1.
19

I,II,III- etape de debitare; 1,2, …n –poziţia în scândură; A,B,C,D- poziţia riglei în scândură
M1,T1,…Mn,Tn- numărul epruvetei.
Figura 5.1. Schema de debitare a epruvetelor
Pentru verificarea valorii umidităţii de echilibru la care au ajuns probele în camera de
condiţionare, s-au confecţionat probe martor din aceeaşi scândură cu probele T şi M numite
epruvete martor pentru umiditatea de echilibru, simbolizate Ue. Aceste epruvete au fost altele
decât cele martor, M.
Pentru măsurarea dimensiunilor epruvetelor din lemn s-a confecţionat un dispozitiv cu
ceas comparator cu precizie de măsurare de 0,01 mm, montat pe un suport fix. Deoarece tija
ceasului comparator are o cursă mai mică decât grosimea epruvetelor din lemn, s-a ataşat o tijă
prelungitoare care să permită măsurarea epruvetelor cu grosimea de 20 mm. Epruvetele au fost
fixate pe masa dispozitivului, între două ghidaje: unul fix iar altul mobil, astfel încât să fie
posibilă deplasarea în plan orizontal în două direcţii perpendiculare între ele (Figura 5.2). Acest
lucru a fost util pentru a măsura dimensiunile probelor în 5 puncte pe direcţiile tangenţială şi
radială (Figura 5.3). Ca valoare de etalonare pentru punctul de “0” al ceasului comparator s-a
montat pe masa dispozitivului, pe direcţia de măsurare a acului ceasului comparator, o piesă
metalică cu înălţimea de 18,66 mm. Valoarea de 18,66 mm a fost verificată cu ajutorul unor cale
de măsurare plan-paralele.
Figura 5.2. Dispozitivul de măsurare a
dimensiunilor epruvetelor
5.2 Condiţionarea epruvetelor pe parcursul experimentărilor
20
Figura 5.3. Epruvetă pentru experimentări
Tratarea superficială a lemnului în vederea ameliorării instabilităţii sale dimensionale se face,
în mod normal, fie pe lemn absolut uscat la 0%, fie pe lemn uscat la U= 8-12%, adică la
umiditatea de echilibru [24, 57, 74, 79, 119]. În cadrul experimentărilor am dorit să nu modific
condiţiile practice-reale de tratare sau finisare pentru ferestre, care presupun aplicarea

materialelor de tratare sau de finisare pe lemn şi întărirea peliculelor la rece, la temperatura
mediului. S-a ales acest mod de a proceda deoarece în mediul exterior, nu se produc încălziri ale
suprafeţei lemnului tratat sau finisat din construcţii, peste cca 50°C, în zona temperată. De aceea,
nu am dorit să usuc pâna la masă constantă (stare anhidră) probele din lemn nici pentru întărirea
peliculelor şi nici pentru condiţionarea lor în cazul testelor ulterioare de imersie sau de
higroscopicitate. Prin uscarea la temperaturi de 100 °C şi imersie repetată în apă, chiar lemnul
tratat ar suferi degradări mult mai mari decât la temperaturi de cca. 20°C.
Pe parcursul experimentărilor, valorile determinate în condiţii de echilibru, cum au fost masa
şi dimensiunile probelor, au fost considerate mărimile iniţiale de referinţă, în raport cu care s-au
calculat absorbţia de apă, umflarea parţială şi ASE-ul la probele tratate. Pentru calculul umidităţii
absolute, în relaţiile unde apare această mărime, s-a calculat valoarea masei în stare anhidră a
probelor tratate, T, cu ajutorul valorii umidităţii de echilibru Ue, calculată cu probele martor
pentru umiditatea de echilibru.
Toate probele T, M şi Ue au fost menţinute în aceeaşi cameră de condiţionare ca şi peliculele
întărite din răşini (vezi Cap. 4), până când au ajuns la masă constantă, cca. 3 săptămâni. Apoi
probele martor Ue, au fost uscate în etuvă pentru determinarea masei lor în stare anhidră
(conform STAS 83-89), valoare cu care s-a calculat umiditatea de echilibru a tuturor probelor
condiţionate, T şi M. Valoarea obţinută pentru umiditatea de echilibru a tuturor probelor a fost de
9,39 %, ceea ce a indicat alegerea corectă a parametrilor de condiţionare din instalaţie, pe baza
soluţiei saturate de bicromat de sodiu.
În incinte închise etanş, soluţia apoasă saturată de bicromat de sodiu crează o umiditate
relativă a aerului de 55 %, la temperatura de 20 o C.
5.3.Tratarea epruvetelor în laborator
În urma cercetărilor efectuate pe pelicule de răşini, prezentată în Cap.4, s-au ales pentru
experimentări în faza de laborator următoarele răşini:
a) LE - lac ecologic acrilic-poliuretanic;
b) RE - răşină epoxidică;
c) LA-PUR - lac alchido-poliuretanic;
Epruvetele pentru tratare cu aceste răşini au fost codificate cu Ta, Tb, Tc, conform schemei
de codificare prezentată anterior. Succesiunea etapelor de tratare a fost următoarea:
Determinare a masei iniţiale a probelor şi a dimensiunilor pe direcţiile radială (R) şi
tangenţială (T), condiţionate în camera de condiţionare, la valoarea umidităţii de echilibru;
Imersie timp de 15 minute, la 20°C, în soluţiile de răşină;
Cântărire a probelor tratate, pentru calculul consumului specific de răşină rămasă în lemn;
Uscare în aer liber, la 20°C, timp de 3-4 zile (Figura 5.5).
Re-condiţionare în camera de condiţionare, până la umiditatea de echilibru.
Caracteristicile fizico-chimice, codurile produselor de ameliorare şi cele ale tratamentelor
utilizate, precum şi consumurile specifice în produs lichid sunt date în Tabelul 5.1
Tip răşină
Cod
LE
RE
LA-PUR
Cod tratament Aspectul soluţiei de
tratare
Ta Soluţie apoasă, albă,
opalescentă
Ta*
izolare capete cu răşină
epoxidică
Soluţie apoasă, albă,
opalescentă
Tb Soluţie în solvent
organic, transparentă
Tc Soluţie în solvent
organic, transparentă,
de culoare galben-brun
21
Tabelul 5.1
Csu, Viscositate, Mecanism Csp,
[%] TscΦ4mm,20°C [s] de întărire [g/m 2 ]
24.1 12 Reticulare 575,5
24.1 12 Reticulare 343,5
43.05 12 Reticulare 267,4
28.22 12 Reticulare 249,1

O parte din epruvetele tratate cu lac ecologic LE au fost izolate la capete, pe secţiunea
transversală, cu răşină epoxidică Epikote 828 (preparată prin amestec cu întăritor la raport de
2:1), pentru a determina efectul pătrunderii soluţiilor de tratare numai pe direcţiile transversale
(R, T) asupra eficienţei tratamentului.
5.4.Evaluarea stabilităţii dimensionale a lemnului de fag tratat în laborator
5.4.1 Mărimi pentru aprecierea efectului de tratare a lemnului cu răşini sintetice
Pentru a exprima gradul de modificare a însuşirilor lemnului prin impregnare cu răşini
sintetice sau alte substanţe care reacţionează chimic cu lemnul, s-au utilizat mărimi consacrate
deja în literatura de specialitate din domeniul modificării chimice a lemnului prin tratare cu
substanţe chimice reactive sau prin impregnare [23, 53, 61, 74, 82, 84, 97, 98, 118]. Dintre
mărimile analizate, am ales pentru caracterizarea lemnului tratat cu substanţe chimice,
următoarele:
Cp, creşterea procentuală de masă, mărime identică, ca mod de calcul, cu WPG. Cu
WPG se calculează cantitatea de răşină introdusă în lemn, în cazul lemnului impregnat cu răşini
sintetice care se întăresc chimic sau fizic după impregnarea lemnului. Această mărime se
foloseşte şi pentru a exprima gradul de modificare a lemnului care a reacţionat chimic cu
substanţele impregnate în lemn, în cazul lemnului modificat chimic.
M 1 − M
(5.1)
0
Cp= × 100 , %
M 0
unde:
M1 – masa lemnului după tratare, în stare anhidră, în g;
M0 – masa iniţială a lemnului, în stare anhidră , în g.
ASE, coeficientul de stabilizare dimensională, care reprezintă modificarea procentuală a
umflării sau contragerii lemnului tratat, în comparaţie cu lemnul netratat:
ASE =
unde:
α 0 −α
T
× 100,
%
α 0
(5.2)
α0 - umflarea probelor martor în urma unui test de imersie sau higroscopicitate, în %,
αT - umflarea probelor tratate, în urma unui test de imersie sau higroscopicitate, în %.
SE, eficienţa stabilizării, caracterizează eficienţa unui anumit produs de stabilizare
dimensională introdus în lemn. Mărimea reprezintă modificarea procentuală a umflării sau
contragerii lemnului tratat comprativ cu martorul, pentru 1 % produs de ameliorare introdus în
lemn:
ASE
(5.3)
SE =
WPG
MEE, coeficientul de reducere a higroscopicităţii, reprezintă variaţia procentuală a
umidităţii de echilibru a lemnului tratat comparativ cu a celui netatat, în condiţii similare de
climă. Condiţionarea probelor până la umiditatea lor de echilibru, uzual, se face la o umiditate
relativă a aerului de 65 % şi la temperatura de 20°C.
W0 −W
(5.4)
T
MEE = × 100 , %
W0
unde:
W0- umiditatea de echilibru a lemnului netratat, în %,
WT- umiditatea de echilibru a lemnului tratat, în %.
22

Δl, variaţia procentuală a dimensiunilor probelor din lemn după tratare comparativ cu
dimensiunile iniţiale ale sale, în cazul lemnului adus la valoarea umidităţii de echilibru. Mărimea
aceasta este adaptată după Δg [106]. Δl, faţă de mărimea Δg, diferă prin umiditatea la care se face
determinarea. Pentru calculul lui Δl s-a ales umiditatea de echilibru a probei de lemn înainte şi
după tratare, faţă de starea anhidră a probei în cazul mărimii Δg. Modificarea s-a impus din cauza
modificărilor pe care le poate determina temperatura ridicată de uscare asupra lemnului şi a
substanţelor de tratare. Totodată, nu se justifică economic o uscare la starea anhidră a lemnului
tratat.
lte
− l
(5.5)
ie
Δl
= × 100,
[%]
lie
unde:
lte - dimensiunea piesei de lemn, după tratare, la umiditatea de echilibru pentru condiţiile de
climă alese la experimentări, pe o anumită direcţie, în mm;
lie – dimensiunea piesei de lemn înainte de tratare, în aceleaşi condiţii de mai sus, adică la We, în
mm;
5.4.2 Mărimi pentru aprecierea însuşirilor fizico-chimice ale lemnului stabilizat dimensional
PM, pierderea de masă, mărime prin care se apreciază efectul imersiei în apă a probelor
tratate cu substanţe chimice. În contact cu apa se poate produce dizolvarea parţială a substanţei
de tratare, crăparea şi exfolierea peliculei, etc.
Mi − M
(5.6)
i+
1
PM = × 100 , [%]
Mi
unde:
Mi – masa probei înainte de imersie, adusă la starea de echilibru, în condiţiile de climă utilizată la
experimentări, în g.
Mi+1 - masa probei după imersia în apă şi readucerea sa, prin uscare liberă şi condiţionare, la
umiditatea de echilibru, în aceleaşi condiţii de climă, în g.
A, absorbţia parţială de apă, determinată după testele de imersie şi de higroscopicitate.
Mărimea A, reprezintă cantitatea procentuală de apă reţinută în lemn raportată la masa iniţială a
lemnului. Probele au fost aduse la umiditatea de echilibru, în condiţiile de climă stabilită pentru
experimentări, înaintea testelor de imersie şi higroscopicitate, aceasta fiind masa iniţială a
lemnului, din formula de calcul. În cazul în care proba iniţial este uscată până la starea anhidră,
valoarea A, va reprezenta absorbţia totală, de fapt umiditatea absolută a lemnului, W, după
tratare. Mărimea se calculează conform relaţiei de mai jos: .
M u − M
(5.7)
i
A = × 100 , %
M i
unde:
Mu- masa lemnului în stare umedă, după testul de imersie sau higroscopicitate, în g.
Mi- masa iniţială a lemnului, determinată la umiditatea de echilibru a probei, We, în g.
v, viteza de absorbţie a umidităţii, este o mărime nou introdusă în teză prin similitudine cu, o
mărime cunoscută în tratatele de Studiul lemnului, viteza de umflare. Viteza de absorbţie a
umidităţii reprezintă umiditate procentuală absorbită de lemn într-o unitate de timp.
U
v
t
Δ
(5.8)
= , [%U/zi]
În care ΔU reprezintă creşterea umidităţii lemnului, într-un anumit interval de timp, t.
αW1÷W2, umflarea parţială, reprezintă variaţia dimensiunilor lemnului într-un interval de
variaţie a umidităţii sale şi se determină cu relaţia:
23

