83 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 1 INTRODUCTION Plasma tr ea tmen ts ar e a g ood t ool t o modi - f y the surf ace of w ood-base d ma t erials and t ailor them t o w ar ds v arious applic a tions, such as impr o v - ing their c ompa tibility with a giv en c oa ting (Žigon e t al., 2018; Altg en e t al., 201 9). The plasma has e f - f ects on the tr ea t ed surf aces thr ough v arious ph y s- ic al and chemic al pr ocesses (W olk enhauer e t al., 2008; Altg en e t al., 2015), ther eb y modif ying the surf ace fr ee ener gy (Blanchar d e t al., 2009), e t ch- ing the surf ace s (Jamali & E v ans, 2011) or activ a ting them (Žigon e t al., 2019a). Th is also impr o v es pene- tr a tion and adhesion of the c oa tings, as w ell as the final pr operties of the f ormed surf ace s y s t em (Dam, PLASMA TREATMENT OF SPRUCE WOOD CHANGES ITS DIELECTRIC PROPERTIES OBDELAVA SMREKOVEGA LESA S PLAZMO SPREMENI NJEGOVE DIELEKTRIČNE LASTNOSTI Sebas tian Dahle 1* , Jur e Žig on 1 , Mark o P e trič 1 , Mirk o K ariž 1 UDK 630*829.9:538.956 Original scien tific article / Iz virni znans tv eni članek R eceiv ed / Prispelo : 5. 10. 2020 Accep t ed / Spr eje t o: 10. 11. 2020 Abstract / Izvleček Abstract: The effects of dielectric barrier discharge (DBD) plasma treatment on the dielectric properties of Norway spruce wood (Picea abies (L.) Karst.) were investigated using dielectric analysis. Dielectric constant (i.e. permittivity) and loss coefficient were determined at various frequencies. The resulting changes on lamellae specimens of different thicknesses were compared with the change in mass and moisture content. A significant influence of the plasma was found, leading to an increase of the dielectric constant by about 2%, and a decrease of sample mass directly after the plasma treatment by approx. 14%, whereas a reduction in moisture content by only about 0.6% and a corresponding change in loss coefficient were detected. Overall, the mechanisms of the observed changes remain unclear and seem mainly uncorrelated with the hitherto known chemical changes in wood surfaces caused by similar plasma discharges. Keywords: wood, Norway spruce = Picea abies, plasma, dielectric constant, moisture content Izvleček: Vpliv obdelave z dielektrično barierno razelektritveno (DBD) plazmo na dielektrične lastnosti smrekovega lesa (Picea abies (L.) Karst.) smo raziskovali z dielektrično analizo. Pri različnih frekvencah smo določili dielektrično konstanto in faktor dielektričnih izgub. Nastale spremembe na vzorcih lamel različnih debelin smo primerjali s spre- membo mase in vlažnosti. Ugotovljen je bil pomemben vpliv obdelave s plazmo, kar je povzročilo povečanje diele- ktrične konstante za približno 2 % in zmanjšano maso vzorca neposredno po plazemski obdelavi, medtem ko je bilo zaznano zmanjšanje vlažnosti za približno 0,6 % in ustrezno povečanje tangensa izgubnega kota. Na splošno mehaniz- mi opaženih sprememb ostajajo nejasni in se zdijo v glavnem nepovezani z do zdaj znanimi kemičnimi spremembami na površinah lesa, ki jih povzročajo podobne plazemske razelektritve. Ključne besede: les, navadna smreka = Picea abies, plazma, dielektrična konstanta, vlažnost 1 Univ er sity of Lju bljana, Biot echni c al F aculty , Departmen t of W ood Science and T echnology , Jamnik arje v a 101, 1000 Lju - bljana, Slo v enia * e-mail: sebas tian.dahle@b f .uni–lj.si V ol. 69, No. 2, 83-95 DOI: h ttp s://doi.or g /10.26614/les-w ood.2020. v69n02a03 2017; Lis t on e t al., 1993; W olk enhauer e t al., 2009; W olf & Spar a vigna, 2010; De Cademart ori e t al., 2016; P erisse e t al., 2017; R einpr ech t e t al., 2018). K r ál e t al. (2015) f ound tha t the dep th of the chemic al modific a tion b y a non-thermal plasma is in the or der of 100 nm inside the w ood sub s tr a t e. Ho w e v er , the dep th of in fluence of plasma tr ea t - men ts migh t be deeper than sho wn b y chemi- c al mod ific a tion of the solid ma t erial. Haase and c o-w ork er s (2019) f ound an e t ching of pits, which incr eased the sub s tr a t es’ por osity and thus en- hanced the pene tr a tion of liquids applied a ft er plasma tr ea tmen t. Mor eo v er , W ascher e t al. (2014) pr oposed a possible tr ea tmen t inside v essels, which chang es the pr operties inside the ma t erial. This w ould inc lude the o v er all e ff ectiv e or inner surf ace of the w ood samples. Non-thermal plasmas ar e c apable of incr eas- ing the e v apor a tion r a t es of liquids, including w a t er 84 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Dahle, S., Žig on, J ., P e trič, M., & K ariž, M.: Obdela v a smr ek o v eg a lesa s plazmo spr emeni njeg o v e dielek trične las tnos ti (c. f . Gamalee v e t al., 2019), which w ould a ff ect the mechanic al, electric al, and dielectric pr operties of a w ood en specimen. This als o applies t o w ooden w orkpieces, as pr e viously sho wn on a w e t beech sub s tr a t e a ft er 1 minut e of loc alised DBD plasma tr ea tmen t (Figur e 1). The plasma-tr ea t ed spot on the specimen’ s surf ace is signific an tly drier , and thus its c olour s t ands out fr om the r es t of the s till w e t surf ace. The impact of plasma tr ea tmen ts f or utilisa tion in gluing and c oa ting applic a tions is thus mor e c om- ple x than oft en assumed. In tr oducing a gr adien t of the mois tur e c on t en t will lik ely chang e the w e tting , drying and curing of c oa tings and glues. Mor eov er , both, mois tur e c on t en t and dielectric pr operties ar e de t ermining f act or s during mos t plasma tr ea tmen ts, which influence the electric fields and thus a ff ect f ac- t or s such as the tr ans f er of ener gy , the g as t emper a- tur es, and the r a t es of plasma-chemic al r eactions. The dielectric pr operties of a non-c onducting ma t erial describe the in t er action of the ma t erial with electric fields. The main in t er actions ar e the ab sorp tion and s t or ag e of electric pot en tial ener - gy in the f orm of polarisa tion within the dielectric ma t erial (dielectric c ons t an t ε’, c. f . eq. 1), and the dissipa tion or loss of part of this ener gy when the electric field is r emo v ed (loss c oe fficien t δ, ak a loss t ang en t, c. f . eq. 2) (James, 1975). The dielectric c ons t an t is the r a tio of the c apacit ance f ormed b y tw o me t al pla t es with a ma t erial be tw een them, t o the c apacit ance of the same pla t es with air (or a v acuum) be tw een them. (1) (2) In or der t o pr operly dis tinguish be tw een elec - tric al and