تبلیغات
پایگاه کشاورزی ایران زمین - روشهای اصلاح چوب

سایت کشاورزی

انتشار:سه شنبه 26 بهمن 1395

امروزه استفاده از مواد سمی برای حفاظت از چوب در مقابل عوامل مخرب به خاطر مسائل زیست محیطی محدود شده است و استفاده از روشهای غیر سمی( اصلاح چوب) جایگزین مواد حفاظتی سمی شده است.CCA یک ماده حفاظتی است که به علت سمیت، استفاده از آن از سال2003 محدود و در سال2007 ممنوع شد. چون CCA با یک مکانیسم سمی چوب را در برابر عوامل مخرب محافظت می‌کند پس اصلاح شیمیایی نمی باشد.

اصلاح چوب (wood modification ):

بکارگیری یک عامل شیمیایی، فیزیکی یا بیولوژیکی جهت بهبود مطلوب خواص چوب به گونه ای که چوب اصلاح شده ماهیت سمی نداشته باشد و در هنگام دفع مواد سمی از آن آزاد نشود و اگر هدف از اصلاح چوب، بهبود مقاومت چوب در برابر عوامل بیولوژیک باشد، باید با یک مکانیسم غیر سمی مقاومت چوب را در برابر عوامل بیولوژیک بهبود ببخشد.

v     روشهای اصلاح چوب:

1-     اصلاح شیمیایی

2-     اصلاح به روش اشباع

3-     اصلاح حرارتی

4-     اصلاح سطحی

v     اصلاح شمیایی:

عبارت است از بکار گیری یک ماده شیمیایی به صورتی که با گروه های واکنش پذیر چوب (گروه های هیدروکسیل) پیوند کوالانسی برقرار کند. استیک انیدرید یک ماده شیمیایی است که با گروه های هیدروکسیل چوب پیوند استری تشکیل می‌دهد.

برای مطالعه متن کامل به ادامه مطلب مراجعه فرمایید


Image result for ‫حفاظت و اصلاح چوب‬‎




     اصلاح حرارتی:

بکارگیری گرما در چوب به منظور بهبود خواص مورد نظر در یکی از عملکردهای چوب.

در اصلاح حرارتی چوب  باید توجه داشت که خواص چوب دراثر حرارت کاهش پیدا نکنند.

از خواص چوب که در اثر تیمار حرارتی چوب دچار کاهش می شوند خواص مکانیکی مانند: مقاومت به ضربه و مقاومت به پوسیدگی هستند.

v     اصلاح سطحی چوب:

بکارگیری عوامل شیمیایی وفیزیکی و بیولوژیکی برای بهبود خواص سطح چوب.

تغییرات سطحی چوب می تواند شامل اصلاح شیمیایی ، اصلاح بیولوژیکی با استفاده آنزیم ها یا فرایند‌های فیزیکی از قبیل اصلاح پلاسما باشد سطوح مورد بررسی که می خواهد اصلاح شود با چوب و پوشش اتصال برقرار می کند . هنوز این فرآیند به صورت تجاری به کار برده نشده است . در واقع اصلاح سطحی اعمال یک معرف شیمیایی یا بیولوژیکی در روی سطح چوب می باشد که اثر مثبتی در سطح چوب دارد.

یکی از کاربردهای اصلاح سطح چوب در بهبود مقاومت چوب نسبت به پدیده هوازدگی است.

v     اصلاح به روش اشباع چوب:

در این روش حفرات و خلل چوب با یک ماده خنثی پر می شود تا یکی از خواص مورد نظر در چوب بهبود یابد، مثلا یک منومر را وارد حفرات چوب کرده و سپس در داخل چوب آن را تبدیل به پلیمرمی کنند.

حالتهای قرار گرفتن منومر در سلول:

در داخل دیواره سلولی منافذ بسیار ریزی وجود دارد. اگر منومر در داخل دیواره نفوذ کند و سپس پلیمر شود باعث متورم شدن (واکشیده شدن )دیواره سلول شده و از همکشیدگی و واکشیدگی چوب اصلاح شده در اثر تماس با رطوبت جلوگیری می‌کند. 

اگر بهبود ثبات ابعاد در اثر افزایش حجم باشد مقدار ASE´ صفر می‌شود یعنی ماده اصلاح کننده از طریق نفوذ در دیواره سلول فقط باعث حجیم شدن دیواره سلولی شده است.

اگر بهبود ثبات ابعادی با مکانیسمی غیر از حجیم کردن دیواره سلول، یعنی تشکیل پیوند عرضی حاصل شود مقدار ASE´ مثبت می شود چون حجم چوب اصلاح شده کمتر از حجم چوب اصلاح نشده است.

