بررسی عملیات ترمو کردن چوب

قبلاً در دهه 1970، کشف شد که چوب فرآوری شده با دمای بالا یک مزیت مهم را ارائه می دهد: افزایش دوام “طبیعی”. در حال حاضر، تأکید اصلی بر این واقعیت است که تیمار با دمای بالا ثبات ابعادی چوب را بهبود می بخشد: تورم و انقباض و همچنین تغییر شکل های پس از جذب رطوبت را کاهش می دهد. یک حالت دانش.

پیشنهاد: خرید ترمووود

عملیات حرارتی یا ترمو کردن چیست؟

پردازش چوب در دماهای بالا برای ایجاد ثبات ابعادی بهتر چیز جدیدی نیست. قبلاً در سال 1973، Burmeister اصول اساسی آنچه را که فرآیند FWD (Feuchte Wärme und Druck) می نامید منتشر کرده بود. این در واقع یک تجزیه در اثر حرارت کنترل شده است، چوب گرم می شود (180 درجه سانتیگراد) در غیاب اکسیژن (O2)، که باعث تغییرات شیمیایی می شود. این پدیده می تواند به طرق مختلف ایجاد شود. تکامل دماها می تواند متفاوت باشد، جو محیط نیز می تواند متفاوت باشد: نیتروژن، بخار،… همچنین می توان چوب را در حمام روغن در حال جوش (ولئوترمال) فرو برد.
چوب عمدتاً از سلولز (پلیمر گلوکز) و لیگنین و همچنین تا حدی از همی سلولزها (پلیمرهای قندهای مختلف) تشکیل شده است. یک تیمار با دمای بالا عمدتاً برای تأثیر بر همی سلولز و تا حدودی برای بازسازی لیگنین در نظر گرفته شده است. چنین دگرگونی هایی در دماهای بالا رخ می دهد که حضور اکسیژن به ناچار منجر به اکسیداسیون و خودسوزی می شود. برای پلیمرهایی مانند همی سلولزها و لیگنین، دمای خاصی به نام دمای انتقال شیشه ای وجود دارد که بالاتر از آن نرم و انعطاف پذیر می شوند. این ویژگی که مجموعه ای از دگرگونی های شیمیایی به آن اضافه می شود، منشأ ساختارهای شیمیایی جدید و پلیمریزاسیون مجدد است.

چرا چوب را حرارت می دهیم؟

چوب عملیات حرارتی بسته به نوع فرآیند اعمال شده دارای خواص متفاوتی خواهد بود، اما هدف همچنان رفع دو نقص اصلی چوب به عنوان یک ماده بیولوژیکی است. این در درجه اول به دلیل این واقعیت است که بسته به گونه، کم و بیش زیست تخریب پذیر است، که امکان انطباق انتخاب بنزین با توجه به کاربرد و عمر مورد نیاز را فراهم می کند. به همین دلیل است که چوبی که تحت عملیات حرارتی قرار گرفته است، گاهی اوقات به عنوان گونه جدیدی از چوب در نظر گرفته می شود که دوام آن با دوام طبیعی به ویژه گونه های چوب سخت گرمسیری قابل مقایسه است. مقاومت در برابر پوسیدگی به طور کلی به عنوان معیار اصلی برای انتخاب گونه برای کاربردهای خارجی بدون تماس مستقیم با زمین در نظر گرفته می شود. در صورت تماس با زمین، قارچ‌های پوسیدگی نرم نقش مهمی در تعیین مدت زمان عملکردی یک آیتم دارند. در حالی که درست است که چندین عنصر نشان می دهد که چوب عملیات حرارتی شده مقاومت بیشتری در برابر حملات قارچی دارد، همچنین درست است که این مقاومت، از این پس، هدف اصلی درمان نیست. الوار با دمای بالا در حال حاضر اغلب مورد استفاده قرار می گیرند که ثبات ابعادی بهبود یافته نیز یک مزیت مهم است. در واقع، تغییرات فیزیکی و شیمیایی که در چوب رخ داده است احتمالاً دومین نقص از دو نقص عمده این ماده، یعنی تورم و انقباض آن به دنبال تغییرات رطوبت و در نتیجه تمایل آن به تغییر شکل را اصلاح می کند. از نظر فناوری، این بهبود معمولاً با مقدار ASE (Anti Shrink/Swelling Efficiency) بیان می‌شود، که نشان می‌دهد تا چه حد چوب تیمار شده انقباض یا تورم کمتری نسبت به ماده اولیه نشان می‌دهد. مقادیری که حدود 50 درصد هستند معمولاً به دست می آیند.