dielectric pr operties, and t o de t ermine the fr equency dependence, a c ombined induc - t ance, c apacit ance and r esis t ance (L CR) me tr e is used (Nik olo v a e t al., 2018). Se v er al f act or s a ff ect the dielectric c ons t an t of w ood, fr om the mois tur e c on t en t, densi ty , and w ood orien t a tion (longitudi - nal, r adial, t ang en tial), t o t em per a tur e and salinity (T or g o vnik o v , 1993; Sik der e t al., 2009). This is highligh t ed in Norimot o’ s 1976 o v er - vie w on the dielectric pr operties of v arious w ood Figure 1. Wet beech substrate after 1 minute of localised DBD plasma treatment; the plas- ma-treated part of the surface (middle of the figure) standing out as being significantly dri- er than the rest of the speci- men. Slika 1. Moker substrat iz buko- vine po 1 minuti lokalizirane ob- delave z DBD plazmo; s plazmo obdelani del površine (sredina slike) izstopa kot bistveno bolj suh od preostalega vzorca. ’– ’’ j εε ε = ’’/ ’ tanδεε = 85 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Dahle, S., Žig on, J ., P e trič, M., & K ariž, M.: Plasma tr ea tmen t of spruce w ood chang es its dielectric pr operties species and lignocellulosic ma t erials, and their de- pendence on t emper a tur e and mois tur e c on t en t. In r ela tion t o v arious micr o w a v e tr ea tmen t and c om- put er t omogr aph y applic a tions, the loc al dielectric function inside the w ood ma t erial is an import an t f act or (c. f . Boer o e t al., 2018), giving rise t o v arious models and g ener alised descrip tions of the dielec- tric pr operties of w ood (Daian e t al., 2006). In this s tudy , w e in v es tig a t e the chang e in di - electric pr operties in spruce induced b y an air plas - ma tr ea tmen t. Further , mass and mois tur e c on t en t measur emen ts ar e pr esen t ed in or der t o discuss possible mechanisms. W e ho pe t o impr o v e the un - der s t anding of these pr ocesses tha t de t ermine the out c omes of plasma tr ea tmen ts f or w ood-based sub s tr a t es. 1 UVOD Obdela v a s plazmo pr eds t a vlja dobr o or odje z a spr eminjanje las tnos ti po vr šin ma t erialo v na osno - vi lesa in njiho v o prilag ajanje r azličnim aplik acijam, npr . z a izboljšanje njiho v e z družljiv os ti s pr emazi (Žig on e t al., 2018; Altg en e t al., 2019). Plazma vpli - v a na obdelane po vr šine s fizik alnimi in k emičnimi pr ocesi na po vr šinah obdelo v ance v (W olk enhauer e t al., 2008; Altg en e t al., 201 5), s čimer spr eminja pr os t o ener gijo po vr šin (Bla nchar d e t al., 2009), jedk a (Jamali & E v ans, 2011 ) ali ak tivir a po vr šine (Žig on e t al., 2019a). T o izboljša tudi pr odir anje in oprijem pr emaz o v t er k ončne las tnos ti po vr šinsk e- g a sis t ema (Dam, 2017; Lis t on e t al., 1993; W olk en- hauer e t al., 2009; W olf & Spar a vigna, 2010; De Cademart ori e t al., 2016; P e risse e t al., 2017; R e - inpr ech t e t al., 2018). K r ál e t al. (2015) so ug ot ovili globino k emijsk e modifik acije z ne t ermično plazmo 100 nm znot - r aj lesneg a subs tr a t a. Globina vpliv a plaz emsk e obdela v e pa je lahk o globlja k ot pok až e k emijsk a analiz a modifik acije tr dneg a ma t eriala. Haase e t al. (2019) so ug ot ovili jedk anje pik enjskih odpr - tin, k ar je pov eč alo por o znos t lesne s truk tur e in s t em pov eč alo pr odir anje t ek očin, nanesenih po plaz emski obdela vi. Nadalje, W ascher e t al. (2014) na v ajajo mo žno obdela v o znotr aj celičnih lumno v in s t em spr emi- njanje las tnos ti v por o znem ma t erialu. T o vključuje celotno specifično po vr šino znotr aj v z or ce v lesa. Ne t ermične plazme po v eč ajo hitr os t izhlape - v anja t ek očin, vključno z v odo (Gamalee v e t al., 2019), k ar vpliv a na mehansk e, elek trične in diele- k trične las tnos ti lesneg a v z or c a. T o pok až e tudi iz- pos t a vit e v mokr eg a buk o v eg a sub s tr a t a lok alizir ani obdela vi z DBD plazmo z a 1 minut o (slik a 1). Mes t o na po vr šini v z or c a, obdelano s plazmo , je zna tno osušeno , z a t o njeg o v a bar v a iz s t opa v primerja vi s pr eos t alo po vr šino. V pliv pl az emsk e obdela v e na upor abo pri le- pljenju in pr em az o v anju je bolj z aple t en, k ot se pog os t o domne v a. Gr adien t vlažnos ti bo v erje tno spr emenil omočit e v , sušenje in utrje v anje pr ema - z o v in lepil. P oleg t eg a s t a vlažnos t in dielek trične las tnos ti odloč ilna deja vnik a pri v ečini plaz emskih obdela v , ki vpliv ajo na elek trična polja in t ak o vpli - v ajo na pr enos ener gije, t em per a tur o plino v in hi - tr os ti plaz emskih k emijskih r eak cij. Dielektrične las tnos ti nepr ev odneg a ma t eri- ala opisujejo in t er ak cijo ma t eriala z električnimi polji. Gla vni in t er ak ciji s t a absorpcija in shr anje- v anje električne pot encialne ener gije v obliki po- lariz acije znotr aj dielektričneg a ma t eriala (dielek - trična k ons t an t a ε’ , glej enačbo 1) in odv ajanje ali iz guba dela t e ener gije ob ods tr anitvi električneg a polja (f akt or dielektričnih iz gub δ, tudi t ang ens iz gubneg a k ot a, glej enačbo 2) (James, 1975). Di- električna k ons t an t a je r azmerje med k apacitiv - nos tjo , ki jo tv orit a dv e k ovinski plošči z ma t eri- alom med njima, in k apacitivnos tjo enakih plošč z zr ak om (ali v ak uumom) med njima. Za pr a vilno r azlik ov anje med električnimi in dielektričnimi las tnos tmi in z a določit ev fr ekv enčne odvisnos ti se upor ablja k ombinir ani merilnik induktivnos ti, k apacitivnos ti in upornos ti (L CR) (Nik olov a et al., 2018). Na dielektrično k ons t an t o lesa vpliv a v eč deja vnik ov , k ot so vlažnos t, g os t ot a, orien t acija lesa (v z dolžno , r adialno , t ang encialno), t emper a- tur a in vsebnos t soli (T or g ovnik ov , 1993; Sik der et al., 2009). T o je prik az ano in r azlo ž eno v Norimot o v em pr egledu iz le t a 1976 o dielek tričnih las tnos tih r az- ličnih vr s t lesa in lignocelulo znih ma t erialo v t er nji - ho vi od visnos ti od t emper a tur e in v sebnos ti vlag e. V z v e zi z r azličn imi aplik acijami z a mikr o v alo vno ob - dela v o in r ačun alnišk o t omogr a fijo je lok alna diele- k trična funk cija znotr aj lesneg a ma t eriala pomem- ben deja vnik (Boer o e t al., 2018), k ar je po v zr očilo r az v oj r azličnih modelo v in opiso v dielek tričnih las t - nos ti lesa (Daian e t al., 2006). 