اگر دیواره سلولی توسط ماده حفاظتی تخریب شود، مقدار ASE´ منفی می‌شود.

اگر ماده ای را وارد دیواره سلولی بکنیم تا باعث بهبود ثبات ابعادی شود ولی باعث تخریب دیواره سلولی شود مقدار بهبود ثبات ابعادی منفی می شود.

هنگامی که بین گروه های هیدروکسل در اثر ماده اصلاح کننده پیوند عرضی رخ می دهد مقدار بهبود ثبات ابعادی مثبت می شود.

v      برای چوب اصلاح شده از نظر تغییرات حجم در اثر تماس متناوب با رطوبت ممکن است حالتهای زیر رخ دهد:

برای تعیین بهبود ثباط ابعادی چوب اصلاح شده آن را در دوره های متناوب در تماس با رطوبت قرار داده و سپس در آون خشک می کنند و تغییرات ابعاد ناشی از دوره های اشباع و خشک کردن را مورد بررسی قرار می دهند. حداقل تعداد دوره های مورد نیاز برای تعیین ثبات ابعادی چوب اصلاح شده 2 دوره می باشد و می توان این کار را تا 10 دوره انجام داد.

زایلن ها که دارای حلقه های پنج تایی هستند به حرارت حساستر هستند و همچنین شاخه های فرعی نیز دارای حساسیت بالایی در برابر حرارت هستند و حتی در حرارتهای زیر 100 درجه سانتی گراد نیز ممکن است بشکنند.

1-     تغییرات حجم برای چوب اصلاح شده کمتر از چوب اصلاح نشده است و در تناوبهای بعدی تغییر ندارد. در این حالت اصلاح به خوبی انجام گرفته است و ماده اصلاح کننده از چوب شسته نمی شود.

 

2-     در اثر خارج شدن ماده اصلاح کننده، حجم اشباع در اثر تماس با رطوبت افزایش و حجم خشک کاهش می یابد.

 

3-     مواد اصلاح کننده دچار کاهش یا شسته شدن از چوب نمی شوند ولی حجم ماده چوبی به صورت متناوب در اثر تماس با رطوبت کاهش می یابد که ناشی از تخریب ماده چوبی در اثر حرارت آون می باشد.

v     بررسی های خواص چوب اصلاح شده:

v     مقاومت به پوسیدگی:

1-     پوسیدگی در اثر قارچ (روش خاک غیر استریل ): در این آزمون نمونه ها را در معرض قارچ قرار می‌دهند و میزان کاهش وزن در اثر فعالیت قارچ را بررسی می کنند.

2-     پوسیدگی عوامل غیر قارچی مانند رطوبت ( روش خاک استریل): نمونه ها را در محیط خاک استریل شده که قارچ در آنها نمی تواند رشد کند قرار داده تا میزان کاهش وزن ناشی از عوامل غیر قارچی را به دست آوریم.

این آزمونها در سطلهایی به نام Fungal Cellar Test  انجام می شوند.

بررسی آستانه مصونیت به پوسیدگی:

افزایش وزن چوب اصلاح شده نشان می‌دهد که ماده اصلاح کننده در داخل چوب تثبیت شده است. اگر میزان افزایش وزن ناشی از اصلاح را تا جایی ادامه دهیم که در آن نقطه احتمال پوسیدگی به صفر برسد این نقطه را آستانه مصونیت به پوسیدگی می نامند.

آستانه مصونیت به پوسیدگی بستگی به نوع ماده حفاظت کننده دارد. ممکن است که با یک ماده هرچقدر اشباع را بیشتر انجام دهیم باز نیز به آستانه مصونیت به پوسیدگی نرسیم. همچنین آستانه مصونیت به پوسیدگی برای گونه های چوبی مختلف نیز متفاوت است.

     مقاومت در برابر هوازدگی:

در اثر برخورد نور خورشید به سطح چوب ، اشعه UV در برخورد با لیگنین چوب باعث تخریب آن شده و یکسری رادیکالهای آزاد تولید می‌شود که این رادیکالهای آزاد به چوب آسیب رسانده و رنگ چوب قهوه‌ای می‌شود. در اثر بارندگی این مواد تخریب شده،شسته شده ویکسری قارچهای رنگدانه‌ای در آنجا کلنی کرده و رنگ چوب خاکستری می شود (این پدیده در دراز مدت قابل ملاحظه است). عوامل مختلفی چون بارندگی، درجه حرارت و آلودگی هوا نیز در تخریب هوازدگی تاثیر دارند.

