روند ترمووود

روند ترمووود
روند ترمووود

 

۱-تجهیزات ترموود:

 

در فرایند ترمووود و روند ترموود از آب ، بخار ودرجه حرارت بالا استفاده می شود .

روند ترمووود به عنوان ترکیبات تشکیل دهنده حاصل از تبخیر آب چوب خورنده است .
تجهیزات حرارتی در روند ترمووود از فولاد ضد زنگ ساخته شده است .

علاوه بر این درجه حرارت بالا نیاز به دمنده و رادیاتور و سایر دستگاه های ایمنی دارد .
برای تولید گرمای مورد نیاز درروند ترموود سیستم های گرمایشی روغن داغ می تواند مورد استفاده قرار گیرد که سوخت آن ها می تواند نفت گاز و سایر سوخت های زیستی باشد .

همچنین می توان از سیستم های الکتریکی گرمایش الکتریکی در فرآیند ترمود استفاده کرد که از این روش بسیار استفاده شده است .

علاوه بر این تجهیزات در فرآیند ترموو می بایست از یک مولد بخار برای تولید بخار استفاده نمود .

پس جهت روند ترمووود به یک مولد بخار نیز نیاز داریم .

گازهای تبخیر شده از چوب به روش هایی مانند سوزش پردازش می شوند .

در پروسه ترمووود هدف اصلی پردازش جلوگیری از تاثیرات تبخیر چوب بر محیط زیست و تحمیل آسیب بر روی آن است .
روند ترموود

 

۲-فاز ها

الف-خشک کردن :

 

خشک کردن وقت گیرترین مرحله از تمام مراحل تولیدچوب ترمو است. این فاز خشک کردن در دمای بالا نیز نامیده می شود.

در طول این مرحله، رطوبتی که در چوب است تا نزدیک به صفر درجه کاهش می یابد.

این مرحله قبل از مرحله عملیات حرارتی آغاز می شود. طول مدت فاز خشک شدن بستگی به رطوبت اولیه چوب،

و ضخامت چوب دارد. مواد خام می تواند چوب سبز یا خشک باشند.
خشک کردن موفق به منظور جلوگیری از ممیزی داخلی مهم است.

از آنجا که چوب در دماهای بالا الاستیک می شود،

در نتیجه مقاومت آن در برابر تغییر شکل در روند ترموود بهتر از خشک کردن در کوره های سنتی است.

ب-حرارت درمانی:

 

در روند ترمووود, عملیات حرارتی در یک محفظه بسته انجام می شود که در آن درجه حرارت به ۱۸۵-۲۱۵ درجه سانتیگراد(بسته به سطح پردازش ) افزایش می یابد .

در روند ترمووود مرحله عملیات حرارتی بلافاصله پس از مرحله خشک شدن در دمای بالا شروع می شود.

در این فرایند مرحله ی حرارت درمانی از بخار به عنوان محافظ استفاده می شود گاز محافظ از سوزش چوب جلوگیری می کند همچنین بر روی تغیییرات شیمایی در حال وقوع در چوب تاثیر می گذارد . مرحله عملیات حرارتی ۲-۳ ساعت طول می کشد.

 

ج-تهویه :

در روند ترمووود پس از عملیات حرارتی عملیات تهویه شروع خواهد شد .

 

پس از عملیات حرارتی دمای چوب باید تحت کنترل خاصی پایین بیاید.

در این مرحله باید به دلیل اختلاف دمای بسیار مابین چوب و هوای بیرون بسیار دقت نمود .

زیرا رطوبت چوب باید مقداری کنترل شده باشد .

مقدار رطوبت نهایی چوب در فرآیند ترمو تاثیر قابل توجهی بر کاربرد نهایی چوب نما دارد .

پس از تهویه رطوبت نهایی باید ۵ الی ۷ درصد باشد .

عملیات تهویه در مراحل ترمو وود بسته به درجه ی مرحله ی حرارت درمان و نوع چوب ۵ الی ۱۵ ساعت ب طول می انجامد .

روند ترمووود

 

۳-انرژی :

انرژی عمدتا برای خشک کردن چوب مورد نیاز است .

 

اصولا ۸۰ درصد از انرژی حرارتی در فرایند ترمود برای خشک کردن چوب استفاده می شود .

تقاضای کل انرژی تنها ۲۵ درصد بالاتر از فرایند خشک کردن چوب معمولی است .

نیاز و استفاده از برق در روند ترمو دقیقا به همان میزانی است که برای خشک کردن چوب معمولی به کار می رود .
روند ترمووود –

 

۴-مسائل محیط زیستی :

 

از آنجایی که در فرآیند ترمووود و روند ترمووود هیچ ماده شیمیایی به کار برده نمی شود و فقط از آب و بخار آب استفاده می شود .

پس هیچ خطری برای محیط زیست در بر ندارد .