aW
2 − a
(5.9)
W1
α W1−W
2 = ⋅100
, [%]
aW1
în care:
W1 şi W2 (W2 > W1) sunt valorile umidităţii între care se produc variaţiile dimensionale şi
volumice, iar aW1 şi aW2 sunt dimensiunile şi respectiv volumul la aceste umidităţi.
5.4.3 Teste de evaluare a efectelor de stabilizare dimensională a lemnului
Evaluarea efectului de stabilizare dimensională s-a făcut prin teste de imersie în apă, teste
de higroscopicitate şi analiză microscopică a penetrabilităţii soluţiilor de tratare în lemn.
a.Testul de imersie a constat în imersia totală în apă a probelor aduse iniţial în stare de
echilibru higroscopic, timp de 72 de ore la 20°C, în conformitate cu EN 927-5: 2000- Paints and
varnishes – Coating materials and coating systems for exterior wood- Part 5: Assessment of the
liquid water permeability. Probelor li s-au măsurat dimensiunile şi au fost cântărite înainte şi
după imersie în apă. Astfel, cu valorile obţinute, au fost determinate umflările parţiale pe
direcţiile R şi T, absorbţia de apă, precum şi umidităţile absolute ale probelor imersate.
Umiditatea absolută s-a calculat faţă de masa în stare anhidră a probelor, calculată teoretic,
pornind de la valoarea umidităţii de echilibru determinată în mod practic aşa cum s-a arătat în
Cap 6.2. După imersie, probele au fost aduse din nou în stare de echilibru prin condiţionare la
20°C şi φ =55 %, până la masă constantă. Testul de imersie - re-condiţionare la masă constantă
s-a repetat de trei ori, pentru a vedea stabilitatea tratamentului de ameliorare în condiţiile unui
contact prelungit cu apa.
b. Testul de higroscopicitate a constat în menţinerea probelor, iniţial condiţionate până la
starea de echilibru, într-o incintă cu atmosferă saturată, la 20°C. Această incintă a fost utilizată şi
pentru testarea peliculelor de răşini aplicate pe sticlă şi a fost descrisă în Cap. 4
Probele au fost cântărite şi măsurate pe direcţiile R şi T la intervale de 3, 7, 14, 28 zile
pentru a determina absorbţiile de apă şi implicit umiditatea probelor, precum şi umflarea parţială.
c. Analiza microscopică privind gradul de tratare a lemnului prin “impregnare
superficială”.
Acest studiu a avut în vedere aprecierea gradului de acoperire a suprafeţelor cu răşinile de tratare
precum şi evidenţierea adâncimii de pătrundere a acestora pe direcţie transversală. S-au
vizualizat suprafeţele tangenţiale tratate şi suprafeţele tangenţiale opuse ale aceleiaşi epruvete, de
pe care a fost îndepărtat stratul de răşină astfel încât să fie vizibilă zona marginală tratată.
Aceasta are un strat superficial de răşină iar zona centrală este fără răşină. Această analiză s-a
făcut pentru tratamentele Ta, Tb, Tc şi pentru aceleaşi tratamente, peste care s-a aplicat produsul
biocid Rombai G, codurile fiind Ta-RG, Tb-RG, Tc-RG.
Figura 5.4. Epruvetă pentru studiul microscopic al “impregnării
superficiale”
Epruvetele prezentate în Figura 5.4 au fost montate într-un dispozitiv din lemn de forma
şi dimensiunile celui din Figura 5.5, în vederea prelucrării suprafeţelor. Epruvetele au fost fixate
24

pe dispozitiv fără a utiliza adeziv, în scopul eliminării influenţei acestuia asupra aspectului
suprafeţelor. Pentru aceasta, atât laturile secţiunii cât şi ulucul dispozitivului au fost prelucrate la
cote care să asigure un ajustaj strâns (IB1/ic1).După fixare, suprafeţele epruvetelor şi cele ale
dispozitivului au fost prelucrate simultan prin răzuire, la maşina ROYAL 10, fiind înlăturate
succesiv câte 4 straturi de material a câte 250 μm fiecare.
Figura 5.5. Dispozitiv de fixare a epruvetelor în vederea prelucrării suprafeţelor prin răzuire
Pentru analiza microscopică a epruvetelor astfel pregătite s-a utilizat un microscop optic
performant dotat cu cameră video şi interfaţă de preluare automată a datelor, cu putere de mărire
de 10X şi 25X (Figura 5.6) şi aflat în dotarea Catedrei de Fizică din cadrul Universităţii
“Transilvania”. Imaginile electronice astfel înregistrate au fost prelucrate în Adobe Photoshop 5.
S-au putut evidenţia particularităţi privind tratarea superficială a lemnului şi aspecte
legate de gradul de modificare al lemnului şi modificări datorate imersiei în apă şi datorită
menţinerii în atmosferă saturată.
Figura 5.6. Microscop optic cu cameră video şi interfaţă de preluare automată a datelor
5.5 Concluzii asupra rezultatelor cercetărilor exprimentale de laborator de
stabilizare dimensională a lemnului
a. Tratarea prin “impregnare superficială” - faza de laborator.
• Histogramele din Figura 5.7. arată faptul că lemnul a fost modificat în proporţii diferite în
cele 4 variante de bază de tratare Ta, Ta*, Tb, Tc, Aceasta se datorează atât conţinutului
25

.
diferit de substanţă uscată al soluţiilor de tratare, cât şi unor diferenţe în mărimea moleculelor
răşinilor utilizate.
Dl, [%]
Cp, [%]
8
7
6
5
4
3
2
1
0
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Cp, [%]
7
6
5
4
3
2
1
0
Cresterea procentuala de masa, Cp
Ta Ta*
Tip tratament
Tb Tc
Variatia procentuala a dimensiunilor
Ta Ta* Tb Tc
Tip tratament
26
R T
Ec. de regresie pentru Cp, funcţ ie d e C su
y = 0,1146x + 0,7405
R 2 = 0,6059
0 10 20 30 40 50
Csu, [%]
Cp Linear (Cp)
Figura 5.7. Influenţa tipului de tratament asupra gradului de modificare a lemnului exprimat
prin creşterea procentuală de masă, Cp şi variaţia procentuală a dimensiunilor, Δl, în urma
tratării
• De asemenea, o importanţă deosebită prezintă şi tipul de solvent al soluţiilor de tratare, adică:
apă sau SO. Este evident că în cazul produselor diluabile cu apă consumul specific de soluţie
este mai mare decât în cazul produselor în SO. Aceste diferenţe se corelează cu creşterea
procentuală de masă (Cp) pentru fiecare tratament în parte, funcţie de conţinutul de substanţă
uscată al răşinii şi penetrabilitatea sa.

• Variaţia dimensiunilor după tratare, Δl, este maximă pentru Tb şi Tc şi minimă pentru Ta şi
Ta*.
• Sigilarea secţiunii transversale a epruvetelor în cazul tratamentului Ta*, reduce în mod
evident pătrunderea substanţei de tratare în lemn, deoarece aceasta mai are acces doar pe
direcţiile R şi T iar permeabilitatea lemnului este mult mai scăzută pe direcţie transversală
faţă de direcţia longitudinală
b. Evaluarea stabilităţii dimensionale a lemnului de fag prin teste de imersie
• Epruvetele de lemn de fag tratate cu răşini diferite s-au comportat diferit în testul de imersie
în apă, fapt ilustrat de Figura 5.8. Se constată că practic, în toate variantele de tratare, se
obţine un efect de ameliorare ilustrat de reducerea absorbţiei de apă cu 1,98 % la tratamentul
Ta, cu 29,7 % la Ta*, cu 24,8 % la Tb şi cu 33,5 % la Tc.
Umflare Ue-100%, [%]
12
10
A1, [%]
8
6
4
2
0
60
50
40
30
20
10
0
Absorbtia de apa
Test de imersie 1
M M* Ta Ta* Tb Tc
Tip tratament
Umflare partiala
Test de imersie 1
M M* Ta Ta* Tb Tc
Tip tratament
27
R T
Figura 5.8. Influenţa tipului de tratament asupra comportării la imersie în apă a lemnului de fag
• În varianta tratamentului cu lac ecologic acrilo-PUR şi sigilare a capetelor transversale (Ta*)
lemnul absoarbe cu 45 % mai puţină apă decât în aceeaşi variantă de tratare (Ta) fără sigilare
a capetelor. Tratamentul Ta prezintă cele mai mari valori ale absorbţiei de apă şi umflării.
Privind comparativ variantele de tratare între ele, răşina epoxidică (Tb) absoarbe cu 23 %

mai puţină apă, iar lacul alchido-PUR (Tc) cu 32 % mai puţin faţă de lacul ecologic acrilo-
PUR (Ta).
• De asemenea umflarea s-a redus, comparativ cu probele martor netratate, în proporţii de 30-
70 % pe direcţie tangenţială şi 15- 60 % pe direcţie radială, valori indicate de coeficienţii
ASE.
• Astfel, valorile umflărilor parţiale şi valorile coeficienţilor de stabilizare dimensională ASE
indică o eficienţă diferită a tratamentelor, în sensul că efecte maxime de ameliorare se obţin
pentru lacul alchido-PUR, răşina epoxidică şi minime pentru lacul acrilo-PUR.
ASE, [%]
SE (CER), [%]
80
70
60
50
40
30
20
10
0
30
25
20
15
10
5
0
Coeficienti de stabilizare dimensionala
Test de imersie 1
R T
M M* Ta Ta* Tb Tc
Tip tratament
Rata de eficienta a substantei
Test de imersie 1
R T
M M* Ta Ta* Tb Tc
Tip tratament
Figura 5.9. Eficienţa comparativă a tratamentelor de ameliorare exprimată prin coeficienţii de
stabilizare dimensională ASE şi eficienţa stabilizării, SE.
• Coeficienţii SE, ce reprezintă rata de eficienţă a substanţei de ameliorare, calculaţi ca şi
raportul dintre ASE şi Cp, indică faptul că există diferenţe notabile în acest sens între
produsele utilizate experimental (Figura 5.9).
• Eficienţa stabilizării a fost mult redusă pentru produsele apoase (Ta), deşi în acest caz
creşterea procentuală de masă (Cp) a avut valoare maximă. Este evident că o cantitatea mai
mare de răşină introdusă în lemn nu conferă întotdeauna o eficienţă mai mare unui tratament
de stabilizare dimensională.
28