مقاومت به هوازدگی را به دو طریق می سنجیم:

1)      بررسی هوازدگی به صورت ایجاد هوازدگی مصنوعی

2)      بررسی هوازدگی به صورت طبیعی

در هوازدگی مصنوعی نمونه ها را در دستگاه مخصوصی که توانایی بازسازی شرایط طبیعی را دارد می گذاریم. در این دستگاه اشعه UV و باران مصنوعی به صورت اسپری آب بر روی نمونه ها به صورت متناوب و در بازه های زمانی معین اعمال می شود و به این ترتیب مقاومت به هوازدگی چوب اصلاح شده را می توان سنجید.

در تست هوازدگی طبیعی نمونه ها را در شرایط محیط بیرون به مدت 3 ماه قرار می دهند.

چوب اصلاح نشده در اثر اشعهUV ابتدا به رنگ قهوه ای تغییر  رنگ می‌دهد  و اگر طول موج کوتاه و UV خالص باشد رنگ چوب تیره می‌شود.

هر چه طول موج کوتاهتر باشد میزان تخریب بیشتر می‌شود:    ( : 320-400 نانومتر، : 290 – 320 نانومتر و : 230-290 نانومتر).

   از بقیه انواع UV مخربتر است چون طول موج کوتاهتر و انرژی بیشتری دارد.

اگر لایه اوزن سوراخ نباشد  جذب شده و  فقط عبور می کند. بیشتر سوختگی های پوستی زیر آفتاب ناشی از  است.

v     خواص مکانیکی:

گاهی اوقات ممکن است که خواص مکانیکی چندان تغییر نکند. در اصلاح حرارتی خواص مکانیکی کمی کاهش می‌یابند. ممکن است اصلاح، خواص چوب ماسیو را کاهش ندهد اما در مورد چند سازه ها چسب پذیری الیاف اصلاح شده ممکن است کاهش یابد و خاصیت رطوبت‌پذیری افت پیدا کند. در چند سازه ها چسب پذیری با رطوبت پذیری رابطه مستقیم دارد.

v     اصلاح شیمیایی:

در اثر واکنش بین انیدرید استیک و گروه های هیدروکسیل چوب، پیوند استری رخ می‌دهد. در اثر واکنش آلدهید با یک الکل، همی استال تشکیل می‌شود و یک پیوند عرضی ایجاد می‌کند. در اصلاح با انیدرید استیک جایگزین شدن گروه استیل به جای گروه هیدروکسیل چوب را استیلاسیون می گویند.

ممکن است در اثر اصلاح شیمیایی ماده جانبی نیز تشکیل شود، مثلا در اثر اصلاح شیمیایی با انیدرید استیک اگر چوب در شرایط مرطوب باشد در اثر واکنش بین انیدرید استیک و رطوبت، اسید استیک به وجود می آید.

از روشهای محاسبه میزان پیوندهای استیل، واکنش دادن باز قوی با چوب است. از آنجایی که باز قوی باعث شکستن پیوندهای استری می‌شود با خارج کردن این گروه ها از چوب میزان آنها را می سنجیم.

از آنجا که واکنش انیدرید استیک در دیواره سلول باعث افزایش حجم  می شود و  همچنین مقدار واکنش انجام شده که باعث افزایش وزن می شود را از WPG به دست می آوریم، پس بین این دو یک رابطه مستقیم وجود دارد و با افزایش هر کدام از آنها دیگری نیز افزایش می یابد.

در اصلاح شیمیایی وقتی که ماده بخواهد با گروه هیدروکسیل اتصال برقرار کند باید وارد دیواره سلولی بشود که باعث افزایش وزن می شود. اما در اصلاح حرارتی چون در اثر حرارت قسمتی از عناصر چوبی (مانند همی سلولز و نواحی آمورف سلولز) تخریب شده و از بین می روند، کاهش وزن در اثر اصلاح رخ می‌دهد.

بیشترین مطالعات در زمینه اصلاح شیمیایی روی ماده انیدرید استیک انجام گرفته است و امروزه محصولات تجاری اصلاح شده با این ماده وارد بازار شده است.

هر چه زنجیر انیدرید بلندتر باشد ورود آن به داخل چوب سخت تر است و از آنجایی که اندازه زنجیر انیدرید استیک از بقیه انیدرید ها کوچکتر است به آسانی و بدون حضور کاتالیزور وارد چوب شده و واکنش می دهد.  برای انیدریدهای با زنجیر بلندتر از حلال واکشیده کننده یا کاتالیزور استفاده می کنند.

v     واکنش پذیری اجزای چوبی با انیدرید استیک:

ملکول های انیدرید استیک می توانند در حفره های سلولی نفوذ کنند و به دیوار سلولی دسترسی پیدا کنند معمولا بیشترین حد قطر دیوار سلولی در حالت کاملا واکشیده در حدود 2-4 نانومتر می باشد در حالی که ملکول های انیدرید استیک قطری حدود 0.7 نانومتر تخمین زده شده‌اند . به وضوح روشن است که وقتی دیوار سلولی کاملا واکشیده است معرف ها کاملا به داخل وارد می شوند و به گروه های هیدروکسیل دسترسی پیدا می کنند.

