ترمووود چیست؟ جامع ترین مقاله ترمووود در وب فارسی

ترمووود

تاثیر اصلاح حرارتی بر تغییرات رنگ و شیمیایی چوب صنوبر و بلوط

خلاصه

اصلاح حرارتی چوب یک روش جایگزین سازگار با محیط زیست برای بهبود چندین ویژگی چوب بدون استفاده از مواد شیمیایی است. این مقاله به بررسی تغییرات رنگ و شیمیایی در صنوبر ( Picea abies L.) و چوب بلوط ( Quercus robur F.) می پردازد که در اثر عملیات حرارتی رخ می دهد. اصلاح حرارتی در دمای 160، 180 و 210 درجه سانتی گراد طبق فرآیند ترمووود انجام شد. تغییرات رنگ توسط اسپکتروفتومتر اندازه گیری شد و در L * a * b شرح داده شد* سیستم رنگ تغییرات شیمیایی با روش‌های شیمی مرطوب، طیف‌سنجی مادون قرمز و کروماتوگرافی مایع مورد بررسی قرار گرفت. در طول آزمایش، نمونه‌های بلوط تغییرات رنگی کمتری نسبت به نمونه‌های صنوبر در تمام مقادیر دما نشان دادند. در طی اصلاح حرارتی، محتوای سلولز، لیگنین و مواد استخراجی افزایش می یابد. با این حال، محتوای همی سلولز 58.85٪ (بلوط) و 37.40٪ (صنوبر) کاهش می یابد. علاوه بر داستیلاسیون، گروه های کربونیل و کربوکسیل جدید در نتیجه اکسیداسیون تشکیل می شوند. پیوندهای لیگنین (عمدتاً β -O- 4) و گروه های متوکسیل شکافته می شوند و لیگنین در دماهای بالاتر متراکم می شود.

معرفی

چوب یکی از قدیمی ترین و فراوان ترین مواد کامپوزیت طبیعی روی زمین است. در ساختار خود، چوب یک ماده مرکب طبیعی است که از مجموعه شیمیایی سلولز، همی سلولز و مواد استخراجی تشکیل شده است. این مواد پلیمری به طور یکنواخت در دیواره سلولی چوب توزیع نمی شوند و غلظت آنها از یک منطقه مورفولوژیکی به ناحیه دیگر تغییر می کند [ 1 ، 2 ، 3 ، 4 ]. چوب ترمووود به عنوان یک ماده جهانی و تجدیدپذیر در حال حاضر در بسیاری از زمینه ها مانند مصالح ساختمانی و کاشی کاری، تولید مبلمان، سوخت و فرآوری شیمیایی (خمیر کاغذ، کاغذ، بیواتانول و غیره) استفاده می شود [ 5 ].

رنگ آن می تواند نشانگر کیفیت چوب اصلاح شده حرارتی باشد و در نتیجه کاربرد نهایی آن را در بازار مشخص کند. ویژگی های رنگ بیشتر به ترکیب شیمیایی خاص چوب در تعامل با نور بستگی دارد [ 6 ]. از نظر شیمیایی، چوب از سلولز (40-50%)، همی سلولز (20-30%)، لیگنین (20-30%) و مواد استخراجی (3-10%) تشکیل شده است. این مقادیر در گونه های مختلف چوب متفاوت است [ 7 ]. دماهای بالا در طی اصلاح حرارتی باعث تخریب همی سلولزها و لیگنین می شود و در نتیجه تولید آب، دی اکسید کربن، اسید فرمیک، اسید استیک و سایر موادی که می توانند در واکنش های تراکم دخیل باشند، ایجاد می شود و گروه های کروموفور تشکیل می شوند [ 8 ].]. رنگ چوب در هنگام اصلاح حرارتی تیره می شود. با این حال، درجه تغییر رنگ بستگی به شرایط تغییر حرارتی، به ویژه دما و مدت زمان درمان دارد [ 9 ، 10 ، 11 ]. فرآیندهای حرارتی همچنین بر برخی خواص فیزیکی و مکانیکی (پایداری ابعادی، رطوبت سنجی، دوام، MOR – مدول گسیختگی، MOE – مدول الاستیسیته و غیره) تأثیر می‌گذارند [ 12 ، 13 ، 14 ، 15 ، 16 ]. علاقه به چوب اصلاح شده حرارتی به ویژه به دلیل دوام بالاتر آن در مقایسه با چوب تصفیه نشده و همچنین به دلیل محدودیت های قانونی مربوط به استفاده از مواد سمی افزایش می یابد