• La tratarea lemnului de fag în aceleaşi condiţii de lucru cu diverse răşini, factori cum sunt:
tipul răşinii, tipul de solvent utilizat, uniformitatea tratării, pot influenţa în mod apreciabil
eficienţa unui tratament.
• După valorile SE rezultă că eficienţa lacului alchido-PUR este cea mai mare, urmat de răşina
epoxidică RE şi lacul acrilo-PUR pentru epruvetele cu suprafeţe transversale sigilate.
• Se poate observa încă o dată ce implicaţii poate avea sigilarea capetelor transversale ale
lemnului în aprecierea eficienţei unui tratament. Astfel, un tratament de stabilizare
dimensională combinat cu o sigilare a capetelor transversale poate fi mai eficient cu cca. 38%
pe direcţie radială şi cca. 60% pe direcţie tangenţială, decât unul fără sigilare a capetelor.
ASE, [%]
ASE, [%]
80
70
60
50
40
30
20
10
0
-10
70
60
50
40
30
20
10
0
-10
FAG- teste de imersie T1, T2,T3
Coeficienti de stabilizare dimensionala pe direcţie R
Ta Ta*
Cod tratament
Tb Tc
ASE T1 ASE T2 ASE T3
FAG- teste de imersie T1, T2,T3
Coeficienti de stabilizare dimensionala pe direcţie T
Ta Ta* Tb Tc
Cod tratament
ASE T1 ASE T2 ASE T3
Figura 5.10. Comportarea lemnului de fag martor şi tratat în cele trei teste repetate de
imersie: efecte remanente de ameliorare exprimate prin coeficienţii ASE
29

• Efectele de ameliorare obţinute nu sunt stabile la contactul prelungit al epruvetelor tratate cu
apa. Astfel, se constată că după cel de-al doilea test de imersie atât valorile absorbţiilor de
apă, cât şi umflarea cresc. Acest lucru duce la diminuarea accentuată a coeficienţilor de
stabilizare dimensională calculaţi după al doilea test de imersie (Figura 5.10.).
• Se bănuieşte o desprindere fizică a produsului de ameliorare ce nu a fost bine fixat în lemn,
fenomen care a permis pătrunderea apei în lemn.
• În aceste condiţii, în urma testului 3 de imersie în apă se observă că lemnul tratat în
variantele Tc şi Tb este cel mai stabil dimensional, comparativ cu Ta .
c. Evaluarea stabilităţii dimensionale a lemnului de fag prin teste de higroscopicitate
• Probele stabilizate dimensional prin “impregnare superficială” s-au comportat bine în testul
de higroscopicitate. Astfel, se poate constata din Figurile 5.11 şi 5.12 că dinamica absorbţiei
de apă şi a umflării se reduce pentru toate probele tratate comparativ cu probele martor.
Absorbtia de apa, [%]
20
15
10
5
0
Test de higroscopicitate
0 5 10 15 20 25 30
Durata testului, [zile]
M Ta Tb Tc
Figura 5.11 Dinamica absorbţiei de apă a lemnului de fag martor şi stabilizat dimensional în
testul de higroscopicitate
• În cazul tratamentului Ta se poate spune că se obţine doar o reducere relativă a
higroscopicităţii, în sensul că diferenţa iniţială de comportament între aceste probe şi cele
martor se diminuează în timp.
• Dinamica absorbţiei de apă în atmosferă saturată se reduce ca urmare a tratării, după cum
rezultă din Figura 5.11. Efectul de reducere a absorbţiei de apă este mai accentuat către
sfârşitul testului, respectiv după 28 de zile, pentru lemnul tratat în variantele Tb şi Tc.
• În acest test absorbţia de apă se reduce comparativ cu probele martor M, cu 4,26 % la Ta, cu
10,7 % la Tb şi cu 9,23 % la Tc.
• În cazul epruvetelor sigilate absorbţia de apă se reduce cu 20,8 % la Ta*, faţă de probele
martor M*. Doar sigilarea capetelor implică în cazul de faţă o reducere a absorbţiei de apă de
17,7 %.
• Efectul este similar şi în cazul umflării. Astfel că, cele mai mici valori ale umflărilor se
înregistrează la Tb şi Tc, în timp ce la Ta umflarea tangenţială după 28 de zile atinge valori
comparabile cu cele ale probei martor.
• Acest fapt demonstrează efectul de barieră pentru vaporii de apă al stratului de răşină
impregnat în lemn în cazul tratamentelor Tb şi Tc.
30

Umflarea radiala, [%]
Umflarea tangentiala, [%]
5
4
3
2
1
0
-1
-2
-3
10
Test de higroscopicitate
0 5 10 15 20 25 30
8
6
4
2
0
-2
Durata testului, [zile]
M Ta Tb Tc
Test de higroscopicitate
0 5 10 15 20 25 30
Durata testului, [zile]
M Ta Tb Tc
Figura 5.12. Dinamica umflării lemnului de fag martor şi stabilizat dimensional în testul de
higroscopicitate
d. Analiza microscopică privind gradul de tratare a lemnului prin “impregnare superficială”
şi modificările de aspect apărute datorită testelor de imersie şi higroscopicitate
Pentru probele tratate sunt prezentate comparativ aspectul unei feţe tangenţiale tratate
simbolizată FT şi ale feţei opuse răzuite, la marginea epruvetei, reprezentând zona tratată,
simbolizată FRM, precum şi ale feţei răzuite în centrul epruvetei, reprezentând în fapt zona
netratată şi simbolizată FRC. Această analiză s-a făcut pentru tratamentele Ta,Tb,Tc (Figura
5.13).
Aspectul general al al suprafeţelor probelor tratate după testul de imersie, respectiv
higroscopicitate este ilustrat de fotografiile din Figura 5.14. Acestea sugerează tendinţa de
desprindere a peliculelor de răşini şi aspectul mai degradat al lemnului tratat după testele repetate
de imersie, comparativ cu cel de higroscopicitate.
31

FAG
Probe tratate în variantele Ta,Tb,Tc iniţial
FT FRM FRC
Ta
Tb
Tc
Figura 5.13 Aspectul microscopic (25X) al probelor de fag tratate în variantele Ta, Tb, Tc.
32

FAG
Probe tratate în variantele Ta,Tb,Tc, după testarea comportării la apă
Higroscopicitate Imersie
Ta Ta
Tb Tb
Tc Tc
Figura 5.14. Aspectul microscopic (25X) al suprafeţei probelor tratate după testele de
higroscopicitate (140 zile) şi imersie în apă: 3 teste a câte 72 ore/20°C.
33

6 Verificarea comportării lemnului stabilizat dimensional în
condiţii de exterior
6.1 Stabilirea tehnologiilor de tratare superficială a lemnului
Pentru stabilirea tehnologiilor de tratare s-a pornit de la principiul “impregnării superficiale”
cu o serie de răşini capabile să formeze, prin reticulare în lemn, un strat rezistent şi izolator faţă
de apă şi care să blocheze accesul apei în lemn. De asemenea, s-au avut în vedere şi substanţe
care, din punct de vedere teoretic, ar putea avea efect mecanic de ameliorare a instabilităţii
dimensionale a lemnului prin blocarea fizică a accesului apei în lemn. Unele substanţe pot avea
efect combinat de ameliorare a instabilităţii dimensionale şi a rezistenţei la biodegradare a
lemnului. Lemnul astfel tratat este necesar să poată fi în continuare finisat cu produse
peliculogene biocide şi cu conţinut de absorbanţi UV. Un astfel de lemn ar prezenta o rezistenţă
mărită la biodegradare şi la factori de mediu, adică ar fi protejat faţă de toţi factorii de risc biotici
şi abiotici, activi în condiţii de exterior. Este de aşteptat ca finisarea cu peliculogene care conţin
substanţe biocide şi absorbante pentru radiaţiile UV, aplicată pe un lemn stabilizat dimensional,
cu unul din tratamentele de mai sus, să crească apreciabil durabilitatea lemnului utilizat în
construcţii. De asemenea, se poate aştepta o mărire a rezistenţei la biodegradare determinată nu
numai de caracterul biocid al produsului de finisare, ci şi de o umiditate redusă în lemn şi un
acces limitat al agenţilor de biodegradare în lemn ca urmare a barierei reprezentate de răşinile
reticulate din lemn. Pe baza acestor principii s-au ales trei tipuri de produse de tratare. Acestea
sunt prezentate în Figura 6.1.
Substanţe de
stabilizare
dimensională
(răşini sintetice)
• Lac ecologic (LE)-Ta
• Răşină epoxidică (RE)-Tb
• Lac alchido-poliuretanic
(LA-PUR)-Tc
Produse de tratare a lemnului
Produse de
bioprotecţie
• Rombai G
(RG)
Figura 6.1 Produse de tratare a lemnului
34
Produse de
finisare
• Produs
semitransparent biocid
(S1)
• Vopsea alchidică(S2)
Tipurile, codurile şi caracteristicile produselor de protecţie şi finisare utilizate sunt date în
Tabelul 6.1 precum şi valorile consumurilor specifice pentru aplicare, prevăzute în fişele tehnice.

Tip de produs
Cod Aspect Csu, Viscozitate,
Tabelul 6.1
Csp teoretic,
[%] TscΦ4mm, 20°C
[s]
conform fişei
tehnice,[g/m 2 ]
Produse de Rombai G RG Soluţie în solvent 6 9 140
protecţie
organic, galben
verzui
Produs de R Soluţie apoasă, 6 9 150
referinţă
galben verzui
Produse de Lac biocid S1 Lichid
30-36 13 100
finisare semitransparent semitransparent,
Villa Supra
brun
Email alchidic, S2 Lichid vâscos, 39.18 45 150
alb Superpolilac alb, opac
Notă: Codurile şi caracteristicile produselor de stabilizare dimensională au fost prezentate anterior, în cap. 5 şi 6
.
6.2 Testarea în teren a rezistenţei la biodegradare şi factori de mediu a
probelor din lemn tratate
Metoda îmbinărilor în L – test accelerat a avut la bază un studiu bibliografic aprofundat,
fiind deja testată de către cercetătorii belgieni J. Van Acker şi M.Stevens [110, 111]. Această
metodă poate fi utilizată, prin modificarea normei EN 330 - testul clasic, pentru diverse
produse de tratare sau finisare a lemnului, precum şi pentru specii diferite. Motivul adoptării
acestei variante pentru experimentări este acela că testul clasic are o durată de 5 ani.
Testul accelerat prin metoda îmbinărilor în L pentru ferestre a avut ca obiectiv posibilitatea
introducererii la fabricarea ferestrelor a unor specii mai puţin durabile şi cu variaţii
dimensionale, cum este fagul. Acesta presupune realizarea unor îmbinări în L din două elemente:
traversă şi lonjeron care vor fi îmbinate între ele şi expuse în exterior. Lonjeronul nu constituie
probă de încercare ci este elementul menit să accelereze infectarea probei efective (traversă) cu
agenţii de biodegradare de tipul fungiilor. În acest scop lonjeronul este realizat din cele două
specii de referinţă nedurabile şi nu este tratat sau finisat în nici un fel.
Alt mod de accelerare în testul modificat constă în realizarea unei îmbinări cu cep drept
întreg ascuns şi realizarea unui cep mai scurt cu 5-7 mm decât scobitura aferentă. Se creează
astfel în interiorul îmbinării un spaţiu în care se poate acumula apă, menţinând o umiditate
crescută în lemn pe o perioadă mai lungă.
6.2.1. Confecţionarea epruvetelor L pentru testarea în teren
S-au pregătit două serii de repere pentru epruveta L şi anume: traverse din lemn de fag cu
feţele paralele cu fibra lemnului şi lonjeroane, realizate din rigle din lemn de fag şi alburn din
lemn de pin, încleiate între ele cu răşină epoxidică rezistentă la apă (Figura 6.2). Parametrii
regimului de încleiere a lonjeroanelor au fost: Csp= 200 g/m 2 , T= 20 ± 3°C, t= 24 ore, p= 0,4-0,6
MPa. Apoi, în lonjeronul încleiat s-au executat scobiturile necesare, cu precizarea că scobitura
inferioară este la 50 mm de la capătul lonjeronului.
Aceste îmbinări reproduc, la scară, o îmbinare în L pentru ferestre. Forma şi dimensiunile
epruvetelor utilizate sunt prezentate în Figura 6.3.
35