فرآیندی که در تکنولوژی ترمووود باید خوب پردازش گردد مواد استخراجی از داخل چوب است که برای مثال جهت جلوگیری از مزاحمت بوی بد آن ها را می سوزانند .

 

مقدار غیر قابل توجهی از آب و زباله در روند ترمووود تولید می شود .

 

زباله شامل جامدات می شود که در نهایت در حوضچه ای ته نشین شده و از آب جداسازی می شود .

روند ترمووود –

 

۵-خواص ترموود

 

تمام خواص ترمووود در تکنولوژی ترمووود بدست آمده همگی حاصل آزمایشاتی است که در این چند سال بر روی عملیات حرارتی در فرآیند ترمو وود انجام گرفته است .

این خواص را باید به عنوان یک راهنمای اصولی برای تفاوت میان قطعات چوبی به کار برد .

این خواص بر پایه ی اطلاعات کنونی می باشد .

آزمایش های بیشتردر روند ترمود به منظور تایید نتایج آزمون های قبلی و همچنین جمع آوری یک پایگاه داده آماری در مورد مهم ترین خواص ترمووود به طور مداوم در جریان است .
بسیاری ار آزمایشات انجام شده در فرایند ترموود بر روی سوزنی برگان (کاج و صنوبر)هستند ،

اما برخی از این آزمایشات بر روی پهن برگان نیز انجام شده است .

تفاوت مابین صنوبر و کاج بسیار زیاد نیست تفاوت بدیهی که در بین آن ها وجود دارد چگالی و نوع گره آن ها می باشد .
روند ترمووود –

 

۶-تغییرات شیمیایی

 

دانشگاه تکنولوژی هلسینکی در طی سال های ۱۹۹۸ تا ۲۰۰۱ چندین مقاله در مورد مکانیزم واکنش پس از اصلاح چوب در مسیر ترمووود و پس از  ارائه داده است .

علاوه بر این ریستو از دانشگاه یوسکوله یک پایان نامه با مضمون تغییرات شیمیایی در روند ترموود چوب در مورد حرارت چوب در دمای ۱۵۰-۲۶۰ درجه ی سانتیگراد ارائه داده است .
درک تغییرات متععد چوب در طی روند ترمووود نیازمند دانش پایه ی خوبی است که بتواند خواص فیزیکی ،

تغییرات و ساختار ان را به خوبی تجزیه و تحلیل نماید .
مواد اصلی چوب (سلولز ،همی سلولز،لینگنین و)از را های مختلف در اثر حرارت کاهش می یابد .

 

در دما های بالاتر کاهش لینگنین و سلولز از همی سلولز آهسته تر است .

 

این ترکیبات از چوب طی فرآیند حرارتی در فرآیند ترمووود تبخیر می شوند .

فرآیند ترمووود –

 

۷-کربو هیدرات ها :

 

سلولز و همی سلولز که ساختار اصلی چوب را تشکیل می دهند جز کربو هیدرات ها هستند .

۴۰ الی ۵۰ درصد چوب را سلولز و ۲۵ الی ۳۵ درصد چوب را همی سلولز تشکیل میدهد .

همی سلولز یک زنجیره ی طولانی (۵۰۰۰-۱۰۰۰۰DP)از واحد گلوکز است ولی,

سلولز زنجیره ی کوتاهتر (۱۵۰-۲۰۰DP)از مونو ساکارید هاست .

 

ترکیبات و محتویات همی سلولزی یک گونه ی چوب با گونه ای دیگر متفاوت است .

 

طی عملیات حرارتی در ترموود هر دو گروه دچار تغییرات می شوند اما اکثر تغییرات در همی سلولز با اکسیژن بالا رخ می دهد .
قطعات سلولز و بی دی گلیکوپیرانوس ها توسط باند های گلی کسید پیوند می خورد .

زنجیره ی سلولز نیز پیوند بین گرو ه های هیدروکسیل پیوند می خورد .

در دماهای زیر ۳۰۰ درجه سانتیگراد، درجه پلیمریزاسیون در تجزیه سلولز کاهش یافته و؛ آب حذف شده است.

و رادیکال های آزاد، کربونیل، کربوکسیل و گروه هیدروپراکسید، و همچنین مونوکسید کربن، دی اکسید کربن و زغال چوب راکتیو، تولید می شود .
اجزای همی سلولز شامل دی گلوکز ،دی مانوز،دی گالاکتوز،دی گزیلوز،ال الابینوز و مقدار کمی ال رامنوز،اسید متیل ،دی گلوکورونیک و دی گالاکترونیک اسید است .

آن ها با باند های (۱—۴) و (۱— ۶) به هم پیوسته اند.در چوب گرم، اسید استیک از همی سلولز استیله با هیدرولیز تشکیل شده است.

اسید آزاد به عنوان یک کاتالیزور در هیدرولیز همی سلولزها به قندهای محلول است.