در عمل، بسته به گونه چوب و کاربرد نهایی آن، انواع مختلفی از چوب در شرایط تکنولوژیکی مختلف استفاده می شود. دمای اصلاح حرارتی معمولاً بین 160 تا 260 درجه سانتیگراد متغیر است، اما تفاوت بین روشهای اصلاح فردی شامل استفاده از یک محیط گازی (نیتروژن، بخار و غیره)، رطوبت محیط، استفاده از روغن و غیره است . چوب اصلاح شده دارای خواص بهتری برای استفاده بیرونی و داخلی، به ویژه حفظ در برابر عوامل زیستی و غیره است

هدف از این مقاله تعیین تأثیر دمای تغییر حرارتی بر تغییرات رنگ و ترکیب شیمیایی چوب صنوبر و بلوط از نظر استفاده بیرونی و داخلی با استفاده از فرآیند ترمووود بود.

تجربی

مواد

این آزمایش شامل دو مجموعه اصلی از نمونه‌های آزمایشی بود (صنوبر – Picea abies L. و بلوط – Quercus robur F.). هر مجموعه با توجه به دمای اصلاح حرارتی (20، 160، 180 و 210 درجه سانتیگراد) به زیر مجموعه‌هایی تقسیم شد و شامل ده نمونه 100 (مماسی) × 20 (شعاعی) × 200 (طولی) میلی‌متر (شکل‌های  1 ، 2 ) بود. ). این نمونه‌ها به مدت بیش از 6 ماه در تهویه هوا (RH 3±65% و دمای 2±20 درجه سانتیگراد) قرار گرفتند تا به رطوبت تعادلی (EMC) 12% دست یابند.

عکس. 1
ترمووود چیست

نمونه هایی از چوب صنوبر اصل و اصلاح شده حرارتی

شکل 2
ترمووود چیست

نمونه هایی از چوب بلوط اصلی و اصلاح شده حرارتی

پیشنهاد:خرید چوب سونا خشک

مواد و روش ها

اصلاح حرارتی

  1. 1.گرم کردن و خشک کردن: در این مرحله دمای فر با بخار تا حدود 100 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. محیط خشک کن هوای گرم است. در تمام این مرحله، چوب تا رطوبت تقریباً صفر خشک می شود.
  2. 2.اصلاح حرارتی: در مرحله دوم، دما به مدت 2 تا 3 ساعت به 185-230 درجه سانتیگراد افزایش می یابد. دما و مدت اثر توسط کلاس محصول ترمووود (Thermo-S و Thermo-D) ارائه می شود. حرف “S” در “Thermo-S” مخفف “پایداری” است و طبق استاندارد استاندارد EN 113 [ 23 ] به عنوان نسبتاً بادوام طبقه بندی می شود. حرف “D” در “Thermo-D” مخفف “دوام” است و طبق استاندارد EN 113 به عنوان بادوام طبقه بندی می شود [ 23 ].
  3. 3.خنک‌سازی و آب‌وهواسازی: در فاز سوم، چوب به تدریج تا دمای 80 تا 90 درجه سانتی‌گراد خنک می‌شود و رطوبت به‌طوری تثبیت می‌شود که رطوبت نهایی در 4 تا 7 درصد تثبیت می‌شود.

این فرآیندهای سه فازی در شکل  3 برای چوب صنوبر و در شکل  4 برای چوب بلوط ارائه شده است.