86 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Dahle, S., Žig on, J ., P e trič, M., & K ariž, M.: Obdela v a smr ek o v eg a lesa s plazmo spr emeni njeg o v e dielek trične las tnos ti V t ej š tudiji smo r azisk o v ali spr emembe diele- k tričnih las tno s ti lesa smr ek e, ki jih po v zr oči ob - dela v a z zr ačno plazmo. Nadalje so pr eds t a vljene meritv e mase in vlažnos ti z namenom r azpr a v e o mo žnih mehanizmih. Na t a način bi lahk o izboljšali r az ume v anje pr oceso v , ki do loč ajo r e z ult a t e pla - z emsk e obdela v e lesnih sub s tr a t o v . 2 MATERIALS AND METHODS 2 MATERIALI IN METODE 2.1 PLASMA TREATMENT PROCESS The surf ace of each individ ual sample w as tr ea t ed with a dielectric barrier dischar g e (DBD) de vice (also kno wn as a dir ect Cold A tmospheric Plasma, diCAP) tha t g ener a t e s a non–thermal plas - ma in air a t a tmospheric pr essur e (R ehn & Viöl, 2003; Altg en e t al., 2016; Žigon e t al., 2019b) in a se tup as depic t ed in Figur e 2. The par ame t er s of an alt erna ting high v olt ag e (fr equency 5 kHz, 15 kV peak v olt ag e) w er e r egula t ed via a high v olt ag e g ener a t or (c. f . Žigon e t al., 2019a, b). Plasma w as ignit ed be tw een the surf ace of the tr ea t ed speci- men (mo ving r a t e 3 mm·s –1 ) and a tubular cer amic hose (Al 2 O 3 , thickness 2.5 mm) with a r ound br ass electr ode with a diame t er of 15 mm. The dis t ance be tw een the dielectric and the surf ace of the spec- imen w as se t t o 1 mm. All samples w er e tr ea t ed individually t o r educe holding times be tw een tr ea t - men t and sub sequen t measur emen ts. 2.1 POSTOPEK OBDELAVE S PLAZMO P o vr šina v sak eg a posame zneg a v z or c a je bila obdelana z dielek trično barierno r az elek tritv eno plazmo (DBD) (znano tudi k ot neposr edna hladna a tmos f er sk a plazma, diCAP), ki v zr ak u us tv arja ne- t ermično plazmo pri a tmos f er sk em tlak u (R ehn & Viöl, 2003; Altg en e t al., 2016; Žig on e t al., 2019b) in k a t er e shema je prik az ana na sliki 2. P ar ame tri izmenične visok e nape t os ti (fr ekv enc a 5 kHz, 15 kV najvišja nape t os t) so bili r egulir ani pr ek visok onape - t os tneg a g ener a t orja (Žig on e t al., 2019a, b). Plazma se je us tv arila med po vr šino obdelo v anc a (hitr os t gi- banja 3 mm s -1 ) in k er amično ce vjo (Al 2 O 3 , debelina 2,5 mm) z okr oglo medeninas t o elek tr odo s pr eme- r om 15 mm v notr anjos ti. Raz dalja med dielek trik om in po vr šino obdelo v anc a je bila nas t a vljena na 1 mm. V se v z or ce smo obdelali posamično , da smo skr ajšali č as med obdela v o in naslednjimi meritv ami. 2.2 DIELECTRIC MEASUREMENTS Dielectric analy sis (DE A) in v olv es measuring chang es of the dielectric pr operties of the ma t erial b y using an impedance analy ser ov er man y or der s of magnitude of fr equency . Dielectric measur emen ts ar e c arried out b y measuring the v olt ag e and curr en t be tw een a pair of electr odes in or der t o de t ermine the c onduct ance and c apacit ance of the ma t erial placed be tw een the electr odes (Šernek & K amk e, 2007). Fr om these measur emen ts the dielectric c on- s t an t and loss c oe fficien t c an be de t ermined. Figure 2. Schematic representa- tion of the used plasma setup. Slika 2. Shematski prikaz upora- bljene naprave s plazmo. 87 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Dahle, S., Žig on, J ., P e trič, M., & K ariž, M.: Plasma tr ea tmen t of spruce w ood chang es its dielectric pr operties Radial cut lamellas with thic knesses of 3 mm and 5 mm w e r e cut with a laser fr om spruce (Pi- cea abies (L.) K ar s t.), pr oducing fiv e w ooden discs f or each thickn ess, each with a diame t er of 55 mm. Discs edg es w er e sanded t o r emo v e the charr ed ma t erial, which c ould a ff ec t the measur emen ts. The r esidual mois tur e c on t en t of the discs amoun t - ed t o appr o x. 9.4%. The w ooden discs w er e w eighed be f or e mea - suring the initial dielectric pr operties, immedia t ely a ft er c onducting the plasma tr ea tmen t described in 2.1, and be f or e each measuring of the dielectric pr operties. Di electric meas ur emen ts w er e c on - duct ed immedia t ely a ft er pla sma tr ea tmen t and 24 and 48 hour s a ft er . Measur emen ts of dielectric pr operties w er e c arried out a t r oom t emper a tur e using an Agilen t 4285A L CR me tr e t og e ther with an Agilen t 16451B Dielectric T es t Fix tur e. The dielectric pr operties w er e de t ermined within a fr equency r ang e of 79 kHz t o 25 MHz. A measuring me thod with an air g ap of 1 mm be tw een the upper e lectr ode and samples w as used t o me asur e the dielectric pr operties with - out the in fluence of the samples’ c onductivity . The r esulting da t a w er e a v er ag ed fr om mea - sur emen ts of all equal sampl es be f or e de t ermining the diel ectric c ons t an t and lo ss c oe fficien t of w ood, f ollo wing Šernek and K amk e (2007). 2.2 DIELEKTRIČNE MERITVE Dielek trična analiz a (DE A) vključuje merjenje spr ememb dielek tričnih las tnos ti ma t eriala pri r az- ličnih fr ekv enc ah z upor abo impedančneg a analiz a- t orja. Dielek trične meritv e se iz v ajajo z merjenjem nape t os ti in t ok a med par om elek tr od, s čimer se ug ot o vi pr e v odnos t in k apacitivnos t ma t eriala, na- meščeneg a med elek tr odam a (Šernek & K amk e, 2007). Iz t eh merit e v lahk o določimo dielek trično k ons t an t o in f ak t or dielek tričnih iz gub. Iz vsak e smr ek ov e (Picea abies (L.) K ar s t.) lamele debelin 3 in 5 mm z r adialno orien t acijo lesnih vlak en smo z laserjem izr e z ali po pe t lese- nih disk ov s pr emer om 55 mm. R obov e disk ov smo pobrusili, da smo ods tr anili z ogleneli ma t erial, ki bi lahk o vpliv al na meritv e. Vlažnos t disk ov je bila približno 9,4 %. Lesene disk e smo s t eh t ali pr ed z ače tnim mer - jenjem dielek tričnih las tnos ti, tik po obdela vi s plaz - mo (po s t opek opisan v t očki 2.1) t er pr ed v sakim merjenjem dielek tričnih las tnos ti. Dielek trične las t - nos ti smo mer ili t ak oj po obd ela vi s plazmo t er po 24 in 48 ur ah po obdela vi. Meritv e dielek tričnih las tnos ti smo iz v edli pri sobni t emper a turi z upor abo merilnik a L CR Agilen t 4285A sk upaj z napr a v o z a merjenje dielek tričnih las tnos ti tr dih sno vi Agilen t 16451B. Dielek trične las tnos ti so bi le določene v fr ekv enčnem obmo - čju od 79 kHz do 25 MHz. Z a merjenje dielek trič- nih las tnos ti br e z vpliv a pr e v odnos ti v z or ce v je bila upor abljena me t oda z zr ačno r e ž o 1 mm med z g or - njo elek tr odo in v z or cem. Nas t ali poda tki so bili iz me rit e v v seh enakih v z or ce v po vpr ečeni pr ed do ločitvijo dielek trične k ons t an t e in t ang ensa iz gubn eg a k ot a lesa na način, k ot s t a g a opisala Šernek in K amk e (2007). 