Figura 6.2 Mod de executare a lonjeronului 1, 2-rigle din pin şi fag, 3- lonjeron încleiat, cu
scobituri
a b
Figura 6.3 Îmbinare în L- test accelerat, a- mod de îmbinare în L, b- cadru de susţinere
6.2.2.Confecţionarea epuvetelor de laborator pentru testarea în teren
Pentru a evalua în mod corect rezultatele obţinute, în paralel cu epruvetele L care au fost
expuse la Bucureşti în poligonul Institutului Naţional al Lemnului, s-au pregătit alte epruvete de
laborator care au fost expuse în Braşov, pe un microstand în cadrul Laboratorului de Materiale
Tehnologice din Facultatea de Industria Lemnului. Acestea au fost tratate şi evaluate în mod
similar cu epruvetele L, însă metoda utilizată nu este standardizată ci una originală, adaptată pe
36

alt tip de epruvete. Prin aceasta s-au urmărit, pe lângă eficienţa stabilizării dimensionale cu
produsele de tratare asupra lemnului expus în exterior şi alte caracteristici importante ca:
• Influenţa modului de debitare a lemnului (secţiunile radială şi tangenţială expuse simultan)
asupra degradării în condiţii de exterior;
• Modificările de culoare apărute în urma expunerii în exterior şi interior;
• Analiza microscopică a modificărilor datorate atacului biologic, apărute pe suprafaţa
lemnului.
Pentru epruvete s-au utilizat două specii lemnoase: fag şi brad. Epruvetele de fag au avut
secţiune triunghiulară, cu latura de 40 mm şi lungimea de 200 mm [99]. Acestea au fost debitate
astfel încât să aibă două feţe radiale şi una tangenţială. Epruvetele din lemn de brad au avut
secţiune dreptunghiulară, cu dimensiunile de (5x85x150)mm, cu feţele radiale. Forma şi
dimensiunile epruvetelor sunt date în Figura 6.4 .
FAG BRAD
Figura 6.4 Forma şi dimensiunile epruvetelor utilizate la încercări
6.2.3.Mod de tratare
Lonjeroanele au fost pregătite în cadrul INL Bucureşti, nefiind tratate. Traversele au fost
pregătite în cadrul Facultăţii de Industria Lemnului, în laboratoarele de Materiale Tehnologice şi
Protecţia Lemnului. După debitarea traverselor, respectiv a epruvetelor de laborator, acestea au
fost condiţionate în laborator la 20°C şi 50-55 % umiditate relativă, minim 7 zile.
În cazul traverselor s-au folosit 6 variante a câte 3 probe identice / produs şi specie,
corespunzătoare la trei perioade de expunere la factori atmosferici. La aceste variante s-au
adăugat 1 variantă de tratare cu un produs de protecţie omologat, câte 3 epruvete identice/ produs
şi specie, 1 variantă de tratare cu un produs de protecţie de referinţă, câte 3 epruvete identice/
produs şi specie şi un set de epruvete martor.
În cazul epruvetelor de laborator s-au folosit 6 variante de tratare a câte 1 probă pentru
fiecare produs de stabilizare dimensională şi fiecare specie. La aceste variante s-au adăugat 1
variantă de tratare cu un produs de protecţie de referinţă, câte 1 probă/ produs şi specie şi un set
de epruvete martor. Un caz particular pentru tratarea acestor epruvete este varianta C de tratare
adică probă tratată cu una din răşinile experimentate (răşină epoxidică) şi finisată cu aceeaşi
răşină nediluată. De asemenea, un set de epruvete tratate au fost expuse în condiţii de interior, la
lumină naturală pentru a aprecia gradul de modificare a culorii datorită acţiunii radiaţiilor UV.
Înainte de tratare traversele şi epruvetele de laborator au fost şlefuite cu H 100-120,
desprăfuite şi cântărite. Produsele de ameliorare a instabilităţii dimensionale şi produsele de
protecţie au fost aplicate prin imersie timp de 15 minute la 20°C, iar produsele de finisare au fost
aplicate prin pensulare, în două straturi.
37

Schematic, variantele de tratare pentru toate epruvetele sunt prezentate în Tabelul 6.2.
Tabelul 6.2
Variante de tratare a lemnului expus la factorii de mediu
Stabilizare Protecţie
dimensională biocidă
X A1
X X A2, A3
X X B1
X X X B2, B3
38
Finisare Cod tratament
În cazul traverselor cepul nu a fost finisat, ci doar tratat şi protejat antiseptic
Perioada de condiţionare între tratamente a fost de minim 48 ore. Pentru a asigura o etanşeitate
bună faţă de apă, la traverse respectiv la epruvetele de laborator s-a aplicat la capătul opus
îmbinării, respectiv la ambele capete, pe secţiunea transversală, răşină epoxidică.
6.2.4. Mod de expunere în exterior
Pe un lonjeron s-au fixat liber, fără adeziv, cinci traverse, situate la o distanţă de 200 mm
una de alta, cu faţa tangenţială în sus.
Pe un cadru metalic prevăzut cu fante pentru scurgerea apei, s-au expus în exterior
îmbinările în L pregătite anterior, deasupra solului la o înălţime de 900 mm, înclinate la 10° faţă
de orizontală şi orientate către sud-est, astfel încât gradul de iluminare să fie maxim (condiţii
atmosferice predominante). (Figura 6.5).
Figura 6.5. Mod de expunere pe stand a îmbinărilor în L
Epruvetele de laborator tratate au fost debitate în două: o treime din epruvetă a rămas ca
martor, iar cealaltă parte, respectiv două treimi, a fost expusă în exterior, deasupra solului,
neacoperit, pe un plan înclinat la 45° faţă de orizontală, orientare sud-est. În acest scop a fost
construit un microstand experimental adaptat tipului de epruvete folosite.

Un set din epruvetele de laborator tratate au fost expuse în condiţii de interior, la radiaţii
UV. Modul de fixare şi expunere a epruvetelor este prezentat în Figura 6.6.
Figura 6.6 Microstand experimental pentru expunere la factori atmosferici
6.2.5.Metode de evaluare a gradului de degradare a lemnului. Rezultate
a. Analiza vizuală nedistructivă
Această analiză s-a făcut după 3, 9, 12 luni la epruvetele L şi după 2, 8, 15 luni la epruvetele
de laborator.
Ambele tipuri de epruvete au fost analizate şi codificate în mod similar. În plus, la epruvetele
de laborator s-au luat în considerare:
• faţa expusă, respectiv cea tangenţială şi cea radială;
• apariţia crăpăturilor în lemn, comparativ, pe cele două feţe expuse şi lungimea totală
a acestora raportată la suprafaţa epruvetei.
Codificarea conform normei EN 330 – testul clasic este destul de dificilă şi uneori ambiguă
deoarece cumulează efectele de biodegradare de tipul discolorărilor superficiale cu cele de
degradare profundă prin putrezire. În plus, sistemul nu ia în considerare alte degradări în lemn
cum ar fi crăpăturile şi nici aspectul peliculelor de acoperire. Codul de evaluare este prezentat în
Tabelul 6.3. Evaluarea presupune analiza vizuală a suprafeţelor exterioare şi interioare ale
îmbinării.
Tabelul 6.3
Sistem de evaluare a gradului de degradare biologică a lemnului conform EN 330
Clasa Descriere Definiţie
0 Sanătos Nici un semn de deteriorare
1 Atac uşor Uşoară discolorare, adesea închisă şi cu striuri, nici o înmuiere sau o
slăbire semnificativă a lemnului
2 Atac moderat Zone de discolorare distincte, dar sub formă de pete şi striuri uşoare cu
mici zone de putregai (lemn înmuiat, slăbit); nu este afectată mai mult de
25% din zona vizibilă
3 Atac sever Înmuiere şi slăbire marcantă a lemnului, caracteristică unui putregai dat de
ciuperci şi sub formă de pete şi striuri marcate; este afectată incontestabil
mai mult de 25% din suprafaţa vizibilă
4 Rupere Putregai foarte grav şi mult; adesea cepul se poate rupe uşor.
Notă: Discolorare – modificare de culoare datorată unui atac biologic care nu este însoţită de modificarea
proprietăţilor fizico-mecanice.
Datorită unei oportunităţi de deplasare în Germania la Institutul Bundesforschungsanstalt für
Forst-und Holzwirtschaft din Hamburg, în cadrul Programului European Network on Wood
Modification, s-a facut analiza vizuală după 9 luni, a epruvetelor aduse din România, conform
criteriilor stabilite de normele: EN 330- 1997 şi prCEN/TS 12037: 2002(E).
39

Această analiză s-a făcut cu ajutorul specialiştilor din cadrul Departamentului de Protecţie a
Lemnului, experienţa în acest domeniu fiind practic inexistentă în România. Astfel că, faţă de
prima examinare, aceasta este mult mai complexă, luându-se în considerare mai multe criterii
cum ar fi:
• analiza lemnului şi a stratului superficial de produs de tratare, respectiv a peliculelor de
finisare;
• analiza tuturor feţelor exterioare ale epruvetelor, precum şi a cepului;
• crearea unor sisteme de evaluare proprii pentru identificarea şi aprecierea unor defecte cum
ar fi: crăpăturile în lemn sau gradul de aderenţă al peliculei.
Astfel că în evaluarea preliminară după 9 luni la epruvetele L, respectiv 8 luni la epruvetele
de laborator, s-a folosit sistemul de evaluare în acord cu norma prCEN/TS 12037: 2002(E),
tabelul C.1., care ia în considerare doar discolorările datorate atacului ciupercilor de albăstreală
şi mucegai şi tabelul 1 în aceeaşi normă, care ia în considerare biodegradarea cauzată de
ciupercile de putregai brun, alb sau moale şi afectează proprietăţilor fizico-mecanice ale
lemnului. Aceste sisteme sunt prezentate în Tabelele 6.4 şi 6.5.
Tabelul 6.4
Sistem de evaluare pentru discolorări datorate atacului biologic conform prCEN/TS 12037:
2002(E), tabel C.1 în normă
Aspect
Culoare
Deschisă Medie Neagră
Pete individuale 1 1 2
Grupuri de pete/dungi şi/sau zone
1 2 3
continue de discolorare
Pe toată suprafaţa 2 3 3
Nota 1 : modificările de culoare datorate efectelor fizico-chimice nu se iau în considerare.
Nota 2 : discolorările evidente datorate unui atac de Basidiomycete şi/sau putregai moale pot fi înregistrate şi
menţionate în raport.
Tabelul 6.5
Sistem de evaluare pentru putregai conform prCEN/TS 12037: 2002(E), tabel 1 în
normă
Clasă Descriere Definiţie
0 Sănătos Nici un semn de putregai
1 Atac uşor Semne vizibile de putregai, dar fără înmuierea sau slăbirea
semnificativă a lemnului.
2 Atac moderat Zone de putregai (lemn moale şi slăbit; în mod normal nu mai mult
de 3 cm 2 si cu adâncime de 2 până la 3 mm).
2+ Atac moderat+ Atac sever, aproape 3.
3 Atac sever Lemn moale şi slăbit în mod evident, tipic pentru putregai; lemn
afectat pe mai mult de 3 cm 2 şi o adâncime de 3 până la 5 mm sau 5
până la 10 mm doar pe câţiva cm 2 .
3+ Atac sever+ Rupere, aproape 4
4 Rupere Putregai sever şi mult, partea de îmbinare se rupe uşor.
Nota 1: discolorările datorate în mod evident unui atac de Basidiomycete şi/sau ciuperci de putregai moale se
menţionează şi înregistrează în raport. La recomandarea clientului se poate face şi o evaluare a discolorării conform
aceleiaşi norme tabel C.1. Modificările de culoare datorate efectelor fizico-chimice nu se iau în considerare.
Nota 2: datorită degradării fizico-chimice a ligninei, poate să apară pe suprafaţa exterioară, expusă, o defibrare a
lemnului. Aceasta, împreună cu crăpăturile datorate diferenţelor de umiditate în straturile lemnului, poate conduce la o
înmuiere a suprafeţei lemnului, vizibilă în special când lemnul este umed. Aceste modificări trebuie atent diferenţiate de
putregai.
Nota 3: în zone cu climat predominanat umed şi cu precipitaţii frecvente poate să apară la suprafaţa lemnului, într-un
strat subţire, putregaiul moale, care poate duce la o înmuiere a acestui strat.
40

