تأثیر اصلاح بخار گرمایی- مکانیکی بر خواص کاربردی گلولام ساخته‌شده از چوب صنوبر

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، بخش تحقیقات علوم چوب و فرآورده های آن

2 گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

چکیده

هدف از این تحقیق، بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی گلولام ساخته‌شده از چوب صنوبر (Populus deltoides) فشرده‌شده با فرایند ترکیبی بخار گرمایی- مکانیکی (ترکیبی از دو تکنیک تیمار بخار گرمایی و عملیات فشرده­سازی) بود. در این بررسی تیمار بخار گرمایی چوب صنوبر در دماهای 130، 150 و 170 درجه سانتی‌گراد و مدت زمان­های ماندگاری 20 و 40 دقیقه انجام شد. سپس تیمار فشرده‌سازی چوب صنوبر در دمای پرس 160 درجه سانتی‌گراد، زمان پرس 20 دقیقه و با دو ضریب فشردگی 40 و 60 درصد (جهت شعاعی) صورت پذیرفت. برای ساخت گلولام، از اتصال انگشتی و چسب پلی اورتان استفاده گردید. خواص فیزیکی و مکانیکی گلولام ساخته‌شده ازجمله جذب آب، واکشیدگی شعاعی و مماسی، جدا شدن لایه­ها، مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته و مقاومت برشی خط چسب موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که خواص فیزیکی و مکانیکی گلولام ساخته‌شده از چوب صنوبر تیمار شده با فرایند بخار گرمایی- مکانیکی افزایش می­یابد. بر اساس نتایج میزان جذب آب و واکشیدگی شعاعی گلولام ساخته‌شده از چوب­های تیمار شده با فرایند ترکیبی بخار گرمایی- مکانیکی افزایش می­یابد. همچنین فرایند ترکیبی بخار گرمایی- مکانیکی سبب کاهش میزان جدا شدن لایه­های گلولام پس از چرخه­های غوطه­وری- خشکاندن می­گردد. ویژگی­های مکانیکی گلولام­های ساخته‌شده ازجمله مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته خمشی در اثر تیمار ترکیبی بخار گرمایی- مکانیکی افزایش‌یافته؛ اما مقاومت برشی خط چسب گلولام­ها در اثر این تیمار کاهش می­یابد. لذا نتایج بیانگر بهبود برخی خواص فیزیکی و مکانیکی گلولام در اثر فرایند ترکیبی بخار گرمایی می­باشد.

کلیدواژه‌ها


[1] Andre, A., 2006. Fibres for Strengthening of Timber Structures, Research Report, Forest and Wood Product Research and Development Corporation, Australia, 3: 1–91.
[2] Yang, T.H., Wang, S.Y., Tsai, M.J., and Lin, C.Y., 2009. The Charring Depth and Charring rate of Glued Laminated Timber After a Standard Fire Exposure Test. Building and Environment, 44: 231–236.
[3] Smith, I., Foliente, G., Nguyen, M., and Syme, M., 2005. Capacities of Dowel-Type Fastener Joints in Australian Pine. Journal of Materials in Civil Engineering. ASCE, 17(6): 664–75.
[4] Liu, S., 2008. A kinetic Model on Autocatalytic Reactions in Woody Biomass Hydrolysis. Journal of Biobased Materials and Bioenergy., 2: 135–147.
[5] Garrote, G., Domínguez, H., and Parajó, J.C., 1999. Hydrothermal Processing of Lignocellulosic Materials, Holz als Roh- und Werkstoff, 57: 191–202.
[6] Lam, P.S., 2011. Steam Explosion of Biomass to Produce Durable Pellet, Ph.D. Dissertation, The University of British Columbia, Vancouver, Canada.
[7] 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. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 57: 6830–6837.
[8] Biswas, A.K., Yang, W., and Blasiak, W., 2011. Steam Pretreatment of Salix to Upgrade Biomass Fuel for Wood Pellet Production. Fuel Processing Technology., 92: 1711– 1717.
[9] 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.
[10] Stamm, A.J., 1964. Wood and Cellulose Science, New York: Ronald Press, p. 549.
[11] 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.
[12] Mohebby, B., Sharifnia-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, 353-360.
[13] Navi, P., and Heger, F., 2004. Combined Densification and Thermo-Hydro-Mechanical Processing of Wood, MRS Bull, 29: 332–336.
[14] 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.
[15] Khademi, L., and Mohebby B., 2011. Bioresistance of Poplar Wood Compressed by Combined Hydro-Thermo-Mechanical Wood Modification (CHTM): Soft-Rot and Brown-Rot. International Biodeterioration & Biodegradation , 65: 866-870.
[16] Ohnesorge, D., Richter, K., and Becker, G., 2010. Influence of Wood Properties and Bonding Parameters on Bond Durability of European Beech Glulams, Annals of Forest Science, 67 (6): 601.
[17] Standard Methods of Testing Small Clear Specimens of Timber. American Society for Testing of Materials, ASTM D 143-09, 2014.
[18] Standard Test Methods for Strength Properties of Adhesives Bond in Shear by Compression Loading. American Society for Testing of Materials, ASTM D 905-03, 2003.
[19] Timber Structures- Glued Laminated Timber -Test Methods for Determination of Physical and Mechanical Properties, 2: 15. ISO 8375. 2009.
[20] Blomberg, J., 2005. Elastic Strain at Semi-Isostatic Compression of Scots Pine (Pinus sylvestris). Journal of Wood Science., 51: 401–404.