2.3 MOISTURE CONTENT AND MASS CHANGE The impact of the plasma tr ea tmen t on the mois tur e c on t en t and mass chang e c oinciding with tha t w er e de t ermined on spruce r adial cut lamel- las siz ed 50 mm × 35 mm × 3.1 mm. Mois tur e c on - t en ts w er e measur ed using a Gann Hy dr ome tt e M 4050 with a r am-in electr ode M18, se t t o the man- uf actur er ’ s par ame t er s f or spruce w ood. The mass chang e during plasma tr ea tmen ts w er e measur ed using a Me ttler T oledo PB1502 sc ale. Video r ec or d- ings of the tr ea tmen t sho win g the sample and the displa y of the sc ale w er e analy sed fr ame b y fr ame t o yield tw o v alues per sec ond (full r ec or ding a v ail - able t og e ther with all the r a w da t a). 2.3 SPREMEMBA VSEBNOSTI VLAGE IN MASE V pliv ob dela v e s plazmo na vlažnos t in sor az- merno spr eme mbo mase smo določili na smr ek o vih r adialno r e z anih lamelah v elik os ti 50 mm × 35 mm × 3,1 mm. Lesno vlažnos t smo izmerili z vlag ome- r om Gann Hy dr ome tt e M 4050 z v s t a vljeno elek tr o- do M18, nas t a vljeno na pr oiz v ajalče v e par ame tr e z a smr e k o v les. Spr ememba mase med obdela v o s plazmo je bila izmerjena s t eh tnic o Me ttler T oledo PB1502. Iz posne tk o v obdela v e s plazmo , ki prik a- z ujejo v z or ce in merilo , smo z ajeli po dv e meritvi vr ednos ti na sek undo (na v oljo celotno snemanje sk upaj z v semi neobdelanimi poda tki). 88 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Dahle, S., Žig on, J ., P e trič, M., & K ariž, M.: Obdela v a smr ek o v eg a lesa s plazmo spr emeni njeg o v e dielek trične las tnos ti 3 RESULTS AND DISCUSSION In Figur e 3, the dielectric pr operties in the r ang e fr om 0 t o 25 MHz f or spruce disk s with a thickness of 3 mm ar e sho wn be f or e plasma tr ea t - men t (blue line), dir ectly a ft er plasma tr ea tmen t (pink line), 24 hour s a ft er plasma tr ea tmen t ( gr e y line) and 48 hour s a ft er plasma tr ea tmen t (y el- lo w line). Dir ectly a ft er the plasma tr ea tmen t, the dielectric c ons t an t w as incr eased b y about 2%, which is c on tr ar y t o e xpect a tions with r eg ar d t o dr ying pr ocesses. As the mois tur e c on t en t de- cr eases and v ola tile or g anic c ompounds e v apor a t e fr om the specimen the dielectric c ons t an t should decr ease, bec ause of the higher dielectric c on- s t an t of the e v apor a t ed c ompounds as c ompar ed t o the r esidual ma t erial (c. f . Norimot o & Y amada, 1972; James, 1975; T or g o vnik o v , 1993). The e f - f ect does r emedia t e o v er time, as c an be clearly seen fr om measur emen ts a ft er 24 and 48 hour s. Ho w e v er , the r emedia tion appear s t o diff er o v er the fr equency r ang e, being particularly f as t er in the r ang e abo v e 20 MHz, wher eas a lar g er dielec- tric c ons t an t is r e t ained particularly belo w 5 MHz, e v en a ft er 48 hour s. Based on the measur ed chang e in dielectric c ons t an t, it is possible t o tr y and es tima t e the dep th of the e ff ect imposed b y the plasma tr ea tmen t b y assuming dis tinct v alues of the base dielectric c on - s t an t ε 1 o v er a thickness of d 1 inside the sample, as w ell as a dielectric c ons t an t ε 2 in a la y er of thick - ness d 2 , which w as chang ed b y the plasma within no mor e than one or der of magnitude. The se tup is e ff ecti v ely r e pr esen t ed b y a serious of planar c a- pacit or s with cr oss-sectional ar ea A of c apacit ance C (see eq. 3), yielding a t ot al e x t ernal c apacit ance of C tot (see eq. 4). Figure 3. Dielectric constant of spruce discs, thickness 3 mm Slika 3. Dielektrična konstanta smrekovih diskov debeline 3 mm 89 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Dahle, S., Žig on, J ., P e trič, M., & K ariž, M.: Plasma tr ea tmen t of spruce w ood chang es its dielectric pr operties (3) (4) Simple tr ans f orma tions of equa tions 3 and 4 f or an initial dielectric c ons t an t ε, a measur ed chang e by 2% and a ma ximum loc al chang e of a f act or of 10, yield the r ela tiv e thicknesses of the unmodified bulk d bulk and the modified la y er d mod as giv en by eq. 5, which c an be simplified in t o eq. 6. This amoun ts t o a modified la y er thickness d mod of 2.2% of the r e- maining unmodified bulk d bulk , i.e. 66 µm modific a- tion depth within the 3 mm lamellae. It should be not ed tha t these figur es ov er es tima t e typic al chang- es in the dielectric c ons t an t imposed by chemic al modific a tions in w ood, thus lik ely under es tima ting the actual modific a tion depth by a signific an t f act or . Figur e 4 sho w s measur emen ts of the dielectric c on - s t an t in the r ang e fr om 0 t o 25 MHz f or spruce disk s with a thickness of 5 mm. Da t a ar e sho wn f or the specimen be f or e plasma tr ea tmen t (blue line), di - r ectly a ft er plasma tr ea tmen t (pink line), 24 hour s a ft er pl asma tr ea tmen t ( gr e y line), and 48 hour s a ft er plasma tr ea tmen t (y ello w line). In c on tr as t t o the 3 mm disk s, the v olume dielectric c ons t an t f or the 5 mm disk s does not sho w a signific an t chang e due t o the plas ma tr ea tmen t, but a sligh t decr ease in the r egion abo v e 20 MHz is not able 24 hour a f - t er the tr ea tmen t. This diff er ence be tw een 3 mm and 5 mm thic k disk s indic a t es the limit ed dep th of the plasma tr ea tmen t ’ s e ff ect. Since the e ff ect is s till w ell pr onounced with the in t egr a t ed dielec- tric pr operties of 3 mm thick specimens, but bar ely visible a t all a t 5 mm thick specimens, the impact / C Ad ε = 11 1 12 tot C CC −−− = + ( ) ( ) [ ] ( ) / 1.02 • / / 10 • bulk mod bulk mod dd d d εε ε +=+   [ ] 0.2 / 8.98 • mod bulk dd = Figure 4. Dielectric constant of spruce discs, thickness 5 mm Slika 4. Dielektrična konstanta smrekovih diskov debeline 5 mm (5) (6) 90 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Dahle, S., Žig on, J ., P e trič, M., & K ariž, M.: Obdela v a smr ek o v eg a lesa s plazmo spr emeni njeg o v e dielek trične las tnos ti of the plasma tr ea tmen t on the dielectric pr oper - ties seems t o be in the ar ea near the surf ace. The me thod used f or measuring dielectric pr operties sho w s the a v e r ag e dielectric c ons t an t thr ough the sample. Figur e 5 pr esen ts the loss c oe fficien ts f or 3 mm spruce