تأثیر اصلاح ترکیبی گرمآبی-مکانیکی (CHTM) بر ویژگی‌های جذب رطوبت و ثبات ابعاد چوب فشرده‌‌شدۀ صنوبر

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموختۀ کارشناسی‌ارشد علوم و صنایع چوب و کاغذ, دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

2 دانشیار، گروه علوم چوب و کاغذ دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

3 دانشجوی دکتری فراورده‌های چندسازۀ چوب، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

چکیده

در این پژوهش، اثر دما، زمان ماندگاری و دمای پرس بر ویژگی­های دانسیته، برگشت ضخامت، جذب رطوبت و ثبات ابعاد چوب فشرده‌شدۀ صنوبر با روش تیمار ترکیبی گرمآبی-مکانیکی بررسی شد. ابتدا نمونه­ها در دماهای 120، 150 و 180 درجۀ سانتی­گراد و در زمان­های ماندگاری 0، 30 و 90 دقیقه تیمار گرمآبی شدند و سپس به مدت 20 دقیقه در پرس و تحت دماهای 160 و 180 درجۀ سانتی­گراد و با ضریب فشردگی 60 درصد در راستای شعاعی و با اعمال نیروی مکانیکی فشرده شدند. دانسیته، بازگشت فنری، جذب رطوبت و ثبات ابعاد نمونه­های تیمارشده اندازه­گیری و با نمونه­های تیمارنشده مقایسه شدند. نتایج نشان داد که دانسیتۀ­ نمونه­های تیمارشده بیش از نمونه­های تیمارنشده بود. بازگشت فنری با افزایش دمای تیمار گرمآبی کاهش یافت. افزایش دمای تیمار نیز میزان جذب رطوبت در نمونه­ها ­را کاهش داد. هرچند با افزایش میزان رطوبت نسبی، جذب رطوبت نمونه‌ها بیشتر شد، این افزایش در نمونه­های تیمارنشده بیش از نمونه­های تیمار‌شده بود. افزایش زمان ماندگاری تأثیر زیادی بر میزان جذب رطوبت نداشت، اما افزایش دمای پرس نیز سبب کاهش جذب رطوبت در تیمار­های مختلف شد. با افزایش دمای تیمار و دمای پرس واکشیدگی شعاعی به مقدار چشمگیری کاهش یافت؛ هرچند این کاهش چندان معنی­دار نبود. در کل نتایج این بررسی نشان داد که روش ابداعی تیمار ترکیبی گرمآبی -مکانیکی بر ویژگی‌های چوب فشرده‌شده اثرهای خوبی دارد و قابل اجراست. 
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Influences of Combined-Hydro-Thermo-Mechanical (CHTM) Modification on Moisture Absorption and Dimensional Stability of Poplar Wood

نویسندگان [English]

  • Peyman Fallah_Moghadam-Behambari 1
  • Behbood Mohebby 2
  • Hoori Sharifnia-Dizboni 3
1 M.Sc. Graduate Student in Wood and Paper Sciences, Tarbiat Modares University, Noor, I.R. Iran
2 Associate Professor, Department of Wood and Paper Sciences, Tarbiat Modares University, Noor, I.R. Iran
3 Ph.D. Student in Wood Composites, Tarbiat Modares University, Noor, I.R. Iran
چکیده [English]

In this research work, it was planned to study influences of hydrothermal treatment temperature, holding time and press temperature on wood density, spring back, moisture absorption as well as dimensional stability of combined-hydro-thermo-mechanically modified poplar wood. Wood blocks were treated hydrothermally at temperatures 120, 150 and 180°C for holding time of 0, 30 and 90 min. Afterwards, those blocks were compressed immediately in a press at temperatures 160 and 180°C for 20 min with a compression set of 60% in radial direction. Density, spring back, moisture absorption and dimensional stability of treated samples were determined and compared with the untreated ones. Results revealed that density was increased due to the treatment. Spring back was reduced by raise of hydrothermal treatment temperature. Moisture absorption was also decreased by treatment temperature. Although, any increase of relative humidity caused increase of moisture content in compressed wood, however it was less than that of untreated one. Any extended holding time had no significant effects on moisture absorption. There was also a reductive effect of press temperature on moisture contents. Radial swelling of treated samples was also reduced by gained treatment temperature. Press temperature also decreased the swelling; however, it was not as much as the treatment temperature. Generally, this research work indicated proper capability of this innovated combined-hydro-thermo-mechanical wood modification on properties of compressed wood to be used practically.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Combined-hydro-thermo-mechanical (CHTM) wood modification
  • moisture absorption
  • dimensional stability
  • poplar wood
 

References

[1]. Dwianto, W., Inoue, M., and Norimoto, M. (1997). Fixation of deformation of wood by heat treatment. Makuzai Gakkaishi, 43 (4): 303-309.

[2]. 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. Holzforschung, 52 (2): 211-216.

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

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

[5]. Navi, P., and Heger, F. (2004). Combined densification and thermo-hydro-mechanical processing of wood. MRS Bulletin, 29 (5): 332-336.

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

[7]. Garrote, G., Dominiguez, H., and Parajó, J.C. (1999). Hydrothermal processing of lignocellulosic materials. Holz als Roh- und Werkstoff, 57 (3): 191-202.

[8]. Bhuiyan, M.R.T., Hirai, N., and Sobue, N. (2002). Changes of crystallinity in wood cellulose by heat treatment under dried and moist conditions. Wood Science, 46: 431-436.

[9]. Dwianto, W., Morooka, T., and Norimoto, M. (2000). Compressive creep of wood under high temperature steam. Holzforschung, 55: 104-108.

[10]. Kubojima, Y., Ohtani, T., and Yoshikara, H. (2003). Effect of shear deflection on bending properties of compressed wood. Wood and Fiber Science, 36(2): 310-215.

[11]. 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, 52: 107-110.  

[12]. 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.

[13]. Welzbacher, C.R., Rapp, A.O., Hallel, P. and Wehsener, J. (2008). Biological and mechanical properties of densified and thermally modified Norway Spruce. In: The Second European Conference on Wood Modification. Oct 6-7th Göttingen, Germany: 20-27.

[14]. Mohebby, B., Sharifnia-Dizboni, H., and Kazemi-Najafi, S. (2009). Combined hydro-thermo-mechanical modification (CHTM) as an innovation in mechanical wood modification. The Fourth European Conference on Wood Modification, 27-29th April, Stockholm, Sewden: pp. 353-362.

[15]. Sharifnia-Dizboni, H., and Mohebby, B. (2008). Enhanced mechanical properties of poplar wood by a combined-hydro-thermo-mechanical (CHTM) modification. J. Society of Wood Science and Technology, 1 (1): 57-66.

[16]. Standard Test Methods for Specific Gravity of Wood and Wood-Based Materials Annual Book of ASTM Standard, ASTM D 2395-02, 2002.

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

[18]. Boonstra, M.J., and Blomberg, J. (2007). Semi-isostatic densification of heat-treated Radiate pine. Wood Science Technology, 41(7): 607-617.

[19]. Mirazei, G., Mohebby, B., and Tassoji, T. (2011). The effect of hydrothermal treatment on bond shear strength of beech wood. European Journal of Wood and Wood Products, 70 (5): 705-709.

[20]. Pizzi, A., and Mittal, K.L. 2003. Handbook of Adhesive Technology. 2nd Edition, Marcel Dekker, New York.