ترمووود چیست؟ و مزایای آن

ترمووود (چوب حرارتی، چوب اصلاح شده حرارتی، چوب حرارتی، TMD، چوب اصلاح شده حرارتی، TMT، چوب اصلاح شده حرارتی، TMW) چوبی است که در دمای بالا (از 180 درجه سانتیگراد) عملیات حرارتی شده است. ویژگی اصلی چوب حرارتی به عنوان محصول نهایی ترکیبی از خواص فیزیکی و مکانیکی بالا، مشابه با چوب اصلاح شده شیمیایی، و سازگاری با محیط زیست چوب طبیعی است.

فن آوری عملیات حرارتی چوب بر مبنای علمی در دهه 30 قرن بیستم در آلمان و سپس در دهه 40 در ایالات متحده آمریکا مورد بررسی قرار گرفت. آخرین تحقیقات در دهه 90 در فنلاند، فرانسه، هلند، ایتالیا و آلمان انجام شد. در نتیجه، مشخص شد که وقتی چوب در معرض دمای 180-230 درجه سانتیگراد قرار می گیرد، تغییرات غیرقابل برگشتی در ترکیب بیولوژیکی آن رخ می دهد که بر خواص محصول نهایی تأثیر می گذارد.

اولین تولید آزمایشی چوب ترمووود در فنلاند در اوایل دهه 90 قرن گذشته سازماندهی شد. از آن زمان، فنلاند به عنوان پیشرو در تحقیقات در این زمینه و همچنین بزرگترین تولید کننده مواد نوآورانه در جهان شناخته شده است. پس از مدتی، کارگران نجاری از آلمان، فرانسه، هلند و روسیه فعالیت خود را در بازار نشان دادند. عدم تعامل نزدیک منجر به این واقعیت شده است که در این کشورها فناوری های تولید به طور نسبی توسعه یافته است. امروزه در اروپا، بر اساس برخی برآوردها، حدود 10 فرآیند تصفیه حرارتی اختصاصی وجود دارد. نفوذ مواد به آمریکای شمالی با خرید پتنت از تولیدکنندگان اروپایی انجام شد.

رایج ترین در جهان فناوری ThermoWood فنلاندی است و گاهی اوقات اصطلاح “ترمووود” (ترجمه تحت اللفظی ، انگلیسی – “ترمووود”) به اشتباه به عنوان طیف وسیعی از فناوری های پردازش چوب حرارتی درک می شود. علاوه بر این، فرآیند ThermoWood با پشتیبانی روش شناختی ارائه شده توسط انجمن بین المللی ThermoWood، فنلاند، www.thermowood.fi متمایز می شود.

خواص فیزیکی و مکانیکی چوب ترمووود

در طول عملیات حرارتی، تغییر در ساختار سلولی چوب رخ می دهد که منجر به تغییر خواص آن می شود. برای مواد مبتنی بر چوب، ویژگی های زیر مهم ترین هستند:

• ماندگاری. آزمایشات در شرایط آزمایشگاهی نشان داده است که عملیات حرارتی به طور قابل توجهی (15-25 برابر) دوام بیولوژیکی ماده (مقاومت در برابر آسیب های بیولوژیکی) را افزایش می دهد. به دلیل دمای بالای فرآوری، پلی ساکاریدها در چوب تجزیه می شوند که در مقابل پس زمینه رطوبت کم تعادل، شرایط را برای ظهور و تولید مثل قارچ ها و میکروارگانیسم ها از بین می برد.
• ثبات ابعادی پایداری مماسی و شعاعی در پایان فرآیند پردازش 10-15 برابر بهبود می یابد. چوب ترمووود از نظر ابعادی در برابر تغییرات رطوبت و دمای محیط پایدار است.
• هیگروسکوپی. عملیات حرارتی منجر به کاهش رطوبت تعادلی مواد به طور متوسط ​​40-50٪ در رابطه با چوب تصفیه نشده می شود و به طور قابل توجهی نفوذ آب را (3-5 برابر) کاهش می دهد. چوب عملیات حرارتی شده رطوبت اضافی را ده برابر سریعتر از چوب معمولی آزاد می کند. با قرار گرفتن طولانی مدت در معرض رطوبت، تغییر در ابعاد هندسی چوب عملیات حرارتی شده 3-4 برابر کمتر از چوب تیمار نشده است. سطح ترمووود متخلخل نیست، بلکه متراکم است که توانایی آن را در جذب رطوبت از هوا کاهش می دهد.
• رسانایی گرمایی. برای چوب حرارتی، این رقم 20-25٪ کمتر از چوب تصفیه نشده است.