discs be f or e plasma tr ea tmen t (blue line), dir ectly a ft er plasma tr ea tmen t (pink line) and 24 hour s a ft er plasma tr ea tmen t ( gr e y line). The lo w es t loss c oe fficien ts in the en tir e fr equency r ang e ar e r epr e sen t ed b y the un tr ea t ed sub s tr a t es; ho w e v er , the incr ease in los ses appear s insignifi - c an t ag ains t na tur al v aria tions of the ma t erial. The chang es in diel ectric permittivity (c. f . fig. 3) ar e thus not r e flect ed in an incr eased ab sorp tion of ener gy out of alt erna ting electric al fields. Since both the dielectric perm ittivity and the loss c oe fficien t ar e typic ally mos t e ff ect ed b y changing mois tur e c on - t en ts a t fr equencies belo w 100 kHz, the loss c oe ffi- cien t e v en mor e so than the dielectric c ons t an t (c. f . James, 1975), it seems unlik ely tha t these e ff ects ar e c aused mer ely b y an enhanced e v apor a tion of v ola tile c ompounds fr om the surf ace, which is kno wn t o appear during plasm a tr ea tmen ts (Altg en e t al., 2015, 2016). In or der t o in v es tig a t e possib le c auses f or the chang es in dielectric c ons t an t and loss c oe fficien t, the mass chang e of a 50 mm × 35 mm × 3.1 mm spruce lamella w as ob ser v ed thr oughout and a f - t er the plasma tr ea tmen t pr ocess. An e v alua tion of the mass chang e o v er 120 s a ft er being e xposed t o plasm a r ela tiv e t o the w eigh t be f or e the plasma tr ea tmen t is giv en in the da t ase t (see supplemen t al ma t erial and r a w da t a). Figur e 6 sho w s a c omparison be tw een the mass and c orr espon ding mois tur e c on t en t of a specimen be f or e and a ft er plasma tr ea tmen t, as w ell as the r ela tiv e chang e of both pr operties. The e ff ect of Figure 5. Loss coefficient of spruce discs, thickness 3 mm Slika 5. Faktor dielektričnih izgub smrekovih diskov debeline 3 mm 91 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Dahle, S., Žig on, J ., P e trič, M., & K ariž, M.: Plasma tr ea tmen t of spruce w ood chang es its dielectric pr operties enhanced e v apor a tion, r emo v al of small v ola tile or g anic c ompo unds and the decr ease of mois tur e c on t en t within the part of the w ood near the sur - f ace is kno wn in the lit er a tur e (c. f . Altg en e t al., 2015, 2016), and the measur ed mois tur e r eduction of 0.6% c orr ela t es w ell with curr en t kno wledg e. Ho w e v er , a monit oring of the w eigh t thr oughout the pla sma tr ea tmen t r e v ealed a s tr ong er r educ- tion than e xpect ed. During the plasma tr ea tmen t, electr os t a tic in t er actions r ender ed the measur ed w eigh ts in v alid ; the diff er en tial w eigh ts sho wn in fig. 6 w er e thu s t ak en only a ft er the specimen had been r emo v ed fr om the g ap undernea th the plas - ma electr ode. The s tr ongly r educed w eigh t a ft er the plasma tr ea tmen t, amou n ting t o appr o x. 86% of the in itial w e igh t slo wly r ose ag ain o v er tw o min - ut es t o appr o x. 88% of the initial w eigh t. Despit e s tr ong v aria tions (due t o the airflo w in the labor a- t or y), the t endency is clearly visible and the e x t en t of the ph y sic al w eigh t loss w ell e x ceeds all e xpect a- tions fr om me asur emen ts on chang es in chemic al c omposition fr om earlier pub lic a tions. A further in - v es tig a tion the impact of plasma on w ood samples in t erm s of w e igh t chang e w ould be w orth while t o be tt er under s t and the unde rlying pr ocesses and impr o v e the s t a tis tics of the measur emen ts. The in fluence of plasma tr ea tmen ts on the chemis tr y of w ood sub s tr a t es is typic ally c onsid - er ed t o be on the or der of magnitude of 1 µm (K r ál e t al., 2015). Ho w e v er , it has been sug g es t ed tha t the plasma migh t be ignit ed some wha t deeper in the w oo d ma t e rial (W ascher e t al., 2014), which is Figure 6. Mass and residual moisture content (rMC) of a spruce lamella with a thickness of 3 mm before and after plasma treatment, as well as the relative changes of mass and rMC Slika 6. Masa in vlažnost smrekove lamele debeline 3 mm pred obdelavo s plazmo in po njej ter relativne spremembe mase in vlažnosti. 92 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Dahle, S., Žig on, J ., P e trič, M., & K ariž, M.: Obdela v a smr ek o v eg a lesa s plazmo spr emeni njeg o v e dielek trične las tnos ti in line with the measur ed chang e in mois tur e c on - t en t. Mor eo v e r , the ob ser v ed chang e in dielectric permittivity , particularly f or the 3 mm thick lamel- lae, clearly r equir es a deeper in fluence thr oughout a lar g e part of the specimen, which c orr esponds w ell t o the ob ser v ed w eigh t loss a ft er plasma tr ea tmen t. Fr om both the kno wn chemic al e ff ects and the measur ed chang e in mois tur e c on t en t, it is clear tha t the w eigh t loss and chang e in dielec- tric permittivity mus t include other driving mech- anisms. This deduction is further support ed b y the fr equency -dependen t chang e in dielectric par ame - t er and the chang e in dielectric loss c oe fficien t r el- a tiv e t o this. It is w orth noting , ho w e v er , tha t r esid- ual char g e migh t s till ha v e a minor in fluence on the measur ed w eigh t, and tha t the ab solut e v alues of r esidual mois tur e c on t en t (rMC), as measur ed via an elec tric mois tur e me tr e, do diff er fr om the a v - er ag e 9.4 % rMC de t ermined thr ough mass chang e during o v en dr ying. Ther e f or e, further s tudies ar e r equir ed t o illu mina t e the pr ocesses c ausing these ob ser v a tions. 