بررسی امکان بهبود ویژگی‌های مقاومتی چوب صنوبر با روش ترکیبی اصلاح گرمآبی- مکانیکی (CHTM)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد علوم چوب و کاغذ، دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در این پژوهش با ابداع شیوه‌ای جدید و ترکیب دو روش اصلاحی گرمآبی (Hydrothermal) و مکانیکی (Mechanical) اقدام به اصلاح ویژگی‌های مکانیکی چوب صنوبر شد. بدین منظور نمونه‌هایی به ابعادmm500×55×50 تهیه شدند و در رآکتور ویژه ای، با دماهای 120، 150 و 180 درجة سلسیوس و به مدت 30 دقیقه در درون آب تیمار شدند. پس از آن نمونه‌ها با پرس و تحت فشار 80 بار و دمای 180 درجة سلسیوس به مدت 20 دقیقه و با ضریب فشردگی 60% فشرده شدند. چگالی، خصوصیات خمشی (مدول کشسانی و مدول گسیختگی) و مقاومت به ضربه نمونه‌های تیمار شده اندازه گیری شدند و با نمونه های تیمار نشده مقایسه شدند. نتایج به دست آمده نشان دادند که چگالی، مدول کشسانی و مقاومت به ضربه چوب صنوبر با افزایش دمای تیمار فزونی یافتند و بالاترین چگالی، مدول کشسانی و مقاومت به ضربه در دمای 150 درجه سلسیوس به دست آمد. افزایش دما تا 120 درجه سلسیوس، مدول گسیختگی را بالا برد؛ ولی افزایش دما تا 180 درجه سلسیوس، این مدول را تا حد چوب صنوبر تیمار نشده کاهش داد.

کلیدواژه‌ها


1- American Society for Testing and Materials, 2000. Standard Test Methods for Small Clear Specimens of Timber, American Society for Testing and Materials, D 143-94.

2- Abe, K. and Yamamoto, H., 2006. Change in mechanical interaction between cellulose microfibril and matrix substance in wood cell wall induced by hygrothermal treatment, Wood Science Vol. 52: 107-110.

3- Boonstra, M.J., Rijsdijk, J.F., Sander, C., Kegel, E., Tjeerdsma, B., Militz, H., van Acker, J. and Stevens, M., 2006a. Microstructural and physical aspects of heat treated wood. I. Softwoods, Maderas. Cienca Y Tecnologia 8(3): 193-208.

4- Boonstra, M.J., Rijsdijk, J.F., Sander, C., Kegel, E., Tjeerdsma, B., Militz, H., van Acker, J. and Stevens, M., 2006b. Microstructural and physical aspects of heat treated wood. II. Hardwoods, Maderas. Cienca Y Tecnologia 8(3): 209-217.

5- Boonstra, M.J. and Tjeerdsma, B., 2006. Chemical analysis of heat treated softwoods, Holz Als Roh- Und Werkstoff 64: 204-211.

6- Garrote, G., Dominiguez, H. and Parajó, J.C., 1999. Hydrothermal processing of lignocellulosic materials, Holz als Roh- und Werkstoff 57: 191-202.

7- Inoue, M., Norimoto, M., Tanahashi, M. and Rowell, R.M., 1993. Steam heat fixation of compressed wood, Wood and Fiber Science Vol. 25 (3): 224-235.

8- Ito, Y., Tanahashi, M., Shigematsu, M. and Shinoda, Y., 1998b. Compressive-molding of wood by high–pressure steam–treatment: II. Mechanism of permanent fixation, Holzforchung Vol. 52 (2): 217-221.

9- Ito, Y., Tanahashi, M., Shigematsu, M., Shinoda, Y. and Ohta, C., 1998a. Compressive- molding of wood by high –pressure steam –treatment: I. Development of compressive molded squares from thinning, Holzforchung Vol. 52 (2): 211-216.

10- Jennings, J.D., 2003. Investigation the Surface Energy and Bond Performance of Compression Densified Wood, M. Sc. Thesis, Virginia Polymeric Institute and State University: 147 p.

11- Kollman, F.P., Kuenzi, E.W. and Stamm, A.J., 1975. Principle of Wood Science and Technology, Vol. ΙΙ Wood Based Materials, 1st ed. Springer-Verlag Newyork, Heidelberg, Berlin:  703 p.

12- Kultikova, E.V., 1999. Structure and Properties Relationships of Densified Wood, M. Sc. Thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, 139 p.

13- Morsing, N., 2000. The influence o f hydrothermal treatment on compression of beech perpendicular to grain, Ph.D. Thesis, Department of Structural Engineering and Materials, Technical University: 137 p.

14- Mohebby, B. and Sanaei, I., 2005. Influences of the hydro-thermal treatment on physical properties of beech wood (Fagus orientalis), The International Research Group on Wood Preservation, IRG Document No.: IRG/WP 05-40303.

15- Navi, P. and Girardet, F., 2000. Effects of thermo-hydro-mechanical treatment on the structure and properties of wood, Holzforschung 54 (3): 287-293.

16- Rowell, R. M., 2005. Handbook of Wood Chemistry and Wood Composites, 2nd ed. CRC Press, London: 378 p.

17- Skyba, O., Niemz, P. and Schwarze, F.W.M.R., 2008. Degradation of thermo-hygro-mechanically (THM)-densified wood by soft-rot fungi, Holzforschung Vol. 62: 277–283.

18- Sundqvist, B., Karlsson, O. and Westermark, U., 2006. Determination of formic acid and acetic acid concentrations formed during hydrothermal treatment of birch wood and its relation to colour, strength and hardness, Wood Science 40: 549-561.

19- Tjeerdsma, B.F. and Militz, H., 2005. Chemical changes in hydrothermal treated wood: FTIR analysis of combined hydro thermal and dry heat-treated wood, Holz als Roh-und Werkstoff 63 (2): 102-111.

20- Tjeerdsma, B.F., Stevens, M. and Militz, H., 2000. Durability aspects of hydrothermally treated wood, The International Research Group on Wood Preservation, IRG Document No. IRG/WP 00-40160.

21- Wallenberger, F.T. and Weston, N., 2004. Natural Fibers, Plastic and Composites, 1st Ed.  Springer, Berlin: 392 p.

22- Welzbacher C.R., Rapp A.O., Hallel P. and Wehsener J., 2005. Biological and mechanical properties of densified and thermally modified Norway Spruce. In:The second European Conference on Wood Modification. Oct 6-7 Göttingen,Germany:20-27.

23- Yildiz, S. and Gümüskaya, E., 2007. The effect of thermal modification on crystalline structure of cellulose in soft and hardwood, Building and Environment 42(4): 62-67.