بررسی مقایسه‌ای اثر نوع پیش تیمار و شرایط فشرده‌سازی بر خواص فیزیکی و مکانیکی چوب‌های پالونیا و صنوبر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران - دانشکده منابع طبیعی

2 دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران

3 عضو هیات علمی

چکیده

به‌دلیل کمبود منابع جنگلی، استفاده از گونه‌های چوبی تندرشد مورد توجه طراحان و مهندسان قرار گرفته است. وزن مخصوص و مقاومت‌های مکانیکی کم، از چالش‌های اساسی بکارگیری برخی از این گونه‌های چوبی بویژه در تولید فراورده‌های ساختمانی و ویژگی نهایی آنها می‌باشد. استفاده از روش های مختلفی همچون تیمارهای گرمابی و گرمایی توام با تکنیک فشرده‌سازی می‌تواند راهکاری برای رفع این مشکل باشد. این مطالعه با هدف بررسی اثر نوع پیش‌تیمار و شرایط فشردگی بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی چوب پالونیا (Paulownia fortune) و صنوبر (Populus deltoides) انجام شده است. بدین منظور، از پیش‌تیمار با آب C˚25 و فشردگی در پرس گرم C˚160 و همچنین پیش‌تیمار با بخارآب C˚160 و فشردگی در پرس سرد C˚60 استفاده شد. فشردگی در دو سطح 25 و 50 درصد و به مدت 20 دقیقه در پرس با فشار 5 مگاپاسگال جهت رسیدن به ضخامت نهایی cm2 انجام شد. سپس متعادل سازی نمونه‌ها در پرس سرد با هدف کاهش برگشت‌پذیری ضخامت و رسیدن به دما و رطوبت‌تعادل در محیط انجام شد. جهت بررسی ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی نمونه‌های حاصله، آزمون‌هایی شامل: دانسیته، جذب‌آب و واکشیدگی‌ضخامت (پس از 96 ساعت غوطه‌وری در آب)، مدول‌گسیختگی، مدول‌الاستیسیته ‌خمشی، مقاومت به ضربه و سختی انجام شدند. نتایج نشان داد که چوب صنوبر به‌دلیل دانسیته بالاتر، از خواص فیزیکی و مکانیکی مطلوب‌تری نسبت به گونه پالونیا برخوردار می‌باشد. به جز واکشیدگی‌ضخامت، خواص فیزیکی مطلوب و مقاومت‌های مکانیکی بالاتر در نمونه‌های چوبی اصلاح‌شده به روش بخارآب‌-‌پرس سرد بدست آمد. تاثیرگذاری بیشتر فرآیند اصلاح با بخار آب‌-‌پرس سرد بر روی خواص بخوبی مشاهده شد. مقادیر جذب‌آب و واکشیدگی‌ضخامت نمونه‌های چوبی با افزایش درصد‌فشردگی افزایش یافت. با افزایش درصد فشردگی و به تبع آن افزایش دانسیته نمونه‌های چوبی، به غیر از مقاومت ‌به‌ضربه بقیه خواص مکانیکی روند کاهشی داشتند.