واکنش پذیری لیگنین بیشتر از همی سلولز و همی سلولز بیشتر از سلولز است که این در مورد چوب ماسیو صدق می کند.

با حذف لیگنین میزان واکنش پذیری فیبر ها بیشتر می شود. چون در اثر حرارت دهی برای واکنش انیدرید استیک با گروه های هیدروکسیل چوب، لیگنین به صورت شیشه ای در می آید و دسترسی به الیاف را کاهش می دهد و به این ترتیب فقدان لیگنین با افزایش واکنش پذیری فیبر همراه است.

درچوب ماسیو به دلیل اینکه گروه های هیدروکسیل لیگنین در دسترس‌تر است درنتیجه لیگنین واکنش پذیرتر است و باعث افزایش WPG می شود. در حالیکه اگر چوب را به الیاف تبدیل کنیم نواحی کریستالی از بین رفته و گروه های هیدروکسیل فیبر های  بیشتری در دسترس قرار گرفته و واکنش می دهند.

واکنش پذیری هلوسلولز بیشتر از سلولز است و این مسئله از در دسترس بودن گروه های هیدروکسیل آنها ناشی می شود. در سلولز بخش آمورف در دسترس است و برای دسترسی به بخش کریستالی از کاتالیزور باز کننده استفاده می شود. اگر از کاتالیزور استفاده نشود WPG در حدود 20% به دست می آید و نواحی کریستالی بدون واکنش باقی می مانند.

 

در WPG های برابر تعداد واکنشهای انیدرید استیک به علت زنجیر کوتاه هتر(وزن مولی کمتر)  نسبت به انیدریدپروپیونیک بیشتر است. از میان انیدرید های استیک و بوتریک، استیک واکنش پذیر تر است و در WPG برابر استک انیدرید بیشتر با گروه های هیدروکسیل چوب واکنش می دهد. این اختلاف در تعداد واکنشهای مربوط به انیدریدها به علت تفاوت در اندازه زنجیرهای آنها است و هرچه طول زنجیر انیدرید بلندتر باشد در  WPG برابر تعداد واکنش کمتری رخ داده است.

v     اثرات اصلاح با انیدرید استیک

1-     ثبات ابعادی :

الف) بستن گروه های هیدروکسیل  و کاهش واکنش پذیری چوب

ب) حجیم شدن دیواره سلولی و کاهش تغییر ابعاد چوب در اثر رطوبت

با افزایش WPG%  واکشیدگی در اثر تماس با رطوبت کاهش می یابد که در کاهش واکشیدگی و یا افزایش ثبات ابعادی حجیم شدن دیواره سلولی بیشتر تاثیر دارد تا بسته شدن گروه های هیدروکسیل. با افزایش WPG مقدارASE نیز افزایش می یابد .

                                   

2-    پوسیدگی:

پوسیدگی توسط قارچ در  دو  مرحله رخ می دهد:

الف) قارچ در مراحل اولیه پوسیدگی با یک مکانیسم غیر آنزیمی دیواره سلولی چوب را تخریب می کند. 

ب) در این مرحله عوامل آنزیمی وارد دیواره سلولی می شوند و دیواره سلولی را تخریب می کنند.

عوامل آنزیمی دارای اندازه های بزرگ هستند و نمی توانند وارد دیواره سلولی شوند به همین دلیل قارچ با استفاده از عوامل غیر آنزیمی دیواره را تخریب می کند تا منافذ دیواره سلولی بزرگ  شده و عوامل آنزیمی بتوانند وارد دیواره سلولی شوند.

اصلاح شیمیایی منافذ دیواره سلولی را تا اندازه ای کوچک می کند که عوامل غیر آنزیمی نتوانند وارد دیواره سلولی شوند قارچها دارای یکسری آنزیم ها  هستند که می توانند که گروه های استیل را بشکنند ولی نمی توانند چوب اصلاح شده را تخریب کنند .

در اثر استیله کردن مقاومت به پوسیدگی در برابر قارچ بهبود بخشیده شده است وحتی آستانه مصونیت نیز به دست آمده است. در WPG برابر با 20% مقاومت به پوسیدگی قارچ عامل پوسیدگی قهوه ای ، سفید و نرم به دست آمده است و انیدرید های خطی بخصوص انیدرید استیک مقاومت به پوسیدگی را بهبود بخشیده است .