فن آوری و روش های پردازش مورد استفاده
برای برخی از فرآیندها می توان از خشک کن های همرفتی تبدیل شده استفاده کرد. برخی دیگر نیاز به استفاده از کارخانه های اشباع تحت فشار و خلاء دارند که می توانند در دماهای بالا کار کنند، مانند کارخانه های کرئوزوت. از سوی دیگر، برای درمان با بخار، تجهیزات خاصی لازم است.

بسته به کشوری که فرآیند اصلی به صورت صنعتی در آن اجرا شده است، انواع مختلفی از تصفیه دمای بالا ایجاد شده است.

در فنلاند، چندین شرکت تحت عنوان ThermoWoodبرای کنترل کیفیت و انتشار اطلاعات به نیروها پیوسته اند. محصولات فنلاندی موجود با نام تجاری ThermoWoodبا عملیات حرارتی بالا، با استفاده از بخار در خشک کن های مناسب به دست می آیند. این فرآیند توسط VTT در اسپو توسعه داده شد. در میان شرکت های فنلاندی که چوب ترمووود شده را صادر می کنند: Finnforest، Stellac Wood، Stora Enso، UPM-Kymmene مطرح هستند.

در هلند، فرآیندی در مراحل مختلف که با نام تجاری Plato شناخته می شود، بر اساس فناوری تکمیل شده توسط شرکت نفت شل توسعه یافته است. این فرآیند شامل مراحل زیر است:

هیدروترمولیز: در طول هیدروترمولیز اولیه، چوب تا دمای 150 تا 180 درجه سانتیگراد در یک محیط اشباع و با فشار زیاد گرم می شود. در مرحله اول تبدیل انتخابی دو جزء مهم چوب (همی سلولز و لیگنین) صورت می گیرد که تبدیل آن ها در فاز سوم ادامه می یابد و به این ترتیب همی سلولز به آلدئید تبدیل می شود و چندین اسید آلی تشکیل می شود. سلولز دست نخورده باقی می ماند که برای خواص مکانیکی چوب تیمار شده ضروری است.
مرحله خشک کردن در خشک کن های چوب صنعتی معمولی (خشک کن تراکمی).
یک فاز پلیمریزاسیون (یا فاز “خاموش”): چوب دوباره تا 170 تا 190 درجه سانتیگراد گرم می شود اما در یک محیط خشک. در طی این مرحله است که واکنش های تراکم و پیوند متقابل انجام می شود: آلدئیدهای تشکیل شده با مولکول های لیگنین فعال شده واکنش می دهند و پیوندهای آپولار (دفع آب) تشکیل می دهند که منجر به پیوند متقابل لیگنین می شود.
مرحله تهویه در خشک کن های صنعتی معمولی تا سطح رطوبت برای استفاده.
چوب اصلاح شده

نتایج به دست آمده توسط “L’école des mines de St-Etienne” است. اینها فرآیندهایی هستند که در اتمسفر نیتروژن، معمولاً در دمای کمی بالاتر از فنلاند اعمال می شوند. این تصفیه در دمای بین 200 تا 240 درجه سانتیگراد در محیطی بسته و بدون اکسیژن انجام می شود. در فرانسه، چوبی که به این روش پردازش می‌شود، بیشتر به عنوان «Bois rétifié®» شناخته می‌شود و حق ثبت اختراعات خاص توسط شرکت NOW (چوب گزینه جدید) مدیریت می‌شود.

پیشنهاد: خرید چوب سونا خشک

در اینجا شرح مختصری از این فرآیند است:

پس از گرم شدن، همی سلولزها جدا شده و تبخیر می شوند.
به دلیل تراکم حرارتی، اینها به لیگنین متصل می شوند و پیوندهای مولکولی جدیدی تشکیل می دهند. مهم است که دما را به دقت کنترل کنید تا بر خواص مکانیکی چوب تأثیر نگذارد.
محصولات جانبی مانند اسید استیک، فورفورال، متانول و CO2 بیشتر به دست می آیند.
اصطلاح “retified” یک نئولوژیزم است که از پیوند و انقباض اصطلاحات “شبکه” (سازماندهی مجدد زنجیره های مولکولی خاص تحت تأثیر گرما) و “ترفاکشن” (آغاز تکلیس) به دست می آید. این اصطلاح به طور فزاینده ای برای اشاره به چوب هایی که در دمای بالا درمان می شوند استفاده می شود. علامت تجاری “Bois rétifié®” ثبت شده است، درست مانند سایر علائم تجاری که از ریشه “RETI” استفاده می کنند، تا آنجا که آنها به فرآیندی مربوط به چوب مربوط می شوند. نام‌های RETIBOIS، RETITECH، RETIMAC، HTT شرکت‌هایی را مشخص می‌کند که از این فرآیند استفاده می‌کنند.