اصلاح حرارتی بر خواص زیر تأثیر منفی می گذارد:

• تراکم. آزمایش‌ها نشان می‌دهند که عملیات حرارتی چوب با کاهش رطوبت تعادلی چوب و آزاد کردن آب متصل به مواد شیمیایی، چگالی را به میزان 5 تا 10 درصد کاهش می‌دهد. لازم به ذکر است که عامل اصلی موثر بر استحکام، نوع چوب است. کاهش این شاخص در طول عملیات حرارتی نمی تواند اهمیت تعیین کننده ای داشته باشد.
• قدرت خمشی. استحکام چوب به طور کلی با چگالی آن ارتباط دارد. در نتیجه اصلاح حرارتی، استحکام خمشی به طور قابل توجهی بدتر می شود، در حالی که تلفات به 20-40٪ می رسد. این واقعیت منجر به محدودیت در زمینه کاربرد ترمووود می شود.

مطالعات مستقل انجام شده در دانشگاه فناوری سوئد Lulea (www.ltu.se) نشان داده است که تأثیر فرآیند اصلاح (فرآیند ترمووود، T=200 درجه سانتیگراد) بر خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بستگی به نوع چوب دارد. به طور خاص، نتایج آزمایش نشان می دهد که از دست دادن استحکام بیشتر در چوب های سخت در مقایسه با چوب های نرم.

مزایا و معایب

مزایا

1. مشخصات فیزیکی، مکانیکی و عملیاتی بالا. از نقطه نظر عملی، این به این معنی است:

• گسترش دامنه چوب.
• صرفه جویی در مواد محافظی که همراه با چوب تصفیه نشده استفاده می شود.
• امکان ارائه گارانتی بلند مدت برای مصنوعات چوبی بدون هیچ گونه شرایط اضافی (مثلاً نیاز به مراقبت مناسب و درمان منظم با ترکیبات شیمیایی). امروزه برخی از تولید کنندگان اروپایی و روسی برای محصولات خود 25-30 سال ضمانت ارائه می دهند.

2. ظاهر زیبایی. فرآیند عملیات حرارتی به طور قابل توجهی ارزش زیبایی شناختی چوب را بهبود می بخشد و به مواد ظاهر چوبی می دهد که در طولانی مدت (بیش از 100 سال) پیر شده است. پس از اصلاح، یک بافت چوبی ظاهر می شود. سایه به دست آمده توسط مواد ناشی از رنگ آمیزی نیست، بلکه به دلیل تغییر در ساختار چوب است. رنگ در سراسر بخش یکنواخت است. نتیجه اصلی فرآوری از این منظر، دادن گونه های چوبی ارزان قیمت به گونه ای ارزشمند است.

تصاویر زیر نمونه هایی از کاج های عملیات حرارتی شده را نشان می دهد. دمای پردازش از چپ به راست 70 درجه سانتی گراد، 100 درجه سانتی گراد تا 240 درجه سانتی گراد (با فاصله 20 درجه سانتی گراد) بود. تصویر سمت چپ ظاهر چوب را بلافاصله پس از درمان نشان می دهد و در سمت راست – پس از شش ماه استفاده از مواد در هوای آزاد.

در صورت استفاده از ترکیبات محافظ ویژه می توان بهترین نتیجه را از حفظ چوب عملیات حرارتی شده بدست آورد.

3. سازگاری با محیط زیست مواد. چوب ترمووود یک ماده سازگار با محیط زیست و خنثی در رابطه با بدن انسان است. این واقعیت برای افراد مستعد واکنش های آلرژیک مختلف نقش زیادی دارد. سازگاری با محیط زیست مواد به آنها اجازه می دهد تا در پایان فرآیند عملیات دفع شوند. برخلاف چوب های شیمیایی که معمولاً دفن می شوند، از چوب حرارتی می توان به عنوان سوخت استفاده کرد.