În plus, pentru a evidenţia în mod corect şi complet degradarea lemnului dar şi a stratului
superficial de tratare şi/sau a peliculei de finisare, s-au creat nişte sisteme proprii de evaluare
cum ar fi:
• clasificarea crăpăturilor în lemn;
• codificarea gradului de aderenţă a peliculelor la suport (Tabelul 6.6);
• s-au analizat atât faţa superioară, expusă, cepul, dar şi feţele laterale şi cea inferioară a
epruvetelor.
Tabelul 6.6
Crăpături
Sisteme proprii de evaluare şi notare
Grad de aderenţă la suport
Clasă Descriere Clasă Descriere Definiţie
0 Fără crăpături 0 Foarte bun Nu se evidenţiază probleme de
aspect/aderenţă
1 Crăpături mici, de până la 1 Bun Câteva zone cu modificări de aspect
1cm lungime, izolate
sau microfisuri care nu pot fi
îndepărtate
unghia.
prin încercarea cu
2 1 crăpătură mare pe toată 2 Mediu Cîteva zone unde pelicula se
lungimea sau crăpături
exfoliază sau poate fi îndepărtată
numeroase de cca. 1-3cm.
prin încercarea cu unghia.
3 2 crăpături mari pe toată 3 Necorespunzător Pelicula exfoliată total sau uşor de
lungimea sau crăpături
îndepărtat prin încercarea cu unghia.
4
numeroase de cca 3-5cm.
Crăpături mari şi/sau mici,
numeroase
- -
Rezultatele evaluărilor sunt prezentate sub formă de tabele complexe care au luat în
considerare toţi factorii enumeraţi mai sus. Pentru exemplificare, în Tabelul 6.7 se prezintă un
model de evaluare.
Ca urmare a întocmirii acestor tabele s-au putut construi histograme care indică
diferenţele între diversele tipuri de tratamente utilizate, în ceea ce priveşte prezenţa crăpăturilor
în lemn (Cr), precum şi modificările de culoare datorate unui atac biologic (C), atât pentru
epruvetele L cât şi pentru epruvetele de laborator.
Acestea cuprind evaluările după 9 şi 16 luni la epruvetele L, cât şi evaluările după 8 şi 15
luni la epruvetele de laborator. De asemenea, s-au analizat comparativ cele două specii
lemnoase: fag şi brad. Acest lucru a evidenţiat în ce măsură diverse tratamente de stabilizare
dimensională ale lemnului de fag pot îmbunătăţi durabilitatea naturală şi implicit rezistenţa la
factorii de mediu astfel încât lemnul de fag să atingă cel puţin performanţele lemnului de brad. În
aceste histograme este evidenţiată şi influenţa secţiunii lemnului epruvetelor de laborator asupra
degradării acestuia în condiţii de exterior, după cele două perioade de expunere.
Un exemplu de astfel de histogramă este cea din Figura 6.7 care indică atât eficienţa unor
tratamente combinate de stabilizare dimensională- bio-protecţie – finisare a lemnului de fag, cât
şi influenţa secţiunii expuse a lemnului asupra degradării în condiţii de exterior.
41

Clasa de deteriorare
Clasa de deteriorare
4
3
2
1
0
FAG 15- Lemn stabilizat dimensional
Crăpături în lemn, Cr
M Ta-A1 Tb-A1 Tc-A1
Cod tratament
tg rad
FAG 15- Lemn stabilizat dimensional şi antiseptizat
Crăpături în lemn, Cr
4
3
2
1
0
M Ta-B1 Tb-B1 Tc-B1
Cod tratament
tg rad
FAG 15- Lemn stabilizat dimensional, antiseptizat şi
finisat
Crăpături în lemn, Cr
Clasa de deteriorare
4
3
2
1
0
M Ta-B3 Tb-B3 Tc-B3
Cod tratament
tg rad
42
Clasa de deteriorare
Clasa de deteriorare
Clasa de deteriorare
3
2
1
0
3
2
1
0
FAG 15- Lemn stabilizat dimensional
Modificare de culoare, C
M Ta-A1 Tb-A1 Tc-A1
Cod tratament
tg rad
FAG 15- Lemn stabilizat dimensional şi antiseptizat
Modificare de culoare, C
3
2
1
0
M Ta-B1 Tb-B1 Tc-B1
Cod tratament
tg rad
FAG 15- Lemn stabilizat dimensional, antiseptizat şi
finisat
Modificare de culoare, C
M Ta-B3 Tb-B3 Tc-B3
Cod tratament
tg rad
Figura 6.7. Influenţa protecţiei şi finisării asupra eficienţei tratamentului de stabilizare dimensională
la lemnul de fag expus 15 luni la factorii de mediu

. Modificări de culoare
Pentru a evalua în mod corect modificările de culoare ale epruvetelor expuse la factorii
de mediu, rezultatele obţinute în urma analizei vizuale, conform normei EN 330 şi a sistemelor
nou adoptate, au fost comparate cu cele obţinute în urma măsurării culorii, la aceleaşi epruvete.
Aceste măsurători au fost efectuate pe epruvetele de laborator, pe faţa tangenţială, după 15 luni
expunere la factorii de mediu şi la epruvetele L, pe faţa superioară, după 9luni, respectiv 16 luni
de expunere.
În acest scop s-a utilizat un aparat Spectrocam, multifuncţional, care combină funcţiunile
a patru aparate într-unul singur (Figura 6.8). Aceste funcţiuni sunt:
1. Spectrofotometru;
2. Spectrocolorimetru şi densitometru;
3. Calibrator de monitor;
4. Cameră spectrală.
1
2
3 4
Figura 6.8. Aparat Spectrocam pentru măsurarea culorii
Astfel se poate măsura culoarea şi densitatea de culoare cu acurateţea unui
spectrofotometru. Aparatul are toate accesoriile necesare pentru scanare şi calibrare. Pentru
calibrarea monitorului se folosesc: o placă neagră ISO, o placă albă de referinţă şi software
pentru măsurare. De asemenea, Spectrocam dă valorile colorimetrice: CIE, XYZ, xyY, Luv, Lab,
LCH, HSB, RGB, densităţile de culoare ale materialelor măsurate: A,T, E, I, Din 16536-2 şi
sursa de lumină: A, C, E, D50, D55, D65, D75. Cu ajutorul Spectrocam coordonatele măsurate
sunt introduse automat în calculator în programul Excel.
Măsurătorile s-au efectuat cu sursă de lumină naturală D65, în sistem CIELab. Acest
spaţiu al culorilor este utilizat în determinarea numerică a diferenţei de culoare, având o mare
importanţă practică, deoarece distanţele egale dintre culori, din orice domeniu, determină
diferenţe aproximativ egale şi în percepţia vizuală.
Pentru evaluarea rezultatelor s-au întocmit diagrame (curbe de remisie), R= f (λ), în
programul Origin Graph şi s-au calculat diferenţele de culoare ΔE pentru epruvetele măsurate.
Rezultatele obţinute prin analiză vizuală în ceea ce priveşte modificarea culorii au fost verificate
prin măsurarea acesteia şi întocmirea curbelor de remisie R = f (λ), atât pentru epuvetele L, cât şi
pentru cele de laborator. Pentru exemplificare, în Figura 6.9 este prezentat aspectul epruvetelor L
rezultat prin observare directă şi prin măsurarea culorii. De asemenea, sunt date tabelar (Tabelul
6. 8- 6.9) şi diferenţele de culoare ΔE pentru 2 serii de epuvete reprezentative şi anume: epruvete
stabilizate dimensional în variantele Ta, Tb, Tc - A1, la care s-au înregistrat cele mai mari valori
ale diferenţelor de culoare comparativ cu aspectul iniţial şi epruvete stabilizate dimensional şi
finisate cu produsul opac în variantele Ta, Tb, Tc – A3, care prezintă cele mai mici diferenţe de
culoare faţă de cea iniţială, înainte de expunere.
43

Rezultatele obţinute ca urmare a măsurării culorii epruvetelor L şi a epruvetelor de
laborator, expuse în exterior diverse perioade de timp, au scos în evidenţă veridicitatea analizei
vizuale
44
R, [%]
25
20
15
10
5
M
Ta-A1
Tb-A1
Tc-A1
0
350 400 450 500 550 600 650 700 750 800
Figura 6.9. Aspectul probelor prin observare directă (st) şi prin măsurarea culorii(dr), după 16
luni expunere la factorii de mediu
Tabelul 6.8
Lemn stabilizat dimensional-Diferenţe de culoare între epruvete L control* şi expuse16 luni
Cod epruvetă
Coordonate
L a b ΔE
M* 40.8504 5.379 11.2412 13.87318
M 30.1501 0.7369 3.7299
Ta-A1* 40.6203 5.4658 10.9281 16.25338
Ta-A1 27.3973 0.7886 2.7154
Tb-A1* 36.7684 6.8676 11.5071 13.47534
Tb-A1 30.7695 0.2177 1.4385
Tc-A1* 39.7587 6.0556 12.5288
Tc-A1 30.6528 0.1292 1.4906
λ, [nm]
15.48811
Tabelul 6.9
Lemn stabilizat dimensional şi finisat - Diferenţe de culoare între epruvete L control* şi
expuse 16 luni
Cod epruvetă
Coordonate
L a b ΔE
M-S2* 29.0943 4.7007 5.8021 0.640611
M-S2 26.5875 1.2044 2.7002
Ta-A3* 57.0283 -0.8805 4.812 3.854097
Ta-A3 53.5722 -0.4512 3.1612
Tb-A3* 56.9237 -0.963 3.8558 1.257144
Tb-A3 55.7298 -0.578 3.9382
Tc-A3* 57.8981 -1.1711 5.6303
Tc-A3 57.1637 -0.3717 4.4566
1.598736
c. Analiza microscopică a modificărilor datorate atacului biologic
Analiza microscopică a probelor degradate a evidenţiat natura şi cauzele apariţiei petelor
negre de pe suprafaţa lemnului şi a crăpăturilor din lemn sau peliculă. În acest scop s-a utilizat

acelaşi microscop optic performant, ca şi în cazul analizei tratării prin “impregnare superficială”
cu răşini. S-au analizat doar epruvete nefinisate, în variantele A1 şi B1. În Figura 6.10 sunt
prezentate imagini sugestive din acest punct de vedere.
Fisură în lemn şi colonizare de fungii Fisurare a peliculei
Figura 6.10
6.3 Concluzii
Expunerea lemnului în exterior şi examinarea acestuia la diverse intervale de timp indică
evoluţia fenomenelor de degradare, precum şi stabilitatea în timp a unor tratamente de
ameliorare aplicate acestuia.
• Cele mai reprezentative fenomene care indică eficacitatea unui tratament de stabilizare
dimensională sunt: prezenţa crăpăturilor în lemn şi modificarea de culoare datorată
unui atac biologic.
• Un factor important în aprecierea eficienţei stabilizării dimensionale a lemnului îl are şi
elasticitatea răşinii
• În ansamblu, lemnul de fag stabilizat dimensional în variantele Ta, Tb, Tc prezintă
crăpături mult mai mici şi mult mai puţine decât lemnul netratat M.
• Se remarcă biodegradarea mult mai accentuată a lemnului stabilizat dimensional în varianta
Ta. Acest lucru este dovedit de utilizarea unui produs ecologic, biodegradabil (lacul ecologic
acrilo-poliuretanic).
• Cele mai eficiente tratamente au fost cele în variantele de tratare şi finisare opacă A3 şi B3.
• În acest stadiu de cercetare, cel mai eficient tratament de stabilizare dimensională a
lemnului de fag este cel realizat cu lacul alchido-poliuretanic (Tc), urmat de răşina epoxidică
(Tb) şi lacul ecologic acrilo-poliuretanic (Ta).
• Prezenţa crăpăturilor în lemn este mai mare pe faţa tangenţială, decât pe cea radială. Apariţia
crăpăturilor a fost semnalată, în special la epruvetele nefinisate, tratate în variantele A1 şi
B1.
Examinarea comparativă a epruvetelor din lemn de brad şi fag stabilizate dimensional,
prin diverse tratamente şi expuse simultan, a scos în evidenţă următoarele aspecte:
• Lemnul de fag stabilizat dimensional are un comportament similar cu cel de
brad şi chiar mai bun în varianta de tratare A2, în ceea ce priveşte apariţia
crăpăturilor în lemn.
• Degradarea biologică este din păcate mai accentuată la lemnul de fag decât la cel de
brad. Acest lucru justifică alegerea unor tratamente combinate de stabilizare
dimensională – bio-protecţie – finisare ale lemnului.
45