3 REZULTATI IN RAZPRAVA Na sliki 3 so prik az ane diel ek trične las tnos ti v obmo čju me rit e v od 0 do 25 MHz z a smr ek o v e disk e debeline 3 mm pr ed obdela v o s plazmo (mo- dr a krivulja), neposr edno po obdela vi s plazmo (r o žna t a krivulja), 24 ur po obdela vi s plazmo (siv a krivulja) in 48 ur po obdela vi s plazmo (rumena kri- vulja). N eposr edno po obdela vi s plazmo se je di - elek trična k ons t an t a po v eč ala z a približno 2 %, k ar je v naspr otju s prič ak o v anji v po v e z a vi s sušenjem. K o se vlažnos t lesa zmanjšuje in hlapne or g ansk e spojine iz v z or c a izhlapijo , se mor a zmanjša ti tudi dielek trična k ons t an t a z ar adi v ečje dielek trične k ons t an t e upa rjenih spojin v primerja vi s pr eos- t alim ma t erialom (Norimot o & Y amada, 1972; Ja- mes, 1975; T or g o vnik o v , 1993 ). Učinek se sč asoma zmanjša, k ot je r az vidno iz me rit e v po 24 in 48 ur ah. V endar se z di, da se zniž anje r azlik uje glede na fr e- kv enc o meritv e, saj je hitr ejše v območju nad 20 MHz, medt em k o se v ečja dielek trična k ons t an t a še ohr anja pod 5 MHz. Na pod lagi izmerjene spr emembe dielek trič- ne k ons t an t e je mog oče pos k usiti oceniti globino učink a, ki g a po v zr oči plaz e msk a obdela v a, t ak o da pr edpos t a vimo r azlične vr ednos ti osno vne di - elek trične k ons t an t e ε 1 pri debelini sloja d 1 znotr aj v z or c a in dielek trične k ons t an t e ε 2 v plas ti debeline d 2 , ki jo je plazma spr emenila z a najv eč 1-kr a tnik vr ednos ti. Princip lahk o učin k o vit o pr eds t a vimo z z apor edjem plo šč a tih k onden z a t orje v s pr er e z om A in k apacitivnos tjo C ( glej enačbo 3), k ar daje sk upno z unanjo k apacitivnos t C tot ( glej enačbo 4). Pr epr os t e tr ans f ormacije enačb 3 in 4 z a z ače - tno dielektrično k ons t an t o ε pr ed obdela v o s plazmo , izmerjena spr ememba dielektrične k ons t an t e z a 2% in najv ečja lok alna spr ememba z a f akt or 10 dajejo r ela tivno debelino nespr emenjeneg a ma t eriala d bulk in spr emenjene plas ti d mod , k ot je podano z enačbo 5, ki jo je mog oče poenos t a viti v enačbo 6. Od t od se lahk o izr ačuna spr emenjeno debelino plas ti d mod , ki znaša 2,2 % ma t eriala, k ar absolutno pomeni glo- bino modifik acije 66 µm v 3 mm debelih lamelah. Opo z oriti je tr eba, da je t a ocena pr etir ana glede na tipične spr emembe dielektrične k ons t an t e, ki izhaja- jo iz prič ak ov anih k emičnih spr ememb v lesu, in t ak o v erjetno podcenjujejo dejansk o globino modifik acije. Slik a 4 prik az uje meritv e diel ek trične k ons t an- t e v območju od 0 do 25 MHz z a smr ek o v e disk e debeline 5 mm. P oda tki so prik az ani z a v z or ec pr ed obdela v o s plaz mo (modr a krivulja), neposr edno po obdela vi s plaz mo (r o žna t a kr ivulja), 24 ur po obde - la vi s plazmo (siv a krivulja) in 48 ur po obdela vi s plazmo (rumena krivulja). V naspr otju z diski debe- line 3 mm diel ek trična k ons t an t a disk o v z debelino 5 mm ne k až e bis tv ene spr emembe z ar adi obdela - v e s plazmo , le r ahlo zmanjšanje v območju nad 20 MHz je opazno 24 ur po obdela vi s plazmo. T o k až e na omejeno globino učink a plaz emsk e obdela v e, ki je v edno dobr o izr až ena s spr emenjenimi dielek - tričnimi las tnos tmi v z or ce v debeline 3 mm, v endar pri v z or cih debeline 5 mm k omaj vidna. Upor ablje - na me t oda me rjenja dielek trične vr ednos ti namr eč meri po vpr ečno vr ednos t na merjenem v z or cu. Slik a 5 prik azuje f ak t or dielek tričnih iz gub z a smr ek ov e disk e debeline 3 mm pr ed obdela v o s plazmo (modr a krivulja), neposr edno po obdela vi s plazmo (r o žna t a krivulja), 24 ur po obdela vi s plazmo (siv a krivulja) in 48 ur po obdela vi s plazmo (rume- na krivulja). Najnižji f ak t or dielek tričnih iz gub v ce- lotnem fr ekv enčnem območju je bil z aznan pri ne- obdelanih pr eizk ušancih, pov eč anje iz gub pa se z di ne značilno glede na nar a vno v ariabilnos t lesa. Spr e- membe dielek trične k ons t an t e ( glej slik o 3) se t ak o ne odr až ajo v pov eč ani absorpciji ener gije iz izmenič- 93 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Dahle, S., Žig on, J ., P e trič, M., & K ariž, M.: Plasma tr ea tmen t of spruce w ood chang es its dielectric pr operties nih elek tričnih polj. K er na dielek tričnos t in f ak t or di- elek tričnih iz gub obič ajno najv eč vpliv a spr eminjanje vlažnos ti lesa pri fr ekv enc ah pod 100 kHz, na f ak t or dielek tričnih iz gub celo bolj k ot na dielek trično k on- s t an t o (James, 1975), se ne z di z elo v erje tno , da so ti učinki posledic a z g olj pov eč aneg a izhlape v anja hla- pnih spojin s povr šine, z a k a t er o je znano , da se poja- vi med obdela v o s plazmo (Altg en e t al., 2015, 2016). Da bi r azisk ali mo žne v zr ok e z a spr emembo di - elek trične k ons t an t e in f ak t orja dielek tričnih iz gub, je bila spr eme mba mase smr ek o v e lamele 50 mm × 35 mm × 3,1 mm izmerjena med pos t opk om pla - z emsk e obdela v e in po njej. V naboru poda tk o v je podana ocena spr emembe mase v 120 s po izpos t a- vitvi pla zmi glede na maso pr ed obdela v o s plazmo (prik az ano v doda tnih neobdelanih poda tkih). Slik a 6 prik az uje primerja v o mase smr ek o v e lamele in njen e us tr e zne v sebnos ti vlag e v v z or cu pr ed in po ob dela vi s plazmo t er r ela tivno spr e- membo obeh las tnos ti. V pliv po v eč aneg a izhlape - v anja, ods tr anje v anja majhn ih hlapnih or g anskih spojin in padanja vlažnos ti v po vr šinsk em delu lesa je znan v lit er a turi (prim. Altg en e t al., 2015, 2016), izmerjeno zmanjšanje z a 0, 6 % pa prič ak o v ano. V endar je spr emljanje spr em embe mase s plaz em - sk o obdela v o pok az alo močnejše zmanjšanje, k ot je bilo prič ak o v ano. Med obdela v o s plazmo so elek - tr os t a tsk e in t er ak cije po v zr očile, da so bile izmerje - ne mase nepr a vilne, z a t o so na sliki 6 prik az ane me - ritv e od tr enutk a, k o se v z or ec ods tr ani iz r e ž e pod plaz emsk o elek tr odo. Močno zmanjšana masa po plaz emski obd ela vi (približno 86 % z ače tne mase) se je v dv eh minut ah poč asi spe t dvignila na prib - ližno 88 % z ače tne mase. Kljub v elikim nihanjem v meritv ah mase (z ar adi giban ja zr ak a v labor a t oriju z v z g on skimi učinki) je t endenc a jasno vidna in ob - seg iz gube mase močno pr eseg a v sa prič ak o v anja glede na na v edene spr emem be k emijsk e ses t a v e iz pr ej omenjenih publik acij. P otr ebno je nadalje v a- nje r azisk o v anja vpliv a plazm e na v z or ce lesa glede na spr eminjanje njiho v e mase, da bi bolje r az umeli osno vne pr ocese in izboljšali z anesljiv os t merit e v . V pliv obdela v e s plazmo na k emijsk e las tnos ti lesneg a sub s tr a t a je z abele ž en do globine r eda v eli- k os ti 1 µm (K r ál e t al., 2015). P oleg t eg a smo pr edvi- de v ali, da se pl azma lahk o poja vi tudi nek olik o glob - lje znotr aj leseneg a ma t eriala, npr . v odprtih por ah (W ascher e t al., 2014). T o potrjuje tudi r azmer oma močno spr eme njena izmerjena vlažnos t lesa in g o- v ori o globini učink a bis tv eno pod 1 µm debelim po - vr šinskim sloje m, čepr a v t eg a v pr edhodnih r azisk a- v ah s FTIR spek tr osk opijo ni bilo mog oče potr diti. V pliv pl azme na opaž eno spr emembo dielek trične k ons t an t e pa je očit en zlas ti pri 3 mm debelih la- melah, k ar dobr o us tr e z a ug ot o vljeni iz gubi mase po obdela vi s plazmo. Iz znanih k emijskih učink o v in izmerjene spr emembe vlažnos ti lesa je r az vidno , da mor a t a iz guba mase in spr ememba dielek tričnih las tnos ti vključe v a ti tudi drug e v zr ok e. T ak šno skle- panje je podpr t o s fr ekv enčno odvisno spr emembo dielek tričnih par ame tr o v in r ela tivno spr emembo t ang ensa iz gubneg a k ot a. V endar je tr eba omeniti, da bi lah k o imeli mor ebiti pr eos t ali elek trični naboji še v edno manjši vpliv na izmerjeno t e ž o t er da se ab solutne vr ednos ti vlažnos ti, izmerjene z elek trič- nim merilnik om vlag e, r azlik ujejo od po vpr ečnih 9,4 % vlažnos ti, določenih s spr emembo mase med sušenjem v sušilnik u. Z a r azjasnit e v t eh pr oceso v in opaz o v anj pa so potr ebne nadaljnje š tudije. 