شکل 3
ترمووود

فرآیند اصلاح حرارتی چوب صنوبر

شکل 4
ترمووود

فرآیند اصلاح حرارتی چوب بلوط

نمونه های چوب ترمووود در محفظه حرارتی، نوع S400/03 (LAC Ltd., Rajhrad, جمهوری چک) اصلاح شدند.

( ترمووود چیست ؟)

اندازه گیری رنگ

پس از اصلاح حرارتی، نمونه‌ها ترمووود به مدت 3 ساعت در یک محفظه APT Line II (بایندر، تاتلینگن، آلمان) تا EMC 8 درصد در دمای 20 درجه سانتی‌گراد و رطوبت نسبی (RH) 42 درصد آرام شدند.

مقادیر رنگ سطح چوب توسط اسپکتروفتومتر CM-700D (Konica Minolta، اوزاکا، ژاپن) (ناظر استاندارد 10 درجه، روشنایی استاندارد D65، فرمت تفاوت رنگ ΔE * ab ) اندازه گیری شد. برای تعیین کمیت رنگ، از سیستم رنگ سنجی سه بعدی L * a * b * استفاده کردیم. این فضای رنگی از سه محور متقابل عمود بر هم تشکیل شده است: محور L * روشنایی را از 0 (سیاه) تا 100 (سفید) تعیین می کند، محور a * نسبت قرمز (مثبت) به سبز (منفی) را تعیین می کند .* نسبت زرد (مثبت) به آبی (منفی) را مشخص می کند. برای اطمینان از دقیق ترین نتایج، رنگ در سه مکان خاص از هر نمونه قبل و بعد از اصلاح حرارتی اندازه گیری شد. برای ارزیابی تفاوت بین دو رنگ، از اختلاف رنگ کل Δ E * استفاده کردیم (فاصله بین دو نقطه در سیستم L * a * b * را بیان می کند). Δ E * بر اساس [ 24 ، 25 ، 26 ] ارزیابی شد و با استفاده از فرمول (معادل  1 ) محاسبه شد:

ΔE=Δال)2+Δآ)2+Δب)2———————√،ΔE∗=(Δال∗)2+(Δآ∗)2+(Δب∗)2،
(1)

که در آن Δ L *، Δ a * و Δ b * تفاوت در محورهای جداگانه هستند (تفاوت بین مقادیر اندازه گیری شده پس از اصلاح حرارتی نمونه و نمونه مرجع). نمونه های تیمار نشده در دمای 20 درجه سانتی گراد به عنوان مرجع برای هر تیمار انتخاب شدند. مقادیر رنگ اندازه گیری شده در نرم افزار Statistica 10 با تجزیه و تحلیل دو عاملی ارزیابی شد و فاکتورهای آنالیز گونه چوب و دما بود.

آنالیزهای شیمیایی

نمونه های مرجع (درمان نشده، با دمای 20 درجه سانتیگراد) و نمونه های اصلاح شده حرارتی به طور مکانیکی به خاک اره تجزیه شدند و کسری به اندازه 0.5-1.0 میلی متر در دستگاه سوکسله با مخلوطی از اتانول و تولوئن (2:1، v/) استخراج شد. v) برای 8 ساعت، بر اساس روش تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی NREL (آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر) [ 27 ]. محتوای لیگنین بر اساس روش تحلیلی آزمایشگاهی NREL بر اساس روش کلاسون [ 28 ] تعیین شد. به طور خلاصه، نمونه ها در یک فرآیند دو مرحله ای هیدرولیز شدند. در مرحله اول، 72 درصد (وزنی) H 2 SO 4 در دمای 30 درجه سانتی گراد به مدت 2 ساعت استفاده شد و در مرحله دوم، نمونه ها پس از رقیق شدن به 4 درصد (وزنی) H رفلاکس شدند. 2 SO 4به مدت 4 ساعت باقیمانده نامحلول در اسید فیلتر شد و در دمای 3 ± 105 درجه سانتیگراد تا وزن ثابت خشک شد. هولوسلولز با استفاده از Wise و همکاران تعیین شد. [ 29 ]، و سلولز با روش سیفرت با استفاده از مخلوطی از استیل استون، دی اکسان و اسید هیدروکلریک (6:2:1.5) تحت رفلاکس به مدت 30 دقیقه برای لایه برداری از نمونه های چوب [ 30 ]. همی سلولز به عنوان تفاوت بین هولوسلولز و سلولز محاسبه شد. تمام اندازه‌گیری‌ها بر روی چهار تکرار در هر نمونه انجام شد. داده ها به عنوان درصد وزن خشک در فر (ODW) در هر چوب استخراج نشده ارائه شد.