برای سوزنی برگان قارچهای مولد پوسیدگی قهوه ای اثر زیادتری دارند و برای تخریب با این قارچها مستعد تر هستند و پهن برگان در برابر قارچ عامل پوسیدگی سفید زودتر تخریب شده و بیشتر مستعد تخریب به وسیله این نوع قارچ هستند. قارچ عامل پوسیدگی سفید لیگنین پهن برگان را به سوزنی برگان ترجیح می دهد. سیرینجیل در پهن برگان بیشتر است و مورد علاقه قارچ عامل پوسیدگی سفید می باشد.

در اصلاح سوزنی برگان با WPG های کمتر می توان به آستانه مصونیت در برابر پوسیدگی سفید رسید اما در برابر پوسیدگی قهوه ای نیاز به WPG های بالاتر است و در مورد پهن برگان عکس این قضیه مصداق دارد.

برای سوزنی برگان WPGدر حدود 18 -22 درصد نیاز است تا مقاومت در براب قارچ عامل پوسیدگی قهوه ای به دست آید ولی برای رسیدن به مقاومت در برابر پوسیدگی سفید به WPG  در حدود 10-12 درصد نیاز است و برای پوسیدگی نرم WPG در محدوده مابین پوسیدگی سفید و قهوه ای نیاز است.

مکانسیم های بهبود مقاومت به پوسیدگی قارچی چوب استیله شده:

1)      در چوب استیله شده خاصیت نم پذیری کاهش می یابد و شرایط رشد قارچ مهیا نمی شود.

2)      ورود مواد اصلاح کننده به درن دیواره سلولی باعث بسته شدن منافذ درون دیواره سلولی شده و عوامل غیر آنزیمی دیگر قادر به ورود به دیواره سلولی نیستند.

 

3-    باختگی:

این میکرو اورگانیسم ها از مواد موجود در پارانشیم ها تغذیه می کنند و ممکن است در WPG های بالا نیز به آستانه مصونیت در برابر آنها نرسیم.

4-    حشرات:

با توجه به نوع حشرات نتایج متفاوتی به دست آمده است. در کل مقاومت به حشره بهبود پیدا می کند ولی این بهبود مقاومت به اندازه بهبود مقاومت به پوسیدگی نمی باشد.

عملکرد استیلاسیون در برابر حفاران دریایی مثل عملکرد مواد حفاظتی مانند CCA و کرئوزت نمی باشد ولی دارای بهبود عملکرد در حد پایینتری است و تاحدی مقاومت را در برابر حفاران دریایی بهبود می بخشد و یا حتی ممکن است اصلا موثر واقع شود و در بعضی از گزارشات افزایش مقاومت در برابر حفاران دریایی گزارش شده است.

5-    خواص مکانیکی:

اگر در استیلاسیون از شرایط دمای بالا استفاده نشود، تغییر چندانی در خواص مکانیکی رخ نخواهد داد.

1-     استیله کردن باعث کاهش خواص هیگروسکوپیسیته چوب می شود و با کاهش آن خواص مکانیکی افزایش می یابد.

2-     تخریب حرارتی در استیله کردن چوب باعث تخریب دیواره سلولی و کاهش خواص مکانیکی می شود.

3-     افزایش دانسیته در اثر استیله کردن رخ می دهد که قانونا باید باعث بهبود خواص مکانیکی باید شود ولی بعضی مخالف این نظر هستند.

4-     در اثر استیله کردن ابعاد افزایش می یابد و باعث می شود که مخرج کسر افزایش یابد و مقدار مقاومت کاهش یابد.

5-     فرایند استیله کردن اگر مناسب باشد باعث بهبود خواص مکانیکی می شود (شرایط استیله کردن).

     اصلاح  حرارتی :

از کلیه اصلاح های چوب اصلاح حرارتی بیشتر در صنعت پیشرفت کرده است . اصلاح حرارتی چوب روش مفیدی برای بهبود بخشیدن ثبات ابعادی و افزایش مقاومت به پوسیدگی می باشد.  Tiemann  از اولین کسانی بود که به بررسی اثر تیمار حرارتی بر خواص فیزیکی چوب پرداخت. وی از دمای 150 درجه برای تیمار حرارتی چوب خشک شده استفاده کرد، تا جذب رطوبت را کاهش دهد، که کاهش در استحکام نیز اتفاق افتاد.

 

v     متغییر های تیمار حرارتی:

1-     باز یا بسته بودن سیستم

2-     اتمسفر تیمار

3-     دما و زمان تیمار حرارتی

4-     گونه چوبی

5-     ابعاد نمونه ها

6-      استفاده از کاتالیزور

7-     تیمار خشک یا مرطوب

ü      اتمسفر تیمار:

اکسیژن نباید در محیط وجود داشته باشد یا مقدار آن از 2% کمتر باشد. اگر اکسیژن در محیط حضور داشته باشد باعث اکسیداسیون و تخریب ناحیه کریستالی سلولز می شود و تخریب اکسیداسیون به وجود آمده باعث کاهش در خواص مقاومت مکانیکی چوب می شود.