علاوه بر این، اسید استیک تشکیل شده از depolymerises microfibrils در منطقه بی نظم سلولز است .

اسید هیدرولیزها با پیوستن ب واحد گلوکز باعث شکسته شدن سلولز شده و زنجیره را کوتا هتر می کنند .
پس از عملیات حرارتی در روند ترمووود چوب حاوی مقدار قابل ملاحظه ی کمیی از همی سلولز است .

این یکی از نتایج قابل ملاحظه عملیات حرارتی در پروسه ترمووود است .

 

یکی دیگر از نتایج روند ترمووود جلوگیری از به وجود آمدن قارچ در ترموود می باشد .

 

با کم شدن همی سلولز غلظت گروه های هیدروکسیل در فرایند ترموود کاهش یافته و در نتیجه جذب اب کاهش می یابد .

و با وجود این ثبات ابعادی چوب به جای خود باقی ست .
در روند ترمووود دمای مورد نیاز برای تجزیه ی همی سلولز حدودا ۲۰۰ الی ۲۶۰ درجه ی سانتیگراد و دمای مورد نیاز برای تجزیه ی سلولز ۲۴۰ الی ۳۵۰ درجه ی سانتیگراد می باشد .

از آن جایی ک مقدار همی سلولز در گونه های جنگلی بالاتر از ی تکه چوب نرم است ،

پس تجزیه ی آن در پهن برگان نسبت به سوزنی برگان آسان تر است .

با این حال شکستن زنجیره ی همی سلولز در فرایند ترمو به اندازه ی شکستن زنجیره ی سلولز از قدرت چوب نمی کاهد .

در عوض شکستن زنجیره ی همی سلولز و همچنین مقاومت را بهبود می بخشد .

همچنین مقدار تنش در چوب و انعطاف پذیری آن در روند ترمووود کاهش می یابد .

روند ترموود –

 

۸-لیگنین:

 

لینگین سلول های چوب را با هم نگه می دارد .سلول های تاریک چوب وسط تیغه ها غالبا از جنس لینگین است.

آن ها را همچنین در دیواره های اولیه و ثانویه نیز می توان پیدا نمود .

سوزنی برگان از ۲۵ الی ۳۰ درصد لینگین و پهن برگان از از ۲۰ الی ۲۵ درصد لیگنین تشکیل شده اند .

ساختار شیمیایی لیگنین هنوز دقیقا شناخته شده نیست ، اما پیش سازه های آن شناخته شده است .

لیگنین از واحد های فنیل پروپان ک معمولا با باند های کربن کربن پیوند خورده است تشکیل شده است .

سوزنی برگان عمدتاشامل گوایاسیل فنیل پروپان و پهن برگان نیز شامل مقداری گوایاسیل فنیل پروپان و سایرینگیل می باشند . هر دو نیز شامل مقداری هیدروکسیل فنیل پروپان هستند .

در طول عملیات حرارتی در روند ترمو وود پیوند های مابین فنیل پروپان شکسته می شود .

 

شکسته شدن پیوندهای گوایاسیل نسبت به سایرینگل آسان تر می باشد .

واکنش حرارتی برای زنجیره ی جانبی آلیلیک از پیوند اتر آلکل آریر شایع تر است .

بعد از آوتوهیدرولیز رخ می دهد و باعث افزایش واکنش های کندانسه خواهد شد .

محصولات واکنش تراکمی شامل گروه های بی کتون و گرو های کربوکسیلیک اسید کونژوگه می باشد .
در میان تمام ترکیبات چوب لینگنین بالاترین توانایی مقاومت در برابر حرارت در روند ترموود را دارد .

توده ی لیگنین زمانی شروع ب تغییر می کند که دما بیش از ۲۰۰ درجه ی سانتی گراد باشد زمانی که پیوند های اتر و بی آریل شروع به شکستن می کند .

درجه حرارت بالا محتوای متوکسی لیگنین را کاهش می دهد و برخی از گره های غیر تغلیظ شده لینگنین را به دیفنیلمتان تبدیل می کند .

بر این اساس این نوع واکنش معمولی ترین واکنش در دمای ۱۲۰ تا ۲۲۰ درجه ی سانتیگراد می باشد .

این واکنش اثر قابل توجهی بر لینگنین در عملیات حرارتی در فرایند ترمو وود می گذارد همانند رنگ آن واکنش و انحلال آن .

روند ترمووود –

 

۹-مواد استخراجی

 

چوب حاوی مقادیری از ترکیبات مولکول های کوچک است .

مواد استخراجی کمتر از ۵ درصد چوب را تشکیل میدهند .

مواد استخراجی از طبیعت هتروژن در گونه های مختلف چوب، و تعدادی از ترکیبات بسیار بالا است.

مواد استخراجی از اجزای ساختاری در چوب نیست، و بسیاری از ترکیبات در طول عملیات حرارتی در روش ترمو به راحتی تبخیر می شوند .

روش ترمووود