تجزیه و تحلیل ساکاریدها

آنالیزهای کمی و کیفی ساکاریدها با استفاده از کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (HPLC) طبق روش تحلیلی آزمایشگاهی NREL [ 28 ] انجام شد. نمونه ها در یک فرآیند دو مرحله ای هیدرولیز شدند. در مرحله اول، 72 درصد (وزنی) H 2 SO 4 در دمای 30 درجه سانتیگراد به مدت 1 ساعت استفاده شد و در مرحله دوم، الیگومرهای تشکیل شده پس از رقت 4 درصد به مونوساکاریدها هیدرولیز شدند. /w) H 2 SO 4در دمای 121 درجه سانتیگراد به مدت 1 ساعت. آنالیزها با کروماتوگرافی Agilent 1200 HPLC (Agilent Technologies، سانتا کلارا، ایالات متحده آمریکا)، مجهز به ستون Aminex HPX-87P (Bio-Rad Laboratories, Hercules, USA) در دمای 80 درجه سانتیگراد و فاز متحرک انجام شد. آب دیونیزه شده) سرعت جریان 0.6 میلی لیتر در دقیقه . دو نمونه به صورت موازی هیدرولیز شدند و هر هیدرولیز دو بار آنالیز شد.

تجزیه و تحلیل FT-IR اجزای اصلی چوب

طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) از سطح چوب بر روی طیف‌سنج Nicolet iS10 FT-IR، مجهز به Smart iTR با استفاده از لوازم جانبی نمونه‌برداری بازتاب کل ضعیف (ATR) متصل به کریستال الماس (Thermo Fisher Scientific) ثبت شد. . طیف‌ها از 4000 تا 650 سانتی‌متر مکعب با وضوح طیفی 4 سانتی‌متر مربع بودند و از 64 اسکن استفاده شد. اندازه گیری ها بر روی چهار تکرار در هر نمونه انجام شد.

پیشنهاد: ساخت کلبه چوبی

نتایج و بحث

در تغییرات رنگ چوب ترمووود، مقدار روی محور L * (سبکی) بیشترین تغییر را در بین تمام پارامترهای ارزیابی شده نشان داد (شکل  5 ؛ جدول  1 ). نمونه‌های اصلاح‌شده حرارتی هر دو گونه چوب به دلیل افزایش دمای اصلاح حرارتی، افت بسیار قابل‌توجهی در مقادیر نشان دادند. پس از اصلاح حرارتی در 210 درجه سانتیگراد، تمام مجموعه‌های نمونه‌های آزمایش‌شده نسبت به مقادیر به‌دست‌آمده از نمونه‌های تیمار نشده تقریباً 50 درصد از مقدار L * کاهش یافته‌اند. مقادیر ما با مقادیر گزارش شده برای بلوط، توس، کاج، توسکا سیاه و چوب راش قابل مقایسه است [ 31 ، 32 ].

شکل 5
ترمووود

نمایش گرافیکی وابستگی مقادیر L * به دما

جدول 1 ارزیابی آماری عوامل موثر بر تغییر در مقدار L *

نتایج آزمون دانکن نشان داده شده در جدول  2 نشان می دهد که تفاوت در تمام مقادیر L * تحت تأثیر دماهای اعمال شده از نظر آماری بسیار متفاوت است، با سطح معنی داری 001/0  = p.