S-a considerat utilă o analiză comparativă a celor două metode de evaluare a modificării
de culoare şi anume: evaluarea prin observarea directă şi evaluarea prin măsurarea valorică a
acesteia. Rezultatele obţinute ca urmare a măsurării culorii epruvetelor L şi a epruvetelor de
laborator, expuse în exterior diverse perioade de timp, au evidenţiat veridicitatea analizei vizuale.
• Epruvetele A3 au o rezistenţă mai bună la acţiunea factorilor de mediu, concretizată
în acest caz, printr-o modificare de culoare mult mai mică decât epruvetele A1.
• În urma măsurării culorii şi întocmirii curbelor de remisie R = f(λ) epruvetele M sunt
cele mai degradate, urmate în ordine descrescătoare de Ta, Tc, Tb.
7. Concluzii finale. Contribuţii originale
Problema instabilităţii dimensionale a lemnului este departe de a fi rezolvată complet. Prin
cercetările efectuate în cadrul lucrării de faţă autoarea doreşte să îşi aducă o contribuţie în acest
domeniu foarte complex şi foarte vast. Tema lucrării de doctorat a ţinut seama de tendinţele pe
plan mondial în acest domeniu şi în acelaşi timp, s-a dorit realizarea unor cercetări care să
implice utilizarea unor tehnologii simple şi ieftine cum este tratarea superficială a lemnului, cu
produse existente pe piaţă, pe lemnul de fag, disponibil la noi în ţară şi cu variaţii dimensionale
mari, într-un cuvânt: simplu – economic – justificat. Toate cele patru obiective au fost atinse iar
cercetările efectuate au permis formularea unor concluzii importante cum ar fi:
1 Toate produsele utilizate pentru stabilizarea dimensională a lemnului de fag s-au întărit prin
proces fizico-chimic, la temperatura mediului, la rece. S-au format structuri
macromoleculare, în lemn, cu grade diferite de reticulare, în funcţie de compoziţia chimică a
produsului impregnat în lemn. Acest grad de reticulare a conferit rezistenţa la apă a lemnului
tratat.
2 Corelarea datelor obţinute pe pelicule cu datele ce s-au obţinut pe lemn constituie o bază de
date importantă pentru stabilirea unor corelaţii de tip: specie-substanţă de tratare – tehnologie
de tratare – stabilitatea dimensională - durabilitate conferită, ca bază principială pentru
alegerea unor variante raţionale de tratare a lemnului.
3 Pentru produsele de stabilizare dimensională a lemnului testate conform metodei de
laborator s-au obţinut următoarele rezultate:
• Pierderile de masă în urma testelor repetate de imersie sunt minime pentru produsele
RE, LA-PUR şi LE, comparativ cu produsele C1 şi C2.
• Faţă de produsul C1 care are cel mai slab comportament faţă de apă, absorbţiile de apă
după primul test de imersie au fost cu cca. 52 % mai mici pentru LE şi cu cca. 98 %
mai mici pentru RE şi LA-PUR. De asemenea, pierderea de peliculă după primul test
de imersie, calculate faţă de C1, au fost cu cca. 38 % mai mici pentru LE, cu 96 %
pentru RE şi cu 99 % pentru LA-PUR.
• Testul de higroscopicitate a permis o diferenţiere a produselor din punct de vedere al
higroscopicităţii. Analiza datelor în ansamblu sugerează că răşina epoxidică RE este
cel mai puţin higroscopică, urmată de lacul alchido-poliuretanic LA-PUR şi lacul eco
LE. La sfârşitul testului, după 21 zile de menţinere în atmosferă saturată, faţă de C1,
absorbţiile de apă sunt cu cca. 82 % mai mici pentru LE, cu cca. 83 % pentru RE şi cu
cca. 70 % pentru LA-PUR.
4 Lemnul de fag stabilizat dimensional prin tratare superficială cu produsele experimentale a
avut următoarele caracteristici specifice reprezentate prin mărimi specifice:
• Prin tratarea superficială prin imersie de scurtă durată a lemnului, cu produsele
experimentale diluate la un Tsc = 12s, Φ = 4mm, la 20°C s-au obţinut valori ale
creşterii procentuale de masă Cp cuprinse între 2,97 % şi 5,97 %. La aceste valori au
corespuns însă valori apreciabile ale consumului specific în produs lichid, de cca. 249
– 575 g/m 2 .
46

• În urma primului test de imersie în apă, absorbţia parţială de apă se reduce cu 1,98 %
la tratamentul Ta, cu 29,7 % la Ta*, cu 24,8 % la Tb şi cu 33,5 % la Tc faţă de proba
martor M.
• Umflarea s-a redus comparativ cu proba martor M, în proporţii de 33 % la Ta, 30,45
% la Ta*, 67 % la Tb şi 74,9 % la Tc pe direcţie radială, precum şi 15,81 % la Ta,
22,14 % la Ta*, 63,26 % la Tb şi 65,39 % la Tc, pe direcţie tangenţială.
• Efecte maxime se obţin deci pentru lacul alchido-PUR (Tc) şi răşina epoxidică (Tb) şi
minime pentru lacul ecologic acrilo- PUR (Ta).
• Din păcate efectul de ameliorare nu este stabil la contactul prelungit cu apa, în testele
2 şi 3 de imersie. Atât valoriile absorbţiilor de apă, cât şi umflările cresc. Acest lucru
ar putea fi explicat printr-o desprindere fizică a produsului de stabilizare ce nu a fost
bine fixat în lemn, fapt ilustrat şi de analiza microscopică.
• Probele stabilizate dimensional prin “impregnare superficială” s-au comportat bine în
testul de higroscopicitate, în sensul că dinamica absorbţiei de apă şi a umflării se
reduce pentru toate probele tratate comparativ cu probele martor.
• Astfel că în acest test absorbţia de apă se reduce comparativ cu probele martor M, cu
4,26 % la Ta, cu 10,7 % la Tb şi cu 9,23 % la Tc.
• În cazul epruvetelor sigilate absorbţia de apă se reduce cu 20,8 % la Ta*, faţă de
probele martor M*. Doar sigilarea capetelor implică, în cazul de faţă, o reducere a
absorbţiei de apă de 17,7 %.
5 Din verificarea comportării lemnului stabilizat dimensional şi expus în exterior, la factorii de
mediu , au rezultat următoarele:
• Fenomenele reprezentative care pot indica eficacitatea unui tratament de stabilizare
dimensională sunt : apariţia crăpăturilor în lemn şi implicit o biodegradare care se
manifestă într-o primă fază prin modificarea culorii lemnului. Elasticitatea răşinii este
un alt criteriu important.
• În ansamblu, lemnul de fag stabilizat dimensional şi expus la factorii atmosferici
prezintă crăpături mult mai mici şi mult mai puţine decât lemnul netratat Stabilizarea
dimensională reduce lungimea crăpăturilor
• Cel mai eficient tratament de stabilizare diemnsională, în acest stadiu de cercetare
este Tc, urmat de Tb şi Ta.
• Pentru un lemn expus în exterior nu este suficient un tratament simplu de
stabilizare dimensională cu un produs care nu oferă şi bio-protecţie şi rezistenţă
la UV. De aceea se impune efectuarea unor tratamente combinate de stabilizare-
protecţie- finisare.
6 Tratarea prin “impregnare superficială” cu răşinile Tb şi Tc conferă lemnului o
stabilitatea dimensională pe direcţie radială şi pe direcţie tangenţială comparabilă cu
cea conferită de lemnul tratat prin impregnare, în domeniul de variaţie al umidităţii de
la echilibru la umiditatea de saturaţie a fibrei. În testul de higroscopicitate efectul de
stabilizare dimensională a lemnului tratat superficial este, de asemenea, comparabil cu
cel al lemnului impregnat. Şi în acest test lemnul tratat cu cele două răşini Tb şi Tc este
cel mai stabil dimensional. Analiza comparativă a lemnului de fag tratat prin
impregnare superficială şi a lemnului de brad netratat evidenţiază că fenomenul de
umflare este diminuat în primul caz. Astfel că, dacă lemnul de fag netratat are variaţii
dimensionale cu cca 30- 40 % mai mari decât bradul, după tratare acesta este mai
stabil dimensional cu 37-40 % la Tb şi cu 45-52 % la Tc, radial şi 26-38%, la Tb,
respectiv 30-38% la Tc, tangenţial.
7 În testele efectuate în teren pe epruvete tratate de fag şi de brad s-a evidenţiat un
comportament asemănător al lemnului de fag cu cel de brad, din punct de vedere al
rezistenţei la factorii de mediu şi implicit al stabilităţii dimensionale.
47

Contribuţii originale. Propuneri de valorificare
Pe parcursul lucrării au fost aduse contribuţii originale ca:
1. Studiul principalelor proprietăţi ale lemnului care determină şi influenţează instabilitatea
dimensională a lemnului.
2. Teste specifice de rezistenţă la apă efectuate pe pelicule de răşini sintetice aplicate pe sticlă.
3. S-a elaborat o metodă originală de laborator care corelează caracteristicilor peliculelor
întărite cu ale lemnului după tratare. Metoda a constat într-un test de imersie în apă – uscare
–condiţionare a peliculelor (repetat de 3 ori) şi un test de higroscopicitate în atmosferă
saturată cu vapori de apă. Aceste două teste au fost aplicate peliculelor de pe lamelele de
sticlă cât şi lemnului tratat.
4. S-au confecţionat un dispozitiv pentru măsurarea dimensiunilor epruvetelor, cu ceas
comparator.
5. S-a confecţionat o cameră de condiţionare, la nivel de laborator, bazată pe principiul utilizării
unei soluţii saturate de bicromat de sodiu, pentru a crea o umiditate relativă de 55 % la 20°C
căreia îi corespunde o umditate de echilibru a lemnului de (9-10)%, pentru lemnul de fag.
6. S-au introdus noi mărimi pentru evaluarea eficienţei unui tratament de stabilizare
dimensională cum ar fi: coeficientul de stabilizare dimensională ASE şi eficienţa stabilizării
SE.
7. Aplicarea pentru prima oară în România a testului L, conform SR EN 330-97.
8. Crearea unor grile noi, complexe, de evaluare a degradării lemnului în condiţii de exterior.
Direcţii de cercetare şi valorificare, de viitor
• Continuarea testelor cu epruvete L şi epruvete de laborator până la definitivarea perioadei de
5 ani indicată de standard şi evaluarea distructivă a epruvetelor.
• Elaborarea de noi standarde, mai complexe şi mai complete, care să ţină seama de grilele de
evaluare nou create şi utilizate în această lucrare.
• Continuarea cercetărilor privind stabilizarea dimensională a lemnului de fag prin alte
procedee.
• Promovarea lemnului de fag stabilizat dimensional pentru fabricarea ferestrelor.
48