علاوه بر این، در فرانسه (CIRAD، مونپلیه)، و همچنین در آلمان (BFH، هامبورگ و منز هولز)، تکنیک های هیدروترمال، که در آن چوب در روغن گرم می شود، به مقیاس صنعتی رسیده است. ابتکارات دیگری در کانادا و اتریش در حال انجام است، اما به سختی می توان گفت که آیا اینها واقعاً پیاده سازی های صنعتی هستند یا فروش فناوری هستند.

در نهایت، برخی از پیشرفت های فرآیند جدید در حال حاضر تحت مطالعه هستند، از جمله در مرحله انطباق با مقیاس صنعتی. برخی از آنها بدون شک به زودی وارد فاز تولید صنعتی خواهند شد.

چه گونه چوبی؟

در اصل، همه گونه ها را می توان برای عملیات حرارتی استفاده کرد. تفاوت های شیمیایی و تشریحی بین چوب های سخت و چوب های نرم به این معنی است که فرآیندها نیز متفاوت هستند. بدیهی است که نقص هایی مانند گره در ماده اولیه در محصول نهایی خود را نشان می دهد. چوب باید در مرحله اول خشک باشد یا حداقل از قبل خشک شده باشد. تقویت عیوب اولیه و همچنین خطر بروز عیوب خشک شدن مستلزم انطباق فرآیند با کیفیت و برنامه نهایی مورد نظر است. گونه های چوب نرم و همچنین گونه های چوب سخت با تراکم کاهش یافته مانند صنوبر و آسپن توصیه می شود. گونه های صمغی با رشد سریع و خشک شدن آسان، مانند Pinus radiata، به طور خاص نسبت به گونه های چوب سخت با تخلخل منتشر بسیار راحت تر درمان می شوند. اما حتی در صورت استفاده از یک ماده یکنواخت – یک گونه و یک بعد – تغییر چگالی (تراکم)، فراوانی عیوب، کیفیت چوب و میزان رطوبت می تواند منجر به تفاوت های قابل توجهی بین کیفیت نهایی شود. تیرها یا تخته ها

کنترل فرایند

اکثر تولیدکنندگان چوب عملیات حرارتی شده ادعا می کنند که کنترل کاملی بر فرآیند خود دارند و می توانند محصولات نهایی را با خواص مطلوب تحویل دهند. این واقعیت که به طور مرتب به کاستی‌های خاص در این زمینه توجه می‌شود، اهمیت اولیه اجرای خوب فرآیند را نشان می‌دهد. سطح رطوبت اولیه و فرآیند خشک کردن پایه اولیه را تشکیل می دهند. بدیهی است که دمای به دست آمده و همچنین نحوه گرمایش و سرمایش نیز مهم است. علاوه بر این، مهم است که تعامل بین رطوبت و انقباض و تغییر شکل چوب، و همچنین ابعاد ماده ای که باید درمان شود، در نظر گرفته شود. در اتاق های بزرگ، قسمت های داخلی و خارجی در یک زمان و برای یک دوره زمانی به بالاترین درجه حرارت نمی رسند. اگر در فرآیندهای خشک کردن معمولی، توجه زیادی به یکنواختی عملیات، به ویژه با جریان هوای پایدار در دما و رطوبت خاص معطوف شود، می‌توان تصور کرد که این اقدامات احتیاطی در فرآیندی که دماهای بسیار بالاتری به دست می‌آیند حتی مهم‌تر خواهند بود. . درجه یکنواختی فرآیند در گیاه در مسیر دمای بحرانی ذاتی است. تفاوت در پارامترهای فرآیند کلی به عنوان ابزاری برای تولید مواد با خواص مختلف دیده می شود. بنابراین، در فنلاند، بین کلاس Thermo-S، که بر پایداری تمرکز دارد، و کلاس Thermo-D، تمایز قائل می‌شوند.