4 SUMMARY • Dis tinct rise in dielectric permittivity a ft er plas - ma tr ea tmen t, particularly on thinner lamellae and t o w ar ds higher fr equencies w ell abo v e 1 MHz, but negligible chang e of loss c oe fficien t. • Minor r eduction of r esidual mois tur e c on t en t, but s tr ong w eigh t r eduction in plasma-tr ea t ed w ood lamella. • Dielectric pr operties ar e a ff ect ed b y plasma tr ea tmen t much deeper within the bulk ma t e - rial than has pr e viously been r eport ed f or the ma ximum dep th of chemic al modific a tions b y plasma tr ea tmen ts. 4 POVZETEK • Izr azit dvig dielek trične k ons t an t e po obdela vi s plazmo , zlas ti pri t anjših v z or cih in višjih fr e- kv enc ah pr ecej nad 1 MHz, v endar z anemarlji - v a spr ememba t ang ensa iz gubneg a k ot a. • Majhn o zmanjšanje lesne vlažnos ti, v endar močno zmanjšanje mase pri leseni lameli, ob - delani s plazmo. • Obdela v a s plazmo vpliv a na dielek trične las t - nos ti v elik o globlje v ma t erialu, k ot so doslej por oč ali glede najv ečje globine k emičnih mo- difik acij pri obdela vi lesa s plazmo. 94 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 Acknowledgements: The author s ackno wledg e the pr o vision of the mois tur e me t er b y the gr oup of Pr of . Dr . Ž. Gorišek. This pr oject has r eceiv ed funding fr om the Eur opean Union’ s Horiz on 2020 r esear ch and in - no v a tion pr ogr amme under gr an t agr eemen t No 745936. The author s ackno wledg e further financial support fr om the Slo v enian R esear ch Ag ency (r e - sear ch pr ogr am funding No. P4–0015, “ W ood and lignocellulosic c omposit es”). Zahvala: A vtorji se z ah v aljujemo sk upini pr of . dr . Ž. Gorišk a, da je omogočila upor abo merilnik a lesne vlažnos ti. T a pr ojek t je pr ejel sr eds tv a iz r azisk o v alneg a in in o v acijsk eg a pr ogr ama E vr op sk e unije Ob z orje 2020 v okviru pog odbe š t. 745936. A v t orji se z ah v aljujemo z a finančno podpor o Ja vni ag enciji z a r azisk o v alno deja vnos t R epublik e Slo v enije (finan cir anje r azisk o v alneg a pr ogr ama š t. P4-0015, “Les in lignocelulo zni k ompo ziti”). Supplemental information and raw data: Supplemen t al ma t erial and all r a w da t a c an be accessed open ly via the author ’ s ins titutional r e - posit or y a t h ttp s://r epo zit orij.uni-lj.si/IzpisGr adiv a. php?lang=slv&id=121368 , and cit ed as Dahle e t al. (2020). Dodatne informacije in neobdelani podatki: Doda tni ma t erial in v si osno vni poda tki, ki so na v oljo v odpr t em dos t opu pr ek a v t orje v eg a ins ti- tucionalneg a r epo zit orija na sple tni s tr ani h ttp s:// repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?lang=sl- v&id=121368, naj bodo citir ani Dahle e t al. (2020). REFERENCES LITERATURA Altg e n, D ., Bellmann, M., W ascher , R ., Viöl, W ., & Mai, C. (2015). En - hancing mechanic al pr opertie s of particle boar ds using plasma tr ea t ed w ood particles. Eur . J . W ood Pr od., 73: 219-223. Altg e n, D ., A vr amidis, G., Viöl, W ., & Mai, C. (2016). The e ff e ct of air plasma tr ea tme n t a t a tmosphe ric pr essur e on thermally modi - fie d w ood surf ace s. W ood Sci. T echnol., 50:1227–1241. Altg e n, D ., Grigsb y , W ., Altg e n, M., Rautk ari, L., & Mai, C. (2019). An - aly zing the UF r esin dis tribution in particle boar ds b y c on f oc al laser micr osc op y . Composit e s, P art A , 125: 105529. Bar dak, S., Sarı, B., N emli, G., K ır cı, H., & Bahar oğlu, M. (2011). The e ff e ct of dé c or pape r pr opertie s and adhe siv e type on some pr opertie s of particle boar d. In t e rna tional Journal of Adhe sion & Adhe siv es, 31:412-415. Blanchar d, V ., Blanche t, P ., & Rie dl, B. (2009). Surf ace ene r gy modi - fic a tion b y r adiofr e quency inductiv e and c apacitiv e plasmas a t lo w pr essur e s in sug ar maple: An e xplor a t or y s tudy . W ood and Fibe r Science, 41(3):245-254. Boer o , F ., F ede li, A ., Lamini, M., Ma ff ong e lli, M., Monleone, R ., P as - t orino , M., Randazz o , A ., Salv adè , A ., & Sansalone, A . (2018). Micr o w a v e t omogr aph y f or the Inspe ction of w ood ma t e rials: Imaging s y s t em and e xperimen t al r e sults. IEEE T r ans. Micr o w . Theor y , 66(7):3497-3510. Dahle, S., Žigon, J ., P e trič, M., & K ariž, M. (2020). Plasma tr ea t - men t of spruce w ood chang e s its diele ctric pr opertie s: r e sear ch da t a underlying the article . (10. 11. 2020). R e - trie v e d fr om h ttp s://r epo zit orij.uni-lj.si/IzpisGr adiv a. php?lang=slv&id=121368 Daian, G., T aube , A ., Birnboim, A ., Daian, M., & Shr amk o v , Y . (2006). Modeling the die lectric pr opertie s of w ood. W ood Sci. T echnol, 40: 237-246. DOI: h ttp s://doi.or g /10.1007/ s00226-005-0060-7 Dam, T . N . (2017). En vir onmen t al e nhancing adhe sion pr opertie s of W ood-Plas tic Composit es b y plasma a t a tmospheric pr es - sur e. 2017 In t e rna tional Con f er e nce on S y s t em Science and Engine ering (ICSSE), 652-655. ISBN : 978-1-5386-3422-6. DOI: h ttp s://doi.or g /10.1109/ICSSE.2017.8030956 De Cademart ori, P . H. G., Car v alho , A . R ., Mar ang oni, P . R . D ., Ber - t on, M. A . C., Blanche t, P ., Muniz, G. I. B., & Mag alhães, W . L. E. (2016). Adhe sion pe rf ormance and film f orma tion of acr ylic emulsion c oa ting on medium de nsity fibe rboar d tr ea t ed with Ar plasma. In t e rna tional Journal of Adhe sion & Adhe siv es, 70: 322-328. Gamale e v , V ., Iw a t a, N ., Hori, M., Hir ama tsu, M., & It o , M. (2019). Dir e ct T r ea tmen t of Liquids using lo w -curr e n t ar c in ambien t air f or biomedic al applic a tions. Appl. Sci., 9(17): 3505. DOI: h ttp s://doi.or g /10.3390/ app9173505 Haase , J . G., Leung , L. H., & E v ans, P . D . (2019). Plasma