ایرادات

1. چوب حرارتی شکنندگی را افزایش داده است، بنابراین، هم در حین تولید و هم در حین کار نیاز به توجه دقیق دارد. کاهش مقاومت خمشی استفاده از چوب ترمووود را به عنوان ماده ای برای سازه های باربر در ساخت و ساز محدود می کند.
2. در حال حاضر، فن آوری برای عملیات حرارتی چوب برای استفاده موثر از مواد در موارد تماس با زمین ایجاد نشده است. چوب حرارتی را در بیشتر موارد نمی توان در زمین دفن کرد.
3. مانند بسیاری از مواد طبیعی، چوب عملیات حرارتی شده در برابر اشعه UV حساس است. در نتیجه قرار گرفتن طولانی مدت در معرض نور مستقیم خورشید، رنگ به تدریج از قهوه ای به قهوه ای با ته مایل به خاکستری تغییر می کند. اگر چوب لاک یا رنگ آمیزی نشده باشد، اشعه ماوراء بنفش نیز می تواند باعث ایجاد ترک های سطحی کوچک شود. برای جلوگیری از این امر، توصیه می شود از محافظ معمولی سطح رنگدانه UV استفاده کنید.
4. پردازش مکانیکی چوب اصلاح شده حرارتی منجر به تشکیل غبار چوب می شود که برای تنفس انسان مضر است.
5. انواع خاصی از چوب ترمووود (از جمله ترمووود) بوی ذاتی چوب سوخته دارند. هوازدگی آن می تواند چندین ماه طول بکشد.
6. هزینه قابل توجه ترمووود که متعلق به مواد درجه یک است. تولید کنندگان در تلاش هستند تا تاکید کنند که قیمت بالای چوب حرارتی با صرفه جویی های بعدی در کار توجیه می شود (بدون نیاز به پوشش، دیوارهای نما و غیره). با این حال، با توجه به قیمت های فعلی در بازار ترمووود روسیه، به ویژه در مقایسه با قیمت کالاهای جایگزین، این استدلال ها را می توان بی اساس دانست.
7. از نقطه نظر بازاریابی، عیب چوب حرارتی این است که حتی متخصصان اغلب تشخیص چوب حرارتی را از چوب معمولی گونه های گران قیمت یا چوب آغشته به ترکیبات خاص دشوار می دانند. این واقعیت مانعی برای توزیع مواد در بازارهای ساخت و ساز و فروشگاه های ساختمانی در قالب DIY (“آن را خودتان انجام دهید”) است.
8. عدم وجود استانداردهای کیفی یکپارچه برای چوب ترمووود.

موارد استفاده

وسعت دامنه چوب ترمووود به دلیل سه ویژگی اصلی مواد است: دوام، رطوبت کم و پایداری ابعادی. توجه به این نکته ضروری است که در برخی مناطق ترکیب چند یا همه این خواص منحصر به فرد می شود.

نواحی جداگانه کاربرد چوب ترمووود را در نظر بگیرید:

1. مواد ساختاری برای استفاده در فضای باز.
چوب عملیات حرارتی شده، به دلیل مقاومت در برابر تأثیرات جوی، برای سازه های خیابانی، طراحی منظر، ساخت پل ها، اسکله ها، پوشش کانال های آب مناسب است.

2. تکمیل خارجی نما.
یکی از محبوب ترین زمینه های استفاده از چوب حرارتی در اروپا، پوشش نماهای ساختمان، از جمله به عنوان بخشی از پانل های تمام شده در ساخت خانه های چوبی است.

3. دکوراسیون داخلی.
این ماده به دلیل ظاهر زیبایی که دارد اغلب توسط طراحان برای دکوراسیون داخلی استفاده می شود. از چوب حرارتی برای ساخت کاشی های چوبی حمام و آشپزخانه استفاده می شود که می تواند جایگزین مناسبی برای کاشی های سرد باشد. این ماده همچنین برای ساخت وان و سینک های یک تکه، برای دکوراسیون داخلی پیچیده سونا استفاده می شود.

4. تولید مبلمان.
پایداری ابعاد هندسی و مقاومت در برابر محیط خارجی به استفاده از چوب ترمووود در ساخت مبلمان، قاب پنجره، درب، کف پارکت، عرشه کمک می کند.

دامنه بالقوه کاربرد چوب حرارتی به اندازه چوب معمولی است: اجزاء، آلات موسیقی، اقلام خانگی، اشکال کوچک معماری، سازه های باغبانی منظره و غیره را می توان از چوب ترمووود ساخت.

در حال حاضر یکی از حوزه های اولویت دار تحقیقات علمی استفاده از چوب ترمووود به عنوان ماده ای برای سازه های باربر می باشد. به طور خاص، راه حلی به شکل یک تیر چند لایه چسبانده کامپوزیت (“پرتو حرارتی چسبیده”) یافت شد که لایه های چوب اصلاح شده و معمولی را ترکیب می کند. عملکرد چوب ترمووود حفظ ثبات ابعادی و مقاومت در برابر محیط خارجی است، در حالی که لایه های مرکزی ساخته شده از مواد خام استحکام لازم را می دهند. علاوه بر تیرهای چسبدار، مواد ساختاری دیگری نیز در بازار وجود دارد – تیرهای عظیم (پروفایل) پردازش حرارتی.