کنترل کیفیت

محصول نهایی عملیات حرارتی یکنواخت نیست. علاوه بر این، یک محصول چوبی هرگز یکنواخت نیست و بخش چوب عادت دارد با در نظر گرفتن عدم قطعیت ها و تنوع کیفیت کار کند. هنگامی که چوب تحت درمان شیمیایی قرار می گیرد، مشکلات تغییرپذیری با دوز به اندازه کافی بالای محصول و با سادگی و قابلیت اطمینان فرآیند کنترل، به ویژه با تجزیه و تحلیل شیمیایی ساده از محصول نهایی جبران می شود. استانداردها و نسخه های فنی متعدد کنترل کیفیت را ممکن می سازد. هنگامی که چوب تحت عملیات حرارتی قرار می گیرد، کنترل محصول نهایی دشوار است. انجام آنالیزهای شیمیایی برای نظارت بر پیشرفت صحیح فرآیند بسیار دشوار است. تلاش‌هایی برای اندازه‌گیری ویژگی‌ها با شناسایی رادیکال‌ها که تاکنون انجام شده است، فقط ارزش آکادمیک دارد. رنگ قهوه ای پارامتر مناسبی به نظر می رسد. در چندین شرکت فنلاندی برای طبقه بندی چوب به کلاس های با کیفیت استفاده می شود. با این حال، این معیار را نمی توان تعمیم داد زیرا تولید چوب قهوه ای تیره بدون استفاده از فرآیند عملیات حرارتی کنترل شده کاملاً امکان پذیر است. بهترین گزینه کنترل خواص فیزیکی تغییر یافته چوب است. این کار را می توان با تعیین میزان رطوبت یا با یک آزمایش کوچک/متورم ساده انجام داد. چنین روش هایی هنوز با تمام فرآیندها تأیید نشده اند و هنوز نمی توان کاربرد آنها را از نظر کیفیت نهایی ارزیابی کرد. رنگ قهوه ای پارامتر مناسبی به نظر می رسد.

در چندین شرکت فنلاندی برای طبقه بندی چوب به کلاس های با کیفیت استفاده می شود. با این حال، این معیار را نمی توان تعمیم داد زیرا تولید چوب قهوه ای تیره بدون استفاده از فرآیند عملیات حرارتی کنترل شده کاملاً امکان پذیر است. بهترین گزینه کنترل خواص فیزیکی تغییر یافته چوب است. این کار را می توان با تعیین میزان رطوبت یا با یک آزمایش کوچک/متورم ساده انجام داد. چنین روش هایی هنوز با تمام فرآیندها تأیید نشده اند و هنوز نمی توان کاربرد آنها را از نظر کیفیت نهایی ارزیابی کرد. رنگ قهوه ای پارامتر مناسبی به نظر می رسد. در چندین شرکت فنلاندی برای طبقه بندی چوب به کلاس های با کیفیت استفاده می شود. با این حال، این معیار را نمی توان تعمیم داد زیرا تولید چوب قهوه ای تیره بدون استفاده از فرآیند عملیات حرارتی کنترل شده کاملاً امکان پذیر است. بهترین گزینه کنترل خواص فیزیکی تغییر یافته چوب است. این کار را می توان با تعیین میزان رطوبت یا با یک آزمایش کوچک/متورم ساده انجام داد. چنین روش هایی هنوز با تمام فرآیندها تأیید نشده اند و هنوز نمی توان کاربرد آنها را از نظر کیفیت نهایی ارزیابی کرد. با این حال، این معیار را نمی توان تعمیم داد زیرا تولید چوب قهوه ای تیره بدون استفاده از فرآیند عملیات حرارتی کنترل شده کاملاً امکان پذیر است. بهترین گزینه کنترل خواص فیزیکی تغییر یافته چوب است. این کار را می توان با تعیین میزان رطوبت یا با یک آزمایش کوچک/متورم ساده انجام داد. چنین روش هایی هنوز با تمام فرآیندها تأیید نشده اند و هنوز نمی توان کاربرد آنها را از نظر کیفیت نهایی ارزیابی کرد. با این حال، این معیار را نمی توان تعمیم داد زیرا تولید چوب قهوه ای تیره بدون استفاده از فرآیند عملیات حرارتی کنترل شده کاملاً امکان پذیر است. بهترین گزینه کنترل خواص فیزیکی تغییر یافته چوب است. این کار را می توان با تعیین میزان رطوبت یا با یک آزمایش کوچک/متورم ساده انجام داد. چنین روش هایی هنوز با تمام فرآیندها تأیید نشده اند و هنوز نمی توان کاربرد آنها را از نظر کیفیت نهایی ارزیابی کرد. این کار را می توان با تعیین میزان رطوبت یا با یک آزمایش کوچک/متورم ساده انجام داد. چنین روش هایی هنوز با تمام فرآیندها تأیید نشده اند و هنوز نمی توان کاربرد آنها را از نظر کیفیت نهایی ارزیابی کرد. این کار را می توان با تعیین میزان رطوبت یا با یک آزمایش کوچک/متورم ساده انجام داد. چنین روش هایی هنوز با تمام فرآیندها تأیید نشده اند و هنوز نمی توان کاربرد آنها را از نظر کیفیت نهایی ارزیابی کرد.
در واقع، در حال حاضر تنها کنترل گسترده فرآیند می تواند به عنوان مبنایی برای تضمین کیفیت عمل کند. این ادعا که محصول نهایی “نوع جدیدی از چوب” است برای متقاعد کردن مصرف کننده نهایی که انتظار محصولی با کیفیت بالا را دارد کافی نخواهد بود.