جدول 2 مقایسه اثرات دمای اصلاح حرارتی با استفاده از آزمون دانکن بر فرآیند تغییر L *

مقدار a * (نسبت قرمز به سبز) در نمونه های صنوبر به طور قابل توجهی نسبت به نمونه های بلوط تغییر کرد (جدول  3 ). گونه های چوبی آزمایش شده نیز تمایلات تغییر متفاوتی را با توجه به دما نشان دادند (شکل  6 ).

جدول 3 اهمیت تأثیر عوامل فردی بر تغییرات مقدار *
شکل 6
ترمووود

نمایش گرافیکی مقدار a * وابسته به دما است

تأثیر دمای اعمال شده در طول اصلاح حرارتی بر مقادیر a * در چوب صنوبر در تمام موارد نظارت شده با سطح معنی داری  0.001 = p بسیار معنی دار بود (جدول  ) . در مورد چوب بلوط، تفاوت در مقادیر اندازه گیری مختصات a * در دمای 20 و 160 درجه سانتی گراد مشاهده نشد. در این مورد، سطح معنی داری  0.718 = p بود. در سایر دماها، تفاوت معنی داری در مقادیر اندازه گیری شده تایید شد (جدول  4 ).

جدول 4 مقایسه اثرات دمای اصلاح حرارتی با استفاده از آزمون دانکن بر تغییر مقدار a *

مقدار b * (نسبت زرد به آبی) در تمام نمونه‌های آزمایش‌شده قبل از اصلاح حرارتی مقادیر یکسانی را به دست آورد، اما تغییرات بعدی آنها تمایلات و شدت‌های متفاوتی را نشان داد (شکل  7 ؛ جدول  5 ). چوب بلوط همان تمایل کاهشی تغییرات را با توجه به دمای اصلاح حرارتی نشان داد. در چوب صنوبر، مقدار مختصات b * به طور قابل توجهی در مورد اصلاح حرارتی در دمای 160 و 180 درجه سانتیگراد، تا حدود 35٪ افزایش یافت. این افزایش با کاهش قابل توجهی تا 45٪ در طول اصلاح حرارتی در 210 درجه سانتیگراد دنبال شد.

شکل 7
تزمووود چیست؟

نمایش گرافیکی وابستگی مقادیر b * به دما

تصویر در اندازه کامل
جدول 5 اهمیت تأثیر عوامل فردی بر تغییرات مقدار b *
جدول اندازه کامل

نتایج آزمون ترمووود دانکن نشان داده شده در جدول  6 نشان می دهد که تفاوت در تمام مقادیر مختصات b * تحت تأثیر دماهای اعمال شده از نظر آماری بسیار متفاوت است، با سطح معنی داری 001/0  = p.

جدول 6 مقایسه اثرات دمای اصلاح حرارتی با استفاده از آزمون دانکن بر فرآیند تغییر مقدار b *
جدول اندازه کامل

اختلاف رنگ کل Δ E * با افزایش دمای اصلاح حرارتی بسیار متفاوت است (شکل  8 ، جدول  7 ). Δ E * همچنین تحت تاثیر نوع گونه های چوب اصلاح شده قرار گرفت. صنوبر و بلوط تا دمای 180 درجه سانتیگراد به نتایج بسیار مشابهی دست یافتند، اما در دمای 210 درجه سانتیگراد، بلوط تغییر رنگ کلی کمتری را نشان داد.

شکل 8
ترمووود چیست

نمایش گرافیکی وابستگی مقادیر Δ E * به دما

جدول 7 اهمیت تأثیر عوامل فردی بر تغییرات مقدار Δ E *

نتایج آزمون دانکن نشان داده شده در جدول  8 نشان می دهد که تفاوت در کل مقادیر تغییر رنگ تحت تأثیر دماهای اعمال شده از نظر آماری بسیار متفاوت بوده و سطح معنی داری 001/0 p  = است.