BIBLIOGRAFIE (EXTRAS)
5.*** Handbook of Wood and Wood-Based Materials for Engineers, Architects and Builders.
Forest Products Laboratory. Forest Service. U.S. Department of Agriculture. 1987.
6. *** Joint Research Program 2000-2003. Federal Research Centre for Forestry and Forest
Products (BFH). Hamburg.
8. *** Wood Modification Processes in Europe- An overview. 2003. Brochure. European
Thematic Network for Wood Modification.
11. BELDEAN E., TIMAR, M.C., MIHAI, M.D. 2001. A laboratory method for evaluating
wood improvement properties of syntethic resins. Buletinul Conferinţei Internaţionale
Naţionale “ Ştiinţa şi Ingineria lemnului în mileniul III”, noiembrie, Braşov.
15. BELDEAN, E., MIHAI, M.D. 1999. Tendinţe actuale de stabilizare dimensională a lemnului
masiv ca material compozit format din polimeri naturali diferiţi. Buletinul Conferinţei
Internaţionale Bramat ’99, februarie, Braşov.
16. BELDEAN, E., MIHAI, M.D., TIMAR, M.C. 2000. Posibilităţi de ameliorare a instabilităţii
lemnului la umiditate atmosferică prin tratare superficială. Buletinul Conferinţei Naţionale “
Industria lemnului în prag de mileniu III”, noiembrie, Braşov.
17. BELDEAN, E., MIHAI, M.D., TIMAR, M.C. 2002. Evaluation of wood improvement
properties of syntethic resins. Buletinul Conferinţei Internaţionale “ Baltic Polymer
Symposium 2002”, septembrie, Nida- Lituania.
18. BELDEAN, E., TIMAR, M.C., MIHAI, M.D. 2002. Influence of resin treatment of wood on
dimensional stability. Buletinul Conferinţei Internaţionale ICWSE-2002, noiembrie, Braşov.
19. BELDEAN, E., TIMAR, M.C., MIHAI, M.D. 2002. Influence of surface treatment on the
behaviour of wood in outdoor, above ground exposure. Part I. Buletinul Conferinţei
Internaţionale ICWSE-2002, noiembrie, Braşov.
20. BELDEAN, E., TIMAR, M.C., MIHAI, M.D. 2003. Aplicarea unui test L modificat la
studiul eficienţei unor tratamente superficiale de ameliorare a lemnului destinat construcţiei
de ferestre, Buletinul Conferinţei Naţionale “ Ştiinţa şi Ingineria lemnului în mileniul III”,
noiembrie Braşov
21. BELDEAN, E., TIMAR, M.C., MIHAI, M.D. 2003. Influenţa unor tratamente superficiale de
stabilizare dimensională asupra comportării lemnului expus în exterior, fără contact cu solul.
Partea a II-a. Buletinul Conferinţei Naţionale “ Ştiinţa şi Ingineria lemnului în mileniul III”,
noiembrie, Braşov.
22. BELDEANU, E. C. 1999. Produse forestiere şi Studiul lemnului. Vol. I. Editura Universităţii
“Transilvania” Braşov.
23. BOICIUC, M., PETRICAN, C. 1970. Stabilizarea dimensională a lemnului de fag prin
impregnare cu stiren şi polimerizare termochimică. Industria Lemnului, anul 21, nr. 1, pp.
12-15.
24. BURMESTER, A., OLSEN, C. 1971. Verbesserung der Formbestandigkeit von Buchenholz
durch Trankung mit Diisocyanat nach WAN-Trocknung. Holzforschung 25, pp.84-89.
28. CHEN, Y., CHOONG, E., BARNES, H.M.1995. Effect of selected water-soluble bulking
chemicals on moisture diffusion and dimensional stability of wood. Forest Product Journal,
Vol 45, no.5, pp. 84-90.
29. CISMARU M. 2003. Fizica lemnului şi a materialelor pe bază de lemn. Editura Universităţii
“Transilvania”, Braşov.
34. CURTU, I., GHELMEZIU, N. 1984. Mecanica lemnului şi materialelor pe bază de lemn.
EdituraTehnică., Bucureşti.
37 DESPOT, R. 1998. Mechanism of infection of fir wood joinery; Part 1: Exposure conditions,
moisture content and permeability. Drvna Industrija. 49 (2), pp. 67-80.
49

42. FILIPOVICI, J. 1965. Studiul lemnului. Vol.I, II. Editura Didactică şi Pedagogică,
Bucureşti.
43. FUJIMOTO, H. 1992. Weathering behaviour of chemically modified wood with maleic acidglycerol
(MG) mixture. Chemical Modification of Lignocellulosics, 7-8 November, Rotorua,
New Zeeland.
47. FUJIMURA, T., INOUE, M.1992. Improvement of the durability of wood with acrylic high
polymers .IV. Effect of bulking on the dimensional stability of composites. Mokuzai
Gakkaishi, vol 38, no.3, pp. 264-269.
48. FUJIMURA, T., RYU, J.Y., IMAMURA, Y., FURUNO, T., JODAI, S.1993. Improvement
of the durability of wood by acryl-high-polymer VII. Biological resistance of acryliccopolymer
treated wood. Mokuzai Gakkaishi, vol.39, no.9, pp. 1042-1048.
49. GHELMEZIU, N., PANĂ, Gh., URSULESCU, Ad. 1960. Proprietăţile fizice şi mecanice ale
lemnului de molid, brad, fag, stejar şi gorun. Editura Agro-Silvică. Bucureşti.
50. GOETHALS, P., STEVENS, M. 1994. Dimensional stability and decay resistance of wood
upon modification with some new type chemical reactants. Document IRG/WP/94-40028.
51. GRECU, V. 1997. Studiu de piaţă pentru elemente de tâmplărie din lemn. INL Bucureşti.
52. GUEVARA, R., MOSLEMI, A.A. 1984. The effect of alkylene oxides, furan resin and
vinylpyrrolidinone on wood dimensional stability. Wood Science and Technology, 18,
pp.225-240.
54. HÉRNANDEZ, R., E. 1993. Influence of moisture sorption history on the swelling of sugar
maple wood and some tropical hardwoods. Wood Sci. and Technol. 27, pp. 337-345.
55. HILL, C., A., S., JONES, D. 1996. The Dimensional Stabilisation of Corsican Pine Sapwood
by Reaction with Carboxylic Acid Anhydrides. The Effect of Chain Length. Holzforschung,
50, pp. 457-462.
57. KIGUCHI, M., KARAOKE, Y., EVANS, P. D. Ş.A. 2001. Pretreatments of Wood Surfaces
for Improving Weatherability of Clear Finishing. Document IRG/WP 01- 40196.
60. KOLLMANN, F.P., CÔTE, W.A.Jr. 1968. Principles of wood Sciences and Technology, vol
1, Solid Wood, Springer Verlag, New York, pp. 160-230, 257-271.
64. MANTANIS, G.I., YOUNG, R.A., ROWELL,,R.M., 1994. Swelling of wood. Part 1.
Swelling in water. Wood Science and Technology, 28, pp. 119-134.
68. MIHAI, D. 1983. Materiale tehnologice pentru industria lemnului. Editura Tehnică,
Bucureşti.
69. MIHAI, M. D., TIMAR, M.C.1999. Tehnologia ameliorării, încleierii şi finisării lemnului.
Vol 1. Ameliorarea lemnului. Universitatea “Transilvania”, Braşov.
70. MIHAI, M., D., TIMAR, M., C. 1993. Cercetări privind noi metode de stabilizarea
dimensională a lemnului şi produselor pe bază de lemn. Caracterizarea produselor obţinute
prin microscopie electronică. Contract de cercetare ştiinţifică nr. 24/ 1993. Beneficiar INL
Bucureşti.
71. MIHAI, M., D., TIMAR, M., C., BELDEAN, E. ş.a. 2000-2002. Ameliorarea durabilităţii
naturale a lemnului prin tratamente de suprafaţă. Contract de cercetare ştiinţifică,
Program Orizont 2000, tema A3, beneficiar MEC, ANSTI.
74. MILITZ, H. 1993. Treatment of timber with water-soluble dimethylol resins to improve their
dimensional stability and durability. Wood Sci. and Technol. 27, pp. 347-355.
75. MITIŞOR, A. 1975. Tehnologia produselor stratificate din lemn. Reprografia Universităţii
din Braşov.
76. NĂSTASE, V.1981. Tehnologia fabricării mobilei. Universitatea din Braşov.
78. PANSHIN, A.J., DE ZEEUW, C. 1980: Textbook of Wood Technology, Fourth edition,
McGraw-Hill Book Company.
79. PERKITNY, J., RACZKOWSKI, J. 1970. Effect of polyethylene glycol content in beech
wood on its swelling pressure. Holzforschung und Holzverwertung, 22(6), pp.105-109.
80. PESCĂRUŞ, P. 1981. Studiul lemnului. Universitatea din Braşov.
50

82 PETRICAN, C. ş.a., 1972. Stabilizarea dimensională a lemnului de fag prin metode
combinate (fizice, chimice, mecanice). Contract 239, Bucureşti. Beneficiar MEFMC-DTD.
83. PETROVICI, V., POPA, V., 1997. Chimia şi prelucrarea chimică a lemnului. Vol. I , II.
Editura Lux Libris, Braşov.
84. PITTMAN, C.U., ş.a., 1994. Wood enhancement treatments I. Impregnation of Southern
yellow pine with melamine-formaldehyde and melamine-ammeline-formaldehyde resins.
Journal of Wood Chemistry and Technology, 14(4), pp. 577-603.
88. RAPP, A., 1999. Zur Erlangung des Doktorgrades an der Universität Hamburg Fachbereich
Biologie. Dissertation.pp. 44-45, 85-111.
89. RAPP, A.O., PEEK, R.D. 1999. Melaminharzimprägniertes sowie mit Wetterschutzlasur
oberflächenbehandeltes und unbehandeltes Vollholz während zwijähriger
Freilandbewitterung. Holz als Roh-und Werkstoff, 57, pp.331-339.
96. ROWELL, R., M., GUTZMER, D., I., 1976. Effects of Alkylene Oxide Treatments on
Dimensional Stability of wood. Wood Science, vol 9, no. 1, pp.51-54.
98. SAILER M., RAPP A.O., 1997. Influence of different resin treatments on the dimension
stability of wood. Document IRG / WP 97 40090, IRG 28 th Annual Meeting, Whistler,
Canada.
99. SANDBERG, D., 1999. Weathering of radial and tangential wood surfaces of pine and
spruce. Holzforshung, vol 53, pp. 355-364.
106.TIMAR, M.C., 2003. Ameliorarea lemnului. Editura Universităţii “Transilvania” Braşov.
107.TIMAR, M.C., BELDEAN, E., MIHAI, M.D., 2001: Wood improvement by the MAG
procedure. Buletinul Conferinţei Internaţionale Naţionale “ Ştiinţa şi Ingineria lemnului în
mileniul III”, noiembrie, Braşov.
108.TIMAR, M.C., BELDEAN, E., MIHAI, M.D., 2002: Testing of wood for outdoor, above
ground applications- a trial of a modified L-joint method in Romania. Buletinul Conferinţei
Internaţionale ICWSE-2002, noiembrie, Braşov.
109.TIMAR, M.C., MIHAI, M.D. 2000. Noi compozite lemn–plastic obţinute prin modificarea
chimică a lemnului. Buletinul sesiunii naţionale Industria lemnului în prag de mileniu III,
Braşov, 17-18 noiembrie 2000.
111.VAN ACKER, J., BRAUWERS, C., STEVENS, M. 1998. The accelerated L-joint test
method for determination of the out of ground natural durability. IRG/WP 98-20146.
Stockholm, Sweden.
113.WADSÖ L., 1993. Measurements of water vapour sorption in wood. Part 1.
Instrumentation. Wood Science and Technology, 27, pp. 396-400.
114.WADSÖ L., 1993. Measurements of water vapour sorption in wood. Part II. Results. Wood
Science and Technology, 28, pp. 59-65.
116.WILLIAMS, R.S., FEIST, W.C. 1999. Water repellents and water-repellent preservatives
for wood. Handbook of Wood and Wood-based material for engineers. Forest Products
Laboratory. USA
120.ZAMFIRA, S., TIMAR, M.C., BELDEAN, E. 2002: Colour measurement, a possible
application in monitoring the wood weathering phenomenon, Proceedings of PRASIC02,
Editura Universităţii Transilvania, pp. 213-218.
121.ZLATE, GHE., BRENNDŐRFER, D. 1990. Bazele producţiei şi prelucrării mecanice a
lemnului. Editura Ceres, Bucureşti.
122.ZELENIUC, O. ş.a. 2003. Protecţia lemnului, o alternativă pentru construcţii durabile.
Buletinul Conferinţei Naţionale “ Ştiinţa şi Ingineria lemnului în mileniul III”, noiembrie
Braşov.
51