ü      گونه چوبی:

در تیمار حرارتی در شرایط یکسان در پهن برگان کاهش وزن بیشتری نسبت به سوزنی‌برگان انتظار می‌رود زیرا همی سلولز پهن‌برگان (زایلان پهن برگان) حساس‌تر است و سریعتر در برابر حرارت تخریب می شود. در تیمار حرارتی ابتدا همی سلولز و سپس سلولز ناحیه آمورف و در نهایت سلولز ناحیه کریستالی تخریب می شود.

ü      ابعاد نمونه:

هر چه ابعاد نمونه ها افزایش پیدا کند انتقال حرارت به درون نمونه ها بیشتر اهمیت پیدا می کند رطوبت باعث افزایش انتقال حرارت به درون چوب می شود ولی باعث افزایش فشار و تخریب حرارتی بیشتر نیز می شود.

ü      کاتالیزور

کاتالیزورها زمان تیمار حرارتی را کاهش می دهند و دمای محیط را افزایش می‌دهند.

خشک یا مرطوب:

حضور آب در تیمار حرارتی به عنوان فاکتور مهمی تلقی می شود. حضور آب اکسیژن را کاهش می دهد ولی در دمای بالا موجب هیدرولیز می شود و آب آن را تشدید می کند و همچنین آب نقش انتقال دهنده حرارت را نیز دارد.

v     تغییرات لیگنین:

افت پلی ساکارید ها در اثر تخریب حرارتی منجر به افزایش درصد لیگنین می شود.

     مواد استخراجی :

در اثر تیمار حرارتی درگستره دمای  100- 160 درجه سانتیگراد یکسری از مواد استخراجی نظیر چربی ها و مومها در طول پارانشیم های محوری به سوی سطح حرکت کردند و به سطح چوب می آیند، این مواد می توانند عامل ثبات ابعادی و عدم تر شوندگی باشند و در دمای بالاتر از 180 درجه سانتیگراد چربی ها و موم ها از روی سطح ناپدید می شوند. این مواد جابجا شده را  که از نتایج نامطلوب تیمار حرارتی می باشند را می توان با رنده کاری از بین برد. یکی از دلایل کاهش تر شوندگی می تواند به دلیل مهاجرت این اسید های رزینی به سطح چوب باشد.

v     تغییرات چوب در اثر تیمار حرارتی:

1-     تغییرات رنگ:

در اثر تیمار حرارتی رنگ چوب آلات تیمار حرارتی شده تغییر می کند. میزان تغییر رنگ در هوای محیط بیشتر از محیط اینرت است و این به دلیل اکسیداسیون چوب ناشی از حضور اکسیژن در هوای محیط می باشد.

 2-    کاهش وزن:

مقدار کاهش وزن در محیط خنثی کمتر از شرایط محیط می باشد. در شرایط مرطوب تخریب حرارتی و کاهش وزن بیشتر است. کاهش وزن در پهن برگان بیشتر از سوزنی برگان رخ می دهد.

4-    مدول گسیختگی:

در کل در اثر تیمار حرارتی خواص مکانیکی کاهش می یابند. از حساس‌ترین خواص مکانیکی نسبت به تیمار حرارتی مقاومت به ضربه است و همچنین از دیگر خواص مکانیکی که در اثر تیمار حرارتی کاهش می یابد مقاومت به خمش است.

5-    هیگروسکوپیسیته:

EMC با تیمار حراتی کاهش می یابد.  تیمار حرارتی با تغییراتی که در ساختار چوب می دهد نم پذیری را کاهش می دهد.

6-    استحکام و سختی:

تیمار چوب در حرارت بالا کاهش در استحکام و سختی و مقاومت به سایش را نتیجه می دهد. در این باره گفته می شود که کاهش مقاومت مکانیکی در اجرای تیمار حرارتی در دمای زیر 200 درجه سانتیگراد به حداقل می رسد. کاهش مقاومت به طور قابل ملاحظه ای وابسته به نوع اعمال حرارت می باشد. کاهش مقاومت در سیستم بسته سریع تر از سیستم باز می باشد. تحت شرایط یکسان پهن برگان کاهش استحکام بیشتری نسبت به سوزنی برگان نشان می دهد. Seborg و سایرین کاهش زیادی در سختی در وقتی که چوب با حرارت 300 درجه سانتی گراد حرارت داده می شود گزارش دادند که این کاهش در حدود 50 درصد  به ازای کاهش وزن 15 درصد و 90 درصد کاهش در ازای 30 درصد کاهش وزن بود.