جدول 8 مقایسه اثرات دمای اصلاح حرارتی با استفاده از آزمون دانکن بر اختلاف رنگ کل Δ E *

اختلاف رنگ کل Δ E * به طور قابل توجهی در وابستگی به دما متفاوت بود و همچنین تحت تأثیر گونه های چوب قرار گرفت. در دمای 180 درجه سانتی گراد، نمونه های صنوبر و بلوط نتایج بسیار مشابهی داشتند (چوب ها بالاترین ثبات رنگ را در دماهای تغییر حرارتی 180 و 210 درجه سانتی گراد دارند). با این حال، در دمای 210 درجه سانتیگراد، نمونه بلوط تغییر رنگ کلی کمتری داشت.

اصلاح حرارتی باعث کاهش مقدار پلی ساکارید در هر دو گونه چوبی می شود که عمدتاً با تخریب همی سلولزها می باشد. مقدار پلیمرهای پایدارتر حرارتی (لیگنین، سلولز) در چوب اصلاح شده اندکی افزایش می یابد. هنگامی که چوب در معرض دمای بالا قرار می گیرد، مواد استخراجی خاصی تجزیه می شوند، اما مواد استخراجی جدید به دلیل تجزیه اجزای اصلی ایجاد می شوند و مقدار کل آنها در چوب اصلاح شده حرارتی افزایش می یابد (جدول  9 ). به گفته Nuopponen و همکاران. [ 33 ] و هیل [ 34]، دماهای بالا باعث تجزیه الاژیتانین در چوب بلوط و در نتیجه تشکیل اسید الاژیک می شود. در چوب کاج در دمای 100 تا 160 درجه سانتیگراد، چربی ها و موم ها به سطح چوب منتقل می شوند و در دمای 180 درجه سانتیگراد تجزیه می شوند. اسیدهای رزینی در دمای بالای 200 درجه سانتیگراد تجزیه می شوند. در آزمایش ما، کم پایدارترین جزء چوب در طول عملیات حرارتی، همی سلولزها بود. مقدار آنها در چوب اصلاح شده کاهش می یابد، همراه با افزایش نسبی سلولز و لیگنین (جدول  9 ).). همی سلولز در چوب صنوبر در دمای 210 درجه سانتیگراد 37.40 درصد و در چوب بلوط به میزان 58.85 درصد کاهش یافت که نشان می دهد همی سلولزهای چوب مخروطی از نظر حرارتی پایدارتر از همی سلولزهای چوب برگریز هستند. نتایج ما با یافته‌هایی که همی سلولزها در گونه‌های چوبی خزان‌شونده در دماهای پایین‌تر تجزیه می‌شوند، مطابقت دارد و دمای تجزیه نیز مقدار گروه‌های استیل را کاهش می‌دهد [ 35 ، 36 ].

پیشنهاد: ساخت سونا خشک

جدول 9 ترکیب شیمیایی چوب صنوبر و بلوط تصفیه نشده و حرارتی اصلاح شده (%)

بیشترین تخریب ساکاریدهای صنوبر تحت تیمار حرارتی در مانوز، به میزان کمتر در زایلوز و کمترین آن در گالاکتوز مشاهده شد [ 37 ]. در آزمایش ما، نتایج مشابهی از تخریب ساکارید در چوب صنوبر یافت شد (مانوز > زایلوز ~ گالاکتوز > آرابینوز). در چوب بلوط، ساکاریدهای ناپایدار گالاکتوز، آرابینوز و مانوز بودند که تقریباً به طور کامل توسط اصلاح حرارتی تجزیه شدند (جدول  10 ).