CURRICULUM VITAE
Anexa 13
DATE PERSONALE:
Numele: BELDEAN
Prenumele: EMANUELA-CARMEN
Data naşterii: 11.03.1971
Locul naşterii: Câmpulung, judeţul Argeş
Starea civilă: căsătorită, un copil
Adresa locului de muncă: B-dul Eroilor nr.29, Braşov
Adresă domiciliu: Str. Mircea cel Bătrân, nr.49, bl.36,
sc. D, ap.28, 500193 Braşov
STUDII GIMNAZIALE:
1977-1985 Şcoala generală Voineşti, judeţul Argeş
STUDII LICEALE:
1985-1989 Liceul Industrial nr.1, Câmpulung, judeţul Argeş
STUDII UNIVERSITARE:
1990-1995 Facultatea de Industria Lemnului
Universitatea Transilvania din Braşov
SPECIALIZĂRI:
1995-1996 Tehnologii moderne în prelucrarea lemnului–Studii
Aprofundate
2000 English for Technical and Business Purposes
ACTIVITATE PROFESIONALĂ:
1996- 1997 Preparator la Facultatea de Industria Lemnului
Universitatea Transilvania din Braşov
1997-2000 Doctorand cu frecvenţă la Facultatea de Industria
Lemnului
Universitatea Transilvania din Braşov
2000-2004 Asistent la Facultatea de Industria Lemnului
Universitatea Transilvania din Braşov
ACTIVITATE ŞTIINŢIFICĂ:
Articole publicate: 13
Contracte de cercetare: 2
LIMBI STRĂINE CUNOSCUTE: engleză, franceză.

CURRICULUM VITAE
PERSONAL DATA:
Surname: BELDEAN
First name: EMANUELA-CARMEN
Date of birth: 11.03.1971
Place of birth: Câmpulung, Argeş
Civil status: married, one child
Office address: B-dul Eroilor nr.29, Braşov
Home address: Str. Mircea cel Bătrân, nr.49, bl.36,
sc. D, ap.28, 500193 Braşov
GYMNASIUM STUDIES:
1977-1985 Regular School Voineşti, Argeş
HIGHSCHOOL STUDIES:
1985-1989 “Industrial nr.1” Highschool, Câmpulung, Argeş
UNIVERSITY STUDIES:
1990-1995 Faculty of Wood Industry
Transilvania University of Braşov
SPECIALISATIONS:
1995-1996 Modern Wood Processing Technologies–Master
2000 English for Technical and Business Purposes
PROFESSIONAL ACTIVITY:
1996-1997 Tutor at Faculty of Wood Industry
Transilvania University of Braşov
1997-2000 Part time PhD Student at Faculty of Wood Industry
Transilvania University of Braşov
2000- 2004 Assistant lecturer at Faculty of Wood de Industry
Transilvania University of Braşov
SCIENTIFIC ACTIVITY:
Published papers: 13
Research contracts: 2
FOREIGN LANGUAGES: English, French.

REZUMAT
Lucrarea intitulată “Contribuţii la studiul ameliorării instabilităţii
dimensionale a lemnului de fag prin tratamente superficiale” aduce noi
informaţii în cercetarea uneia dintre cele mai nefavorabile însuşiri ale lemnului de
fag şi anume instabilitatea dimensională a acestuia.
În acest sens s-au realizat cercetări teoretice privind studiul principalilor
factori fizico-chimici care determină instabilitatea dimensională a lemnului.
Cercetările experimentale structurate în trei capitole distincte şi
interdependente au avut ca scop stabilirea unor corelaţii între testele efectuate în
laborator şi testele efectuate în teren. În prima etapă de cercetare s-au studiat
produse pe bază de răşini sintetice posibil de utilizat pentru ameliorarea
instabilităţii dimensionale a lemnului ceea ce a condus, în etapa următoare, la
selecţionarea celor mai eficiente dintre acestea din punct de vedere al rezistenţei
lor la apă şi stabilizarea dimensională a lemnului. În final, s-a verificat eficienţa
diferitelor tratamente superficiale de stabilizare dimensională prin teste în teren
care au constat în expunerea lemnului la factorii de mediu. Prin aceste teste s-a
urmărit ca lemnul de fag să atingă cel puţin performanţele lemnului de brad.
Scopul final al lucrării a constat în stabilirea eficienţei unor tratamente
superficiale de stabilizare dimensională a lemnului de fag, comparativ cu
tratamentele de impregnare, iar ca direcţie de valorificare: promovarea lemnului de
fag stabilizat dimensional pentru fabricarea ferestrelor.
ABSTRACT
The thesis “Contributions to the Study of Dimensional Instability
Improvement of Beech Wood by Surface Treatments” brings some information in
the research of dimensional instability of beech.
Theoretical research has been carried out the study of the main physical and
chemical factors that determine the dimensional instability of wood.
Experimental research was organised in three distinct and interdependent
chapters. The purpose of research was to establish some correlation between
laboratory tests and outdoor tests.
First stage of experiments was to study some synthetic resins for
improvement of dimensional instability of wood. The second stage of research was
to select the most water-resistant resins and to use these on wood dimensional
stabilisation. The efficiency of treatment was finally verified by exposing the
surface treated wood to the weathering. The expected result was to obtain a beech
wood with at least performances with fir wood.
The final purpose of the work was to establish the efficiency of some surface
treatments given the impregnation treatment for beech.
The promotion of treated beech wood for windows construction is the main
trend of the performed researches.

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV
RECTORAT
ANEXA 19
FIŞA PERSONALĂ
a candidatului propus pentru obţinerea titlului ştiinţific de DOCTOR
• Numele: BELDEAN, iniţiala tatălui: M. prenumele: Emanuela –
Carmen
• Funcţia: asistent universitar
• Locul de muncă: Universitatea “TRANSILVANIA” Braşov, Facultatea
de Industria Lemnului.
• Data şi locul naşterii: Anul: 1971, luna: martie, ziua: 11.
• Localitatea: Câmpulung, Judeţul: Argeş, Ţara: România.
• Schimbări de nume: anul 1996. Numele anterior: PANĂ Prenumele:
Emanuela – Carmen.
• Studii: Superioare
• Anul absolvirii: 1995
• Profesia de bază: inginer
• Cursuri de specializare absolvite: în ţară:
Tehnologii moderne în prelucrarea lemnului–Studii Aprofundate,
anul 1996.
English for Technical and Business Purposes anul 2000.
• Limbi străine cunoscute: Foarte bine: engleza, franceza.
• Vechimea în muncă: 8 ani, din care: învăţământ: 8 ani, în funcţia actuală
4 ani.
• Lucrări elaborate: nr de lucrări comunicate la sesiuni:13, din care: în ţară:
12, în străinătate: 1.
• Nr. Brevete invenţii - . Nr. inovaţii - .
• Nr. contracte de cercetare: 2.
Braşov, 15.07.2004
DOCTORAND
Ing. Emanuela- Carmen BELDEAN

Lucrări ştiinţifice publicate
1. BELDEAN E., MIHAI D.: Tendinţe actuale de stabilizare dimensională a lemnului masiv ca
material compozit format din polimeri naturali diferiţi. Buletinul Sesiunii Ştiinţifice
Internaţionale BRAMAT ’99, 1999, Braşov, pag. 179-184.
2. BELDEAN E. , MIHAI D, TIMAR C.: Posibilităţi de ameliorare a instabilităţii lemnului la
umiditate atmosferică prin tratare superficială. Buletinul Conferinţei Naţionale “Industria
Lemnului în prag de mileniu III”, 17 –18 noiembrie 2000, Braşov, pag 255-260.
3. MIHAI D., BELDEAN E., TIMAR C.: Influenţa compoziţiei chimice a materialelor
peliculogene de finisare asupra rezistenţei la acţiunea factorilor atmosferici. Buletinul
Conferinţei Naţionale “Industria Lemnului în prag de mileniu III”, 17 –18 noiembrie 2000,
Braşov, pag 157-162.
4. MIHAI D., LUNGOCI S., BELDEAN E., ş.a.: Factori care influenţază calitatea finisajului la
creioane. Buletinul Conferinţei Naţionale “Industria Lemnului în prag de mileniu III”, 17 –
18 noiembrie 2000, Braşov, pag 149-156.
5. BELDEAN E., TIMAR, M.C., MIHAI, M.D.: A laboratory method for evaluating wood
improvement properties of syntethic resins. Buletinul Conferinţei Internaţionale Naţionale “
Ştiinţa şi Ingineria lemnului în mileniul III”, 16-17 noiembrie 2001, Braşov, pag. 27-32.
6. TIMAR, M.C., BELDEAN E., MIHAI, M.D.: Wood Improvement by the MAG Procedure.
Buletinul Conferinţei Internaţionale Naţionale “ Ştiinţa şi Ingineria lemnului în mileniul
III”, 16-17 noiembrie 2001, Braşov, pag.33-40.
7. BELDEAN, E., MIHAI, M.D., TIMAR, M.C.: Evaluation of wood improvement properties
of syntethic resins. Buletinul Conferinţei Internaţionale “ Baltic Polymer Symposium 2002”,
septembrie 2002, Nida- Lituania, pag..
8. BELDEAN, E., TIMAR, M.C., MIHAI, M.D.: Influence of resin treatment of wood on
dimensional stability. Buletinul Conferinţei Internaţionale ICWSE-2002, noiembrie 2002,
Braşov.
9. BELDEAN, E., TIMAR, M.C., MIHAI, M.D.: Influence of surface treatment on the
behaviour of wood in outdoor, above ground exposure. Part I. Buletinul Conferinţei
Internaţionale ICWSE-2002, noiembrie 2002, Braşov.
10. TIMAR, M.C., BELDEAN, E., MIHAI, M.D.: Testing of wood for outdoor, above ground
applications - a trial of a modified L-joint method in Romania. Buletinul Conferinţei
Internaţionale ICWSE-2002, noiembrie 2002, Braşov.
11. ZAMFIRA, S., TIMAR, M.C., BELDEAN, E. 2002: Colour measurement, a possible
application in monitoring the wood weathering phenomenon, Buletinul Conferinţei
Internaţionale PRASIC02, pag. 213-218.
12. BELDEAN, E., TIMAR, M.C., MIHAI, M.D.: Aplicarea unui test L modificat la studiul
eficienţei unor tratamente superficiale de ameliorare a lemnului destinat construcţiei de
ferestre, Buletinul Conferinţei Naţionale “ Ştiinţa şi Ingineria lemnului în mileniul III”,
noiembrie 2003, Braşov.
13. BELDEAN, E., TIMAR, M.C., MIHAI, M.D.: Influenţa unor tratamente superficiale de
stabilizare dimensională asupra comportării lemnului expus în exterior, fără contact cu solul.
Partea a II-a. Buletinul Conferinţei Naţionale “ Ştiinţa şi Ingineria lemnului în mileniul III”,
noiembrie 2003, Braşov.
Braşov, 15.07.2004
Asist. ing. Emanuela - Carmen BELDEAN