 

مدول الاستیسیته:

بیشتر مطالعات مربوط به MOE در تیمار حرارتی نشان می دهد تیمار حرارتی ابتدا مدول الاستیسیته را افزایش می دهد  ولی با گذشت زمان و افزایش زمان تیمار حرارتی مقدار MOE کاهش می یابد.

7-    مدول گسیختگی:

مدول گسیختگی مرتبط با تنش الیاف در نقطه شکست می باشد. بر خلاف مدول الاستیسته، هیچ افزایشی در مدول گسیختگی هنگام تیمار حرارتی در دوره زمانی کوتاه اتفاق نمی افتد. همانند دیگر خواص فیزیکی ، مدول گسیختگی نیز در چوب های اصلاح شده تابع شرایط تیمار می باشد.

Stammابعادی:

اثرات اصلاح بستگی به متغییرهای آن دارد.

تا کاهش وزن 20% ثباط ابعادی افزایش می‌یابد.

کاهش همی سلولز کمک به ثبات ابعادی چوب تیمار شده می‌کند.

وقتی که چوب اصلاح حرارتی می شود، ثبات ابعادی افزایش می یابد.

9-    تاثیر تیمار حرارتی بر ساختار منافذ چوب:

تیمار حرارتی باعث افزایش اندازه منافذ و تعداد منافذ در دیواره سلولی می شود. تحقیقاتی که یک فرد ژاپنی در این زمینه انجام داد نشان می دهد در درجه حرارتهای ملایم تر (115درجه سانتیگراد) تغییرات در اندازه و توزیع منافذ سلولهای چوب ایجاد نمی شود اما در بالای 180 درجه سانتیگراد منافذ سلولی به اندازه زیاد افزایش می یابند و اندازه این منافذ در حدود 10نانو متر تخمین زده شده است. وی افزایش در ریز منفذهای دیواره سلولی به خاطر کاهش اجزای دیواره سلولی در طول فرایند تیمار حرارتی که انجام داده بود تفسیر کرد. در اثر تیمار حرارتی یکسری ترکهایی در دیواره سلولی چوب ایجاد می شود.

10-  مقاومت به پوسیدگی:

تیمار حرارتی مقاومت به پوسیدگی چوب های اصلاح شده در برابر حمله بیولوژیک بهبود می‌بخشد

11-  مقاومت به حشره:

مقاومت به موریانه چوب تیمار حرارتی شده چندان خوب نیست ولی تیمار حرارتی خشک کمی مقاومت را افزایش می دهد. تیمار حرارتی با بخار نه تنها مقاومت را بهبود نمی بخشد بلکه تمایل به حمله موریانه را بیشتر می کند.

      روش تیمار حرارتی فنلاندی

Thermo wood تیمار حرارتی Hygrothermal  است. کمپانی Thermo wood در فنلاند در سال 2000 با  8 کارخانه تیمار حرارتی و  با ظرفیت در حدود 5000متر مکعب در سال در زمینه ی تیمار حرارتی چوب فعال می باشد کارخانه های تیمار فوق، کارخانه هایی هستند که در آنها فرآیندهای شیمیایی و یا فشار به کار نمی رود و تنها از حرارت یا بخار آب استفاده می شود . در حضور بخار فرآیند تیمار انجام می گیرد. بخار به عنوان یك پوشش اعمال می شود تا درجه اكسیداسیون چوب را كاهش دهد. در این فرایند ها معمولا مقدار هوا کمتر از 3.5 درصد می باشد . در حین مرحله اصلی تیمار، دمای تیمار در محدوده 150 تا 240 درجه سانتیگراد قرار دارد و زمان اصلی فرآیند حدود 0,5 تا 4 ساعت می باشد کیفیت چوبی که تیمار می شود باید خوب باشد به طور مثال گره می تواند یک مشکل محسوب شود.

    روش تیمار حرارتی فرایندPlato process:

1-     مرحله هیدرو ترمولیز(HydroTrhermolysis):

3-     مرحله انعقاد (Curing):

4-     مرحله متعادل سازی (Conditioning):

  روش تیمار حرارتی Retification:

این روش در فرانسه ابداع شد و توسط کمپانی فرانسوی New option Wood در حال بهره برداری است. این فرایند با چوب تازه آغاز می‌شود. در این روش فرایند شامل افزایش حرارت به آرامی برروی چوب است که درمرحله پیش خشک کنی تا حدود 12 درصد خشک شده است. گاز نیتروژن در این فرآیند جایگزین هوا می شود به طوریکه میزان اکسیژن از دو درصد تجاوز نمی کند.