کیفیت محصول نهایی

ارتباط بهتر آن با رطوبت دومین کیفیت مهم چوب عملیات حرارتی است. به دنبال عملیات حرارتی بالا، چوب رفتار خود را از نظر جذب رطوبت تغییر می دهد. در نتیجه، میزان رطوبت تعادلی آن تغییر خواهد کرد، اما بیش از همه مزیت قابل توجهی را در نمایش انقباض/تورم کمتر و در نتیجه پایداری بیشتر خواهد داشت. بدیهی است که این پیشرفتی است که امکان برآوردن بهتر نیازهای برخی از کاربردها مانند نازک کاری بیرونی و کف پارکت را فراهم می کند، برنامه هایی که نیاز به پایداری خوبی دارند. با این حال، به طور غیرمستقیم، این بهبود منجر به عملکرد عمومی بهتری خواهد شد: بنابراین مقاومت بهتری در سیستم های تکمیلی مانند رنگ ها و لکه ها ایجاد می کند.

به خصوص در اسکاندیناوی، اهمیت زیادی به سایه تیره تر چوب های عملیات حرارتی داده شده است. این کشورها سنت استفاده از جنگل های تیره (حاره ای) را ندارند. در نتیجه، چوب روشن تا قهوه ای تیره عملیات حرارتی شده به عنوان یک ماده اضافی بسیار ارزشمند است و عمدتاً در طراحی های داخلی که در آن ظاهر مهم است استفاده می شود.

خواص مکانیکی-فنی

معمولاً پذیرفته شده است که بسته به فرآیند انتخاب شده و کیفیت مرتبط با آن، کاهش قابل توجه خواص مکانیکی ممکن است. این از دست دادن استحکام به دلیل از دست دادن جرم است که در طول فرآیند تولید رخ می دهد. بنابراین توصیه می شود هنگام استفاده از چوب های عملیات حرارتی شده در سازه ها مراقب باشید، به ویژه با توجه به دانش محدود هنوز در مورد مقاومت مکانیکی طولانی مدت (خزش در میان دیگران) یا رفتار مکانیکی به ویژه.

پس از عملیات حرارتی، چوب شکننده‌تر می‌شود، خاصیتی که خود را بیش از هر چیز در مقاومت کمتر در برابر خمش دینامیکی یا مقاومت در برابر ضربه نشان می‌دهد. در نتیجه، این ماده به عنوان مثال برای تجهیزات ورزشی یا دسته ابزار کمتر مناسب است. همچنین نشانه هایی وجود دارد که مقاومت در برابر کشش عرضی و ترک خوردگی به دنبال تغییراتی که توسط لاملاهای میانی غنی از لیگنین (پیوند بین سلول ها) انجام می شود، کاهش می یابد. به نظر می رسد که این برخی مشکلات عملی را ایجاد می کند، حتی ا

گر مستقیماً به برنامه مورد نظر مربوط نباشد. بنابراین، کارگرانی که با چوب کار می‌کنند، مشکلات بیشتری با خرده‌ها دارند، در حالی که گرد و غبار چوب نسبت به چوب‌های تصفیه‌نشده ریزتر و تحریک‌کننده‌تر است.

تغییرات شیمیایی در چوب نیز می تواند بر روند پیری و هوازدگی تأثیر بگذارد. برخی از عملیات حرارتی این فرآیندها را به میزان قابل توجهی تسریع می‌کنند، بنابراین بهتر است یک روکش نهایی روی چوب‌های تیمار شده با دمای بالا که در معرض آب و هوا هستند اعمال شود. به همین ترتیب، رفتار چسبندگی را می توان تغییر داد. از آنجایی که مواد شیمیایی خاصی در طول عملیات حرارتی از چوب جدا می شوند، می توان تصور کرد که مواد نیز از محصول نهایی خارج می شوند. اگر درست باشد که این ماده دارای بو است، هیچ چیزی وجود ندارد که تأیید کند انتشارات در هوا یا آب متفاوت از گونه های چوبی است که معمولاً در کاربردهای مشابه استفاده می شود.