کلیدواژه‌ها


[1] Ghasemi, R., Asadi, F., and Torabi, A., 2009. Evaluation of height and diameter growth of indigenous and exotic poplar clones in one growing season. Iranian Journal of Forest, 1(4): 333-343.
[2] Bahrinejad, A., and Khazaeian, A., 2013. Industrial applications of fast-growing species of poplar and Paulownia wood. In: proceedings second national conference on sustainable agricultural development and healthy environment. Sept.12 Hamadan. Iran, p 1-9.
[3] Hill, C.A., 2007. Wood modification: chemical, thermal and other processes. John Wiley & Sons, (Vol. 5) 264 p.
[4] Gong, M., Lamason, C. and Li, L., 2010. Interactive Effect of Surface Densification and Post-Heat- Treatment on Aspen Wood. Journal of Materials Processing Technology, 210: 293–296.
[5] Gholamiyan, H. and Gholampoor, B., 2020. Investigation of the effect of palm texture densification on surface properties and coating quality with water-based and solvent-based coatings for use in furniture. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 11(3): 419-431.
[6] Sekalu, M. and Khazaeian, A., 2012. The effect of chemical modification with phenol formaldehyde and densification on mechanical properties of Paulownia Wood. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 3(1): 13-28 (In Persian).
[7] Madhoushi, M., Grey, M., Tabarsa, T., and Rafighi, A., 2012. Nail and Screw Withdrawal Strength, MOE and MOR in Densified Poplar Wood. Journal of Wood & Forest Science and Technology, 18(4): 45-54.
[8] Laine, K., Rautkari, L., and Hughes, M., 2013. The effect of process parameters on the hardness of surface densified Scots pine solid wood. European Journal of Wood and Wood Products, 71(1): 13-16.
[9] Esteves, B., Duarte, S., and Nunes, L., 2017. Densification and Heat Treatment of Martine Pine Wood, wood research, 86(16): 373-388.
[10] Mohebby, B., Sharifinia-Dizboni, H. and Kazemi-Najafi, S., 2009. Combined Hydro-Thermo-Mechanical Modification (CHTM) as an Innovation in Mechanical Wood Modification. In: Proceeding of 4th European Conference on Wood Modification (ECWM4), Stockholm, Sweden, 15: 353-360.
[11] Kutnar, A., Kamke, F.A., Petrič, M. and Sernek, M., 2008. The influence of viscoelastic thermal compression on the chemistry and surface energetics of wood. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 329(1-2):82-86.
[12] Welzbacher, C.R., Wehsener, J., Rapp, A.O. and Haller, P., 2008. Thermo-Mechanical Densification Combined with Thermal Modification of Norway Spruce (Picea abies Karst) in Industrial Scale-Dimensional Stability and Durability Aspects. Holz Roh Werkst, 66: 39–49.
[13] Varga, D. and Van der Zee, M.E., 2008. Influence of Steaming on Selected Wood Properties of Four Hardwood Species. Holz RohWerkst, 66 (1): 11–18.
[14] Edalat, H.R., Tabarsa, T., and Reisi, M., 2008. Densification of Paulownia wood by using of hot-press. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 23(2):136-148.
[15] Liu, S., 2008. A kinetic Model on Autocatalytic Reactions in Woody Biomass Hydrolysis, J. Biobased Mater. Bio., 2: 135–147.
[16] Lam, P.S., 2011. Steam Explosion of Biomass to Produce Durable Pellet, Ph.D. Dissertation, The University of British Columbia, Vancouver, Canada.
[17] Assor, C., Placet, V., Chabbert, B., Habrant, A., Lapierre, C., Pollet, B., and Perre, P., 2009. Concomitant Changes in Viscoelasticity Properties and Amorphous Polymers During the Hydrothermal Treatment of Hardwood and Softwood, J. Agric. Food. Chem, 57: 6830–6837.
[18] Biswas, A.K., Yang, W., and Blasiak, W., 2011. Steam Pretreatment of Salix to Upgrade Biomass Fuel for Wood Pellet Production, Fuel Process Technol., 92: 1711– 1717.
[19] Mitchell, P.H., 1988. Irreversible Property Changes of Small Loblolly Pine Specimens Heated in Air, Nitrogen, or Oxygen, Wood and Fiber Science, 20(3): 320–55.
[20] Boonstra, M. J., Rijsdijk, J. F., Sander, C., Kegel, E., Tjeerdsma, B., Militz, H., and Stevens, M., 2006. Microstructural and physical aspects of heat-treated wood: Part 2. Hardwoods. Maderas. Ciencia y tecnología, 8(3): 209-218.
[21] Mirzaei, G., Mohebby, B., & Tasooji, M., 2012. The effect of hydrothermal treatment on bond shear strength of beech wood. European Journal of Wood and Wood Products, 70(5): 705-709.
[22] Navi, P., and Girardet, F., 2000. Effects of thermo-hydro-mechanical treatment on the structure and properties of wood. Holzforschung, 54(3): 287-293.
[23] Navi, P., and Heger, F., 2004. Combined densification and thermo-hydro-mechanical processing of wood. MRS Bulletin, 29(5): 332-336.
[24] Boonstra, M.J., and Blomberg, J., 2007. Semi-isostatic densification of heat-treated Radiate pine. Wood Science Technology, 41(7): 607-617
[25] Hajihassani, R., Mohebbi, B. and Kazemi Najafi, S., 2020. The effect of hygro-thermo-mechanical modification on the applied properties of glulam made from poplar. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 11(2):241-253.
[26] 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.
[27] 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.
[28] Ebrahimi, G., 1997. strengths of wood and its elements analysis of wood-based composites panel warping. first Ed., Tehran University Publications, Tehran, 380 p. (In Persian).
[29] Rautkari, L., Laine, K., Kutnar, A., Medved, S. and Hughes, M., 2013. Hardness and density profile of surface densified and thermally modified Scots pine in relation to degree of densification. Journal of Materials Science, 48(6):2370-2375.