این فرایند در سیستم نیمه باز اجرا می شود و مواد قابل کندانس به صورت متداوم از محیط خارج می شوند. حرارت تیمار بین 180 تا 250 درجه سانتیگراد است.

    فرآیند Les Bois Perdue :

این فرایند در فرانسه ابداع گردید و  شامل خشک  کردن وسپس حرارت دهی متناوب چوبها در  رنج حرارتی بین 200 تا230 در یک محیط بخار می باشد.

     اصلاح سطحی:

یکی از کاربردهای اصلاح سطحی چوب در مقاومت به پدیده هوازدگی است.

استیله کردن یکی از روشهای اصلاح سطحی است. استیلاسیون با یک مکانیسم ناشناخته مقاومت به هوازدگی را افزایش می دهد.    یک تئوری می گوید اصلاح سطحی گروه های لیگنین را در برابر UV حفاظت می کند و از تشکیل رادیکالهای آزاد جلو گیری می کند. در چوب استیله شده در تحقیقات بعدی رادیکال آزاد دیده شد و این تئوری رد شد.

    در یک تحقیق دیگر کاهش تخریب به وسیله هوازدگی را در اثر کاهش تخریب همی سلولز دانستند تا در اثر لیگنین.ü      در یک تحقیق در باره چوب استیله شده، حفره چوب را با متیل متااکریلیت اشباع و سپس پلیمر نمودند و این باعث بهبود مقاومت هوازدگی در نمونه های اصلاح شده شد. این نوع تیمار دو مرحله ای (استیله کردن و سپس پلیمریزه کردن ) است و مقاومت را در برابر هوازدگی افزایش می دهد.

استیله کردن باعث کاهش قطبیت و کاهش رنگ پذیری در چوب اصلاح شده می شود.

برای تست میزان رنگ پذیری چوب اصلاح شده را رنگ می زنند و در معرض هوازدگی مصنوعی قرار می دهند. اگر رنگ پذیری کاهش یافته باشد رنگ زده شده به سطح زود از بین می رود.

برای اصلاح سطحی غیر از استیک انیدرید از پروپیونیک انیدرید و بوتیل اکساید و ایزوسیانات نیز استفاده شده است.

در تست UV، ایزو سیانات بهبود در مقاومت هوازدگی در شرایط مصنوعی را نشان داد. در تستUV در هوازدگی طبیعی رطوبت وجود دارد ولی اگر شرایط مصنوعی باشد محیط خشک است و فقط UV تابیده می شود.

در یک تحقیق با انیدرید متا اکریلیک و استایرن، ابتدا با انیدرید متااکریلیک اصلاح را انجام دادند و سپس با استایران اشباع و پلیمر کردند و گزارش دادن که مقاومت به هوازدگی با این دو ماده با هم و به صورت تنها  هیچ بهبودی پیدا نکرد.

اصلاح با پروپیونیلاسیون بهبود مقاومت به هوازدگی را در پی داشت.

اگر بهبود مقاومت به هوازدگی در اثر بسته شدن گروه های هیدروکسیل فنولی لیگنین باشد باید مواد دیگر مثل بوتیل اکساید و بوتیل‌ایزوسیانات که این گروه ها را می بنندند نیز در بهبود هوازدگی موثر باشند در صورتی که این مواد باعث بهبود مقاومت به هوازدگی نشدند.

یکی دیگر از کاربردهای اصلاح سطحی خود چسبی (بنزیلیشن) است. بنزیلیشن به منظور ترموپلاست کردن چوب جهت ساخت یک فراورده چندسازه است که بدون استفاده از چسب آن را پرس می کنند.

فعال سازی سطح به منظور تولید رادیکالهای آزاد است تا سبب خود چسبی شوند. برای این کار از فعال سازی آنزیمی و اکسیدی استفاده می‌شود.

از تیمار پلاسما برای افزایش انرژی سطح چوب با فعال ساز اکسیدی برای بهبود چسبندگی  در فرایند خود چسبی استفاده می شود.

اصلاح به روش اشباع:

معمولا به دو طریق انجام می شود.

1-     تزریق منومر به داخل چوب وسپس پلیوریزاسیون آن در بین دیواره سلولی

2-     مرحله اول تزریق ماده اصلاح کننده قابل شستشو به داخل دیواره سلولی و در مرحله دوم فرایندی که از خروج ماده اصلاح کننده قابل شستشو جلوگیری نماید.ترکیبات Boron قابل شستشو هستند و با استفاده از Silone این ترکیبات در دیواره سلول تثبیت می شوند.

طبقه بندی: متفرقه، 

سایت کشاورزی

کشاورزیار

مقالات کشاورزی

ورمی کمپوست

فروشگاه کشاورزی
آموزش کشاورزی