pr e-tr e a t - men ts t o impr o v e the w e a ther r e sis t ance of polyur e thane c oa tings on black spruce w ood. Coa tings, 9(1):8. Is t ek, A ., A y demir , D ., & Ak su, S. (2010). The e ff e ct of dé c or pape r and r e sin type on the ph y sic al, mechanic al, and surf ace quality pr opertie s of particle boar ds c oa t ed with impr e gna t e d dé c or pape r s. BioR e sour ces, 5(2):1074-1083. Jamali, A ., & E v ans, P . D . (2011). E t ching of w ood surf aces b y glo w dischar g e plasma. W ood Scie nce and T e chnology , 45:169-182. Jame s, W . L. (1975). Diele ctric pr opertie s of w ood and har dboar d: v aria tion with t empe r a tur e, fr eque ncy , mois tur e c on t en t, and gr ain orie n t a tion (V ol. 245). Departmen t of Agricultur e , F or e s t Se r vice, F or e s t Pr oducts Labor a t or y . K e skin, H., & T ekin, A . (2011). Abr asion r e sis t ances of ce llulosic, s yn - the tic, polyur e thane, w a t e rborne and acidhar de ning v arnishes used w oods. Cons tr . Build. Ma t e r ., 25:638-643. K r anbuehl DE (1997). In: Diele ctric spectr osc op y of polymeric ma t e - rials: fundamen t als and applic a tions, A CS, 1997. p. 303. Dahle, S., Žig on, J ., P e trič, M., & K ariž, M.: Obdela v a smr ek o v eg a lesa s plazmo spr emeni njeg o v e dielek trične las tnos ti 95 Les/Wood, Vol. 69, No. 2, December 2020 K r ál, P ., Ráhe l, J ., Stupa v sk á, M., Šraje r, J ., K límek, P ., Mishr a, K .P ., & Wimmer , R . (2015). XPS de p th pr ofile of plasma–activ a t ed sur - f ace of be ech w ood (Fagus sylvatica) and its impact on poly - vin yl ace t a t e t ensile shear bond s tr e ng th. W ood Sci. T echnol., 49: 319-330. Lis t on, E. M., Martinu, L., & W erthe imer , M. R . (1993). Plasma sur - f ace modific a tion of polyme r s f or impr o v e d adhe sion: a critic al r e vie w . J . Adhes. Sci. T e chnol., 7(10):1091-1127. N ik olo v a, B. M., N ik olo v , G. T ., Gie v a, E. E., & Rusk o v a, I. N . (2018). Di - electric Pr ope rtie s Me asur e me n t of Fle xible Sub s tr a t e s. Pr oc. XXVII In t e rna tional Scien tific Con f er e nce Ele ctr onics - ET2018, Se p t ember 13 - 15, 2018, So z opol, Bulg aria. N orimot o , M., & Y amada, T . (1972). Diele ctric Pr ope rtie s of W ood VI: On the Diele ctric Pr ope rtie s of the chemic al c ons tituen ts of w ood and the die lectric anisotr op y of w ood. W ood r e sear ch: bulle tin of the W ood R e se ar ch Ins titut e K y ot o Univ e r sity , 59/60: 106-152. N orimot o , M. (1976). Die lectric pr ope rtie s of w ood. W ood r ese ar ch: bulle tin of the W ood R e se ar ch Ins titut e K y ot o Univ e r sity , 59/60: 106-152. N emli, G., & Hizir oglu, S. (2009). E ff ect of pr ess par ame t e r s on scr a t ch and abr asion r e sis t ance of o v erlaid particle boar d pan - els. J . Compos. Ma t er ., 43(13): 1413-1420. P e risse , F ., Me necier , S., Duff our , E., V ache r , D ., Monier , G., Des tr e - be cq, J . -F ., Cz arniak, P ., Gór ski, J ., & Wilk o w ski, J . (2017). MDF tr ea tme n t with a Diele ctric Barrier Dischar g e (DBD) t or ch. In t. J . Adhe s. Adhes., 79:18-22. R e hn, P ., & Viöl, W . (2003). Diele ctric barrier dischar g e tr ea tme n ts a t a tmosphe ric pr essur e f or w ood surf ace modific a tion. Holz R oh- W erk s t., 61:145–150. R e inpr e ch t, L., Tiňo , R ., & Šomšák, M. (2018). Adhe sion of c oa tings t o plasma modified w ood a t accele r a t e d w ea thering. In: Eur o - pe an Con f er e nce on W ood Modific a tion 2018 (E CWM9), Arn - he m, The N e the rlands (On-line Pr ocee dings). E d. Cr e eme r s, J ., Hoube n, T ., Tje er dsma, B., Militz, H., Jung e, B., Gootjes, J ., 205-209. R olle ri, A ., & R off ae l, E. (2010). In flue nce of the surf ace r oughness of particle boar ds and their pe rf ormance t o w ar ds c oa ting. Made r as cie ncia y t e cnologia, 12(2):143-148. Še rne k, M., & K amk e, F . A . (2007). Applic a tion of die lectric analy sis f or monit oring the cur e pr ocess of phe nol f ormalde h y de adhe - siv e. In t e rna tional Journal of adhesion and adhe siv es, 27(7), 562-567. Sik der , S. S., Uddin, K . A ., Rahman, M. M., & Bhuiy an, A . H. (2009). E ff ect of salinity on dynamic die lectric pr opertie s of Sundori w ood of Bangladesh. Bangladesh J . Ph y s., 7-8:55-61. T or g o vnik o v , G. I. (1993). Diele ctric pr opertie s of w ood-based ma t e - rials. In Diele ctric Pr ope rtie s of W ood and W ood-Based Ma t e - rials, (pp. 135-159). Spring e r , Berlin, Heide lber g. V e ig el, S., Grüll, G., Pinkl, S., Ober sriebnig , M., Mülle r , U ., & Gindl-Al - tmutt er , W . (2014). Impr o ving the mechanic al r e sis t ance of w a - t erborne w ood c oa tings b y adding ce llulose nanofiber s. R e act. Funct. P olym., 85:214-220. W ascher , R ., A vr amidis, G., V e tt er , U ., Damm, R ., P e t er s, F ., Militz, M., & Viöl, W . (2014). Plasma induced e ff e cts within the bulk ma t e rial of w ood v ene er s. Surf ace & Coa tings T echnology , 259:62-67. W olf , R ., & Spar a vigna, A . C. (2010). R ole of plasma surf ace tr ea t - men ts on w e tting and adhesion. Enginee ring , 2:397-402. W olk e nhaue r , A ., Militz, H., & Viöl, W . (2008). Incr eased P V A -glue ad - he sion on particle boar d and fibr e boar d b y plasma tr ea tme n t. Holz R oh- W erk s t., 66:143-145. W olk e nhaue r , A ., A vr amidis, G., Haus w ald, E., Loose, S., Viöl, W ., & Militz, H. (2009). In v es tig a tions on the dr ying be ha viour of adhe siv es on plasma-tr ea t ed w ood ma t e rials. W ood R e s., 54(1):59-66. Žigon, J ., P e trič, M., & Dahle, S. (2018). Diele ctric barrier dischar g e (DBD) plasma pr e tr ea tmen t of lignoce llulosic ma t e rials in air a t a tmosphe ric pr essur e f or their impr o v e d w e tt ability: a lit er - a tur e r e vie w . Holz f or schung , 72(11):972–911. Žigon, J ., P e trič, M., & Dahle, S. (2019a). Artificially ag ed spruce and be ech w ood surf aces r e activ a t ed using FE -DBD a tmosphe ric plasma. Holz f or schung , 73(12), 1069-1081. Žigon, J ., Z aplotnik, R ., A y a t a, Ü., P e trič, M., & Dahle, S. (2019b). The in fluence of artificial w e a thering and tr ea tme n t with FE– DBD plasma in a tmosphe ric c onditions on w e tt ability of w ood surf aces. 3. N ie der sächsische s S ymposium Ma t erialt echnik, Claus thal, 14. bis 15. F ebruar 2019. T agungsband 3. N iede r - sächsisches S ymposium Ma t erialt echnik 7:559. Dahle, S., Žig on, J ., P e trič, M., & K ariž, M.: Plasma tr ea tmen t of spruce w ood chang es its dielectric pr operties