جدول 10 ساکاریدها در چوب صنوبر و بلوط در طی عملیات حرارتی (%)

تغییرات شیمیایی در گونه های چوبی برگریز و مخروطی در طول اصلاح حرارتی به بسیاری از شرایط، به ویژه دما، مدت زمان و جو بستگی دارد، با در نظر گرفتن اینکه بسیاری از واکنش های رقابتی به طور همزمان رخ می دهند، و به ویژه به شرایط تجربی غالب بستگی دارند. به همین دلیل، چندین نویسنده نتایج متفاوتی را در طول اصلاح حرارتی چوب یافته اند. پیوند C=O در طیف‌های FT-IR بین 1750 و 1700 سانتی‌متر مربع جذب قوی نشان می‌دهد، و عدد موج دقیق به گروه عملکردی بستگی دارد (اسید کربوکسیلیک: در حدود 1725-1700 سانتی‌متر -1 ؛ استر، کتون: 1725-1705) . cm -1 ، آلدهید: 1740-1720 cm -1 ) و موقعیت ساختاری آن، با اعداد موج کمتر برای C=O مزدوج [38 ]. در شرایط ما، افزایش و تغییر جذب در حدود 1730 سانتی‌متر بر 1 به تعداد موج‌های کوچک‌تر با افزایش شدت درمان ممکن است به دلیل افزایش گروه‌های کربونیل یا کربوکسیل در لیگنین یا کربوهیدرات‌ها با اکسیداسیون باشد (شکل‌های  9 ، 10 ، 11 ، 12 ). . در چوب های راش، صنوبر، و کاج تیمار شده با حرارت، نوار در گونه های چوبی خزان کننده در 1730-1732 سانتی متر -1 افزایش یافت. در گونه های چوب سوزنی برگ روند مخالف مشاهده شد [ 39 ]. در طی اصلاح حرارتی اکالیپتوس و چوب کاج، Esteves و همکاران. [ 38 ] ابتدا یک کاهش مشاهده شد، به دنبال آن یک افزایش در اوج در 1730 سانتی متر -1 مشاهده شد.. این کاهش ممکن است به دلیل برش گروه های استیل، به ویژه همی سلولزها باشد. از سوی دیگر، گروه های کربونیل و کربوکسیل می توانند به دلیل اکسیداسیون تشکیل شوند [ 38 ، 40 ].

شکل 9
ترمووود چیست

طیف FT-IR چوب صنوبر قبل و بعد از اصلاح حرارتی

شکل 10
ترمووود

طیف افتراقی FT-IR چوب صنوبر

شکل 11
ترمووود چیست

طیف FT-IR چوب بلوط قبل و بعد از اصلاح حرارتی

شکل 12
چوب ترمو

طیف افتراقی FT-IR چوب بلوط

جذب در 1655 سانتی‌متر مربع (C-O مزدوج در کینون‌ها همراه با کشش C=O در گروه‌های مختلف) [ 41 ، 42 ] در چوب صنوبر تیمار شده در دمای 180 درجه سانتی‌گراد کاهش می‌یابد، برعکس در چوب بلوط در دما افزایش می‌یابد. 210 درجه سانتیگراد این پدیده می تواند ناشی از جدا شدن گروه های استیل از همی سلولزها و در نتیجه آزاد شدن اسید استیک باشد که در طی تجزیه ساکاریدهای کمتر مرتب شده و همچنین در طی واکنش های تجزیه و تراکم لیگنین رخ می دهد [ 42 ].

نوارهایی در 1505 سانتی‌متر مربع ( کشش C=C ارتعاشات اسکلتی معطر در لیگنین) نوارهای متفاوتی از 1504 تا 1512 سانتی‌متر مربع دارند، شبیه به چوب اکالیپتوس [ 39 ]، که ممکن است در اثر برش گروه‌های متوکسیل یا از دست دادن واحدهای سیرنگیل، زیرا اینها با پیوندهای C-C نسبت به گایاسیل کمتر متراکم می شوند و در دماهای بالا به راحتی تجزیه می شوند [ 39 ، 43 ، 44 ]. در چوب صنوبر، جذب کاهش یافته است. روند مشابهی در چوب صنوبر و کاج مشاهده شد [ 38 ]. برخی از نویسندگان افزایش جذب را در حدود 1505 سانتی‌متر مربع در چوب راش، ساج و بلوط تیمار شده حرارتی گزارش کردند [ 38 ، 43 ،45 ]. از سوی دیگر، در آزمایش ما، کاهش جذب در 1505 سانتی‌متر مربع مشابه چوب اکالیپت مشاهده شد [ 37 ] . کاهش باندها در 1026-1030 cm -1 (ارتعاشات کششی استر C-O در پیوندهای متوکسیل و β- O – 4 در لیگنین) در هر دو گونه چوبی نشان دهنده جدا شدن پیوندهای β -O- 4 و برش متوکسیلات ها از لیگنین کاهش مشابهی در چوب ساج و نمدار مشاهده شد [ 43 ، 44 ].

از نتایج به‌دست‌آمده می‌توان نتیجه گرفت که عملیات حرارتی با تغییر پلی ساکاریدها و لیگنین، تغییرات قابل‌توجهی در ترکیب شیمیایی و ساختار چوب صنوبر و بلوط ایجاد کرد. به دلیل شکستن پیوند و اکسیداسیون و کم آبی متعاقب آن در پلی ساکاریدها، کروموفورهای جدیدی تشکیل می شود (به ویژه گروه های کربونیل و کربوکسیل). پیوندهای لیگنین (عمدتاً β -O- 4) و گروه های متوکسیل شکافته می شوند و لیگنین در دماهای بالاتر متراکم می شود. این تغییرات در اجزای اصلی چوب و مقادیر بیشتر مواد استخراجی در چوب تیمار شده حرارتی می تواند بر رنگ آن تأثیر بگذارد.

نتیجه گیری

در طی اصلاح حرارتی چوب صنوبر و بلوط، تغییرات رنگ مشاهده شد. سبکی سطح ( L *) با افزایش دمای تیمار حدود 50 درصد در هر دو گونه چوب کاهش می یابد (به ترتیب 23/53 درصد برای صنوبر و 96/52 درصد برای بلوط). مقادیر رنگی ( a * و b *) تغییرات بزرگتری در صنوبر نسبت به چوب بلوط دیده است. برای هر دو گونه چوب، بیشترین اختلاف رنگ کل (Δ E*) در 210 درجه سانتیگراد به دست آمد (به عنوان تغییرات رنگ بسیار قابل توجه رتبه بندی شد). در طی اصلاح حرارتی چوب صنوبر و بلوط، محتوای سلولز، لیگنین و مواد استخراجی افزایش می یابد. پایدارترین جزء چوب در دماهای بالا همی سلولزها با کاهش بیشتر در چوب بلوط (86/58 درصد) نسبت به چوب صنوبر (40/37 درصد) است. در چوب صنوبر، پایداری حرارتی به ترتیب زیر کاهش می یابد: مانوز > زایلوز ~ گالاکتوز > آرابینوز. در چوب بلوط، ساکاریدهای ناپایدار گالاکتوز، آرابینوز و مانوز بودند که تقریباً به طور کامل در اثر اصلاح حرارتی تجزیه شدند. علاوه بر جدا شدن گروه های استیل از پلی ساکاریدها، کروموفورهای جدید (به ویژه گروه های کربونیل و کربوکسیل) در چوب اصلاح شده به دلیل اکسیداسیون تشکیل می شوند. پیوندهای لیگنین (عمدتاً β -O-4) و گروه های متوکسیل شکافته می شوند و لیگنین در دماهای بالاتر متراکم می شود. مقادیر بیشتر مواد استخراجی در چوب عملیات حرارتی شده نیز می تواند بر رنگ آن تأثیر بگذارد. بنابراین، درک تأثیر تغییرات شیمیایی بر رنگ چوب در طول بارگذاری حرارتی برای افزایش کاربرد چوب اصلاح شده حرارتی، به عنوان مثال، در ساخت مبلمان به عنوان جایگزینی برای گونه های گران قیمت استوایی مفید است.

برای سفارش خرید چوب ترمووود می توانید با کارشناس ما در تماس باشید

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *