Thermowood چوب ترموود چیست

ترمووود – thermowood

ترمووود از ترکیب دو کلمه لاتین  ترمو – وود تشکیل شده وود به معنای چوب و ترمو به معنای حرارت دیده شده میباشد

در ایران نیز به همین نام ها میتوانیم این محصول را جستجو کنیم ( چوب ترمو , ترمووود , ترمو چوب , چوب حرارت دیده و thermowood )

رسم زغال کردن سطح چوب برای مقاوم‌ تر کردن آن در برابر رطوب  به مصر باستان برمی‌گردد  سطح زغال شده یک لایه محافظ تشکیل می‌دهد که مقاومت بیولوژیکی چوب را بهبود می‌بخشد  در فنلاند از این روش برای محافظت از بخش‌ های زیرزمینی تیرهای کاه و تیرک‌ های حصار در برابر رطوبت خاک استفاده می‌شد  می‌توان گفت که زغال کردن سطح چوب روی آتش باز اولین قدم به سوی اصلاح حرارتی چوب بود  اصلاح حرارتی چوب در کوره برای اولین بار در اوایل قرن بیستم به صورت علمی مورد مطالعه قرار گرفت   هدف این بود که بدانیم چگونه اصلاح حرارتی علاوه بر افزایش مقاومت چوب در برابر رطوبت کیفیت آن را بهبود می ‌بخشد و کاربرد های مناسب برای چوب فرآوری شده را شناسایی کنیم. یکی از زمینه‌های تحقیقاتی  استفاده از چوب اصلاح حرارتی شده در صنعت هوانوردی بود  تا دهه 1980  تحقیقات در مورد اصلاح حرارتی عمدتاً در آلمان و ایالات متحده انجام می‌شد  اولین مرکز اصلاح حرارتی تجاری در اوایل دهه 1980 در آلمان تأسیس شد  اما عملیات به مقیاس صنعتی نرسید.

در دهه  ۱۹۹۰   فنلاند ، فرانسه و هلند در تحقیقات مربوط به اصلاح حرارتی چوب پیشرو بودند. در سال   ۱۹۹۳  زمانی که VTT با همکاری شرکت‌های صنایع چوب ، فرآیند Thermowood را در مقیاس صنعتی برای بهبود خواص چوب با گرما توسعه داد ، پیشرفت بزرگی در این  زمینه حاصل شد. امروزه  Thermowood یک برند بین‌المللی است  و حجم تولید آن به طور پیوسته در حال افزایش است  چوب اصلاح ‌شده حرارتی تولید شده با استفاده از فرآیند Thermowood در سراسر جهان ، در کشورهایی مانند فنلاند ، سوئد ، لهستان، پرتغال ، بلژیک ، ترکیه ، ژاپن ، کانادا و ایران تولید می‌شود

هیچ ماده شیمیایی در تولید محصولات Thermowood استفاده نمی‌شود . تمام مواد اولیه از منابع معتبر تهیه می‌شوند . روش تولید نتیجه کار گسترده توسعه است و بر اساس اصلاح کنترل‌ شده چوب با گرما ، بخار و آب می‌باشد . مراحل اصلاح شامل خشک کردن در دمای بالا ، اصلاح و خنک‌ سازی حرارتی و رطوبت ‌دهی است . این فرآیند منجر به تغییرات فیزیکی و شیمیایی دائمی در چوب می‌شود. خواص جدید حتی زمانی که چوب با روش‌هایی مانند اره یا رنده کردن پردازش می‌شود  بدون تغییر باقی می‌مانند. این امر در مورد رنگ محصول (رنگ‌آمیزی کامل) نیز صدق می‌کند.

دو دسته ترمووود وجود دارد: ترمو-S و ترمو-D

محصولات ترمووود از چندین جهت  با چوب استاندارد یا خام  متفاوت هستند، به عنوان مثال:

• کاهش تورم و انقباض ناشی از رطوبت
• افزایش پایداری ابعادی
• دوام بیولوژیکی  بهتر
• رنگ تیره‌تر (رنگ‌آمیزی کامل)
• بدون رزین
• رسانایی حرارتی کمتر

اصلاح حرارتی چوب در تأسیسات صنعتی انجام می‌شود . فرآیند Thermowood برای چوب‌های سخت و نرم مناسب است و همیشه برای گونه ‌های چوبی مورد استفاده به عنوان ماده اولیه بهینه می‌شود . در شروع فرآیند ، چوب به دسته‌ های ضخیم تبدیل می‌شود که به کوره منتقل می‌شوند . در طول اصلاح حرارتی ، چوب توسط بخار محافظت می‌شود که بر تغییرات دائمی که در چوب رخ می‌دهد نیز تأثیر می‌گذارد.

فرآیند Thermowood را می‌توان به سه مرحله اصلی تقسیم کرد:

مرحله  1 : خشک کردن با دمای بالا

کوره به سرعت تا 100 درجه سانتیگراد گرم می‌شود . پس از این ، دما به تدریج تا سطح  مورد نظر افزایش می‌یابد . در طول این فرآیند، چوب خشک می‌شود و رطوبت آن به صفر کاهش می‌یابد.

مرحله 2 : اصلاح حرارتی

پس از خشک شدن با دمای بالا ، کوره در دمای ثابتی نگه داشته می‌شود و اصلاح  واقعی انجام می‌شود.

مرحله  ۳ : خنک‌سازی / تهویه

در طول آخرین مرحله ، دمای کوره با سیستم اسپری آب کاهش می‌یابد . هنگامی که دما به اندازه کافی پایین باشد ، رطوبت چوب  با استفاده از آب  و  بخار افزایش  می‌یابد تا قابلیت ماشین کاری و پایداری ابعادی آن بهبود یابد. پس از مرحله خنک‌سازی ، رطوبت محصولات Thermowood بین ۴ تا ۷ درصد است.

مدت زمان فرآیند Thermowood به کلاس محصول (Thermo-S یا Thermo-D)، گونه چوب و رطوبت و ابعاد مواد اولیه بستگی دارد. محصول در طول فرآیند ، زمانی که گرما خواص شیمیایی آن را تغییر می‌دهد ، رنگ قهوه‌ای خود را به دست می‌آورد . در طول اصلاح حرارتی، چوب‌های نرم رزین و سایر ترکیبات آلی ترشح می‌کنند. مواد استخراجی نیز از چوب‌های سخت حذف می‌شوند . از یک سیستم کنترل ویژه برای تنظیم دما استفاده می‌شود تا از ترک خوردن چوب جلوگیری شود . تنظیمات مختلفی برای گونه‌های مختلف چوب و ابعاد چوب استفاده می‌شود .

چوب ‌های اره شده منتخب به عنوان ماده اولیه استفاده می‌شوند . از چوب نرم شمال اروپا ، چوب درون چوب استفاده می‌شود. کیفیت مواد اولیه در طول فرآیند تولید کنترل می‌شود . انتخاب مواد اولیه مناسب برای دستیابی به یک محصول با کیفیت بالا ضروری است. در اصل ، اصلاح حرارتی می‌تواند برای گونه‌های مختلف چوب استفاده شود، اما خواص مواد اولیه تأثیر زیادی بر نتیجه نهایی دارد. تحقیقات بیشتری به طور مداوم در مورد چوب اصلاح شده حرارتی انجام می‌شود و با در دسترس قرار گرفتن نتایج ، گونه‌های بیشتری به مجموعه Thermowood معرفی خواهند شد. دستورالعمل‌های فرآیند جدا گانه‌ای برای هر گونه چوب تهیه شده است و اصلاح حرارتی مطابق با این دستورالعمل‌ها انجام می‌شود.

ابعاد اسمی معمول چوب مورد استفاده برای ساخت محصولات Thermowood ارائه شده است  . طول چوب نرم معمولاً بین 2.7 تا 5.7 متر و برای چوب سخت بین 1.8 تا 4.2 متر است. ابعاد و طول‌های دیگر با سفارش ویژه در دسترس هستند.

اجزای اصلی چوب عبارتند از سلولز (40-50٪)،  همی سلولزها (25-35٪) و لیگنین (25-30٪ در چوب‌های نرم و 20-25٪ در چوب‌های سخت) . علاوه بر این ، چوب حاوی مواد استخراجی (حدود 5٪) است.

کربوهیدرات‌ها

سلولز و همی سلولزها کربوهیدرات‌هایی هستند که اجزای ساختاری چوب هستند . سلولز یک زنجیره بلند (DP 5000-10000) است که از واحدهای گلوکز تشکیل شده است، در حالی که همی سلولزها زنجیره‌های کوتاه‌تری هستند (DP 150-200) که از مونوساکاریدهای مختلف تشکیل شده‌اند . ترکیب و مقدار همی سلولزها از یک گونه چوبی به گونه دیگر متفاوت است. در حالی که هر دو گروه در طول اصلاح حرارتی دچار تغییراتی می‌شوند ، اکثر تغییرات در همی سلولزهایی با محتوای اکسیژن بالا رخ می‌دهد.

اجزای سلولز، b-D-گلیکوپیرانوها ، توسط پیوندهای گلیکوزیدی به هم متصل می‌شوند. زنجیره ‌های سلولز توسط پیوند هایی بین گروه‌های هیدروکسیل به هم متصل می‌شوند . در دماهای زیر 300 درجه سانتیگراد ، درجه پلیمریزاسیون در طول تجزیه سلولز کاهش می‌یابد، آب حذف می‌شود و رادیکال‌های آزاد ، گروه‌های کربونیل ، کربوکسیل و هیدروپراکسید ، مونوکسید کربن ، دی اکسید کربن و زغال چوب واکنش‌پذیر تولید می‌شوند .

اجزای همی‌سلولز شامل D-گلوکز ، D-مانوز ، D-گالاکتوز ، D-زایلوز و L-آرابینوز ، همراه با L-رامنوز ، 4-O-متیل-D-گلوکورونیک اسید و D-گالاکتورونیک اسید در مقادیر کمتر است .

با گرم شدن چوب ، اسید استیک از همی‌سلولزهای استیله شده توسط هیدرولیز تشکیل می‌شود . اسید آزاد شده به عنوان کاتالیزور در هیدرولیز همی‌سلولزها به قندهای محلول عمل می‌کند . علاوه بر این ، اسید استیک میکروفیبریل ‌های سلولز را در ناحیه آمورف دپلیمریزه می‌کند . اسید پیوندهای متصل کننده واحد های گلوکز را به هم هیدرولیز می‌کند و سلولز را به زنجیره ‌های کوتاه‌ تر می‌شکند.

پس از اصلاح حرارتی ، محتوای همی ‌سلولز چوب به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد . در نتیجه ، مقدار ماده‌ای که قارچ ‌های ساپروتروفیک می‌توانند تجزیه کنند به طور قابل توجهی کمتر است ،  که به مقاومت بهبود یافته چوب اصلاح شده حرارتی در برابر پوسیدگی قارچی در مقایسه با چوب استاندارد کمک می‌کند. با تجزیه همی‌سلولزها ، غلظت گروه‌های هیدروکسیل جاذب آب کاهش می‌یابد و پایداری ابعادی چوب اصلاح شده حرارتی در مقایسه با چوب تصفیه نشده بهبود می‌یابد.

دمای تجزیه همی‌سلولزها 200 تا 260 درجه سانتیگراد و دمای مربوطه برای سلولز 240 تا 350 درجه سانتیگراد است. از آنجایی که گونه‌های چوب سخت حاوی همی‌سلولز بیشتری نسبت به چوب‌های نرم هستند، تجزیه در آنها راحت‌تر اتفاق می‌افتد. با این حال، شکستن زنجیره ‌های همی‌سلولز تأثیر کمتری بر استحکام چوب نسبت به تخریب زنجیره‌های سلولزی دارد. در عوض، این امر باعث می‌شود چوب راحت‌تر فشرده شود و ایجاد تنش در آن کاهش یابد و در نتیجه پایدارتر شود.

لیگنین :

لیگنین سلول‌های چوب را در کنار هم نگه می‌دارد . ماده تاریک موجود در لایه‌های میانی سلول‌های چوب عمدتاً از لیگنین تشکیل شده است . همچنین در دیواره‌های سلولی اولیه و ثانویه یافت می‌شود . در حالی که ساختار شیمیایی دقیق لیگنین هنوز مشخص نشده است ، پیش ‌سازهای آن برای دهه‌ها شناخته شده‌اند . لیگنین در درجه اول از واحدهای فنیل پروپان تشکیل شده است که معمولاً توسط پیوندهای اتر و کربن-کربن به هم متصل می‌شوند (DP 10-50) . چوب‌های نرم عمدتاً حاوی واحدهای گایاسیل از فنیل پروپان هستند، در حالی که چوب‌های سخت حاوی واحدهای گایاسیل و سیرینجیل فنیل پروپان به مقدار تقریباً مساوی هستند . هر دو همچنین حاوی مقادیر کمی از p-هیدروکسیل فنیل پروپان هستند.

در طول اصلاح حرارتی، پیوندهای بین واحدهای فنیل پروپان تا حدی شکسته می‌شوند. پیوندهای آریل اتر بین واحدهای سیرینجیل راحت‌تر از پیوندهای بین واحدهای گایاسیل شکسته می‌شوند. واکنش‌های ترموشیمیایی در زنجیره‌های جانبی آلیلی بیشتر از پیوندهای آریل-آلکیل-اتر رخ می‌دهند. هرچه زمان خودهیدرولیز طولانی‌تر باشد، واکنش‌های تراکمی بیشتری رخ می‌دهد. محصولات واکنش تراکمی شامل گروه‌های بتا-کتون و گروه‌های کربوکسیلیک اسید مزدوج هستند.

از بین تمام اجزای چوب ، لیگنین  بهترین ماده در برابر حرارت است .

جرم آن فقط در دماهای بالاتر از 200 درجه سانتیگراد شروع به کاهش می‌کند ، زمانی که پیوندهای بتا-آریل اتر شروع به شکستن می‌کنند. در دماهای بالا، محتوای متوکسی لیگنین کاهش می‌یابد و برخی از واحدهای غیر متراکم آن به واحدهای شبیه دی‌فنیل‌متان تبدیل می‌شوند. بر این اساس، تراکم نوع دی‌فنیل‌متان رایج ‌ترین واکنش در محدوده دمایی 120 تا 220 درجه سانتیگراد است.  در طول اصلاح حرارتی ، این واکنش تأثیر قابل توجهی بر خواص لیگنین، مانند رنگ، واکنش‌پذیری و انحلال آن دارد.

مواد استخراجی

چوب حاوی مقادیر کمی از اجزای مولکولی کوچک، مواد استخراجی، شامل ترپن‌ها، چربی‌ها، موم ‌ها و فنول‌ها است . مواد استخراجی از گونه‌های مختلف چوب ماهیت نا همگن دارند و تعداد ترکیبات آنها بسیار زیاد است . مواد استخراجی اجزای ساختاری چوب نیستند و بیشتر ترکیبات آنها به راحتی در طول اصلاح حرارتی تبخیر می‌شوند.

سمیت ترمووود:

سمیت زیست ‌محیطی شیرابه ‌های صنوبر اصلاح‌ شده حرارتی در CTBA  (پروژه اتحادیه اروپا:  ارتقاء گونه‌های چوبی بی ‌دوام با عملیات حرارتی پیرولیز مناسب ، ۱۹۹۸ ) آزمایش شده است . این آزمایش ‌ها بر روی شیرابه ‌های به ‌دست ‌آمده  پس از آزمایش EN 84 انجام شد . این آزمایش برای ارزیابی تثبیت زیست‌کش‌ها در سلول‌های چوب اعمال می‌شود. نمونه‌های کوچک با آب شسته شدند و سپس آب مطابق با NF-EN ISO 506341 با دافنیا مگنا (یک صدف کوچک آب شیرین) آزمایش شد و آزمایش‌های ریز سمیت بر روی باکتری‌های شب ‌تاب دریایی انجام شد . نتایج آزمایش نشان داد که شیرابه ‌ها حاوی موادی نیستند که برای دافنیا مگنا سمی باشند و برای باکتری ‌ها بی‌ضرر هستند.

ترمووود همچنین به عنوان یک ماده جایگزین استخوان آزمایش شده است (VTT و کلینیک جراحی در بیمارستان دانشگاه در تورکو). آزمایش‌های اولیه نتایج  امیدوارکننده‌ ای به همراه داشت : چوب توس ترمووود (Thermowood) خواصی مشابه استخوان دارد . ترمووود استریل است و هیچ ماده سمی در آن شناسایی نشده است.

مقدار pH ترمووود

در طول اصلاح حرارتی ، مقدار pH چوب کاهش می‌یابد و باعث می‌شود محصولات اصلاح ‌شده حرارتی به طور قابل توجهی اسیدی ‌تر از چوب استاندارد باشند . مقدار pH محصول ترمووود (Thermowood) حدود 4  است ، در حالی که مقدار Ph  یک محصول استاندارد مربوطه بین  4.5 تا 5 است. در مقایسه مقادیر  pH، باید توجه داشت که کاهش 0.3  واحد در مقدار pH به دو برابر شدن مقدار اسید (مقیاس لگاریتمی) منجر می‌شود . اسیدیته بر عملیات سطحی تأثیر می‌گذارد زیرا ممکن است از چسبیدن برخی از عوامل عملیات سطحی به سطح چوب جلوگیری کند . همچنین ممکن است بر خوردگی بست‌های فلزی تأثیر بگذارد . به همین دلیل  ، بست‌های فلزی مورد استفاده با چوب اصلاح ‌شده حرارتی باید از جنس مقاوم در برابر اسید یا فولاد ضد زنگ باشند .

کیفیت فرآیند و محصولات Thermowood توسط یک مرکز بازرسی خارجی و معتبر نظارت می‌شود . این مرکز، سیستم کنترل کیفیت کارخانه تولید Thermowood را تأیید می‌کند.

کارخانه تولید مسئول کنترل کیفیت و تضمین عوامل زیر است:

شرحی از سیستم کنترل کیفیت داخلی تهیه شده است، شامل اطلاعات مربوط به نمودار عملیاتی کارخانه، فرآیند تولید، تجهیزات، رسیدگی به انحرافات و بازرسی‌های محصول

• افراد مسئول تولید و معاونان آنها منصوب شده‌اند
• افراد مسئول کنترل کیفیت و معاونان آنها منصوب شده‌اند
• محل تولید و تجهیزات مطابق با الزامات هستند
• اقدامات مربوط به سرویس و نگهداری تجهیزات مطابق با الزامات هستند
• تمام جنبه‌های دستگاه‌های موجود در محل آزمایش و کالیبراسیون آنها مطابق با الزامات هستند
• اسناد تولید و کنترل کیفیت مطابق با الزامات تهیه و بایگانی می‌شوند

کارخانه تولیدی باید حداقل سالی یک بار مورد ممیزی قرار گیرد تا اطمینان حاصل شود که اقدامات کنترل کیفیت با الزامات مطابقت دارند.
محصولات نهایی سالی یک بار توسط یک آزمایشگاه تست خارجی مورد تایید آزمایش می‌شوند.

قطعاتی که باید آزمایش شوند توسط نماینده حسابرس انتخاب می‌شوند.

• در طول کنترل کیفیت، خواص زیر بررسی می‌شوند:
• سطح رطوبت
• ترک‌های سطحی و داخلی
• رنگ
• پارامترهای فرآیند

مواد اولیه

مواد اولیه دارای گواهینامه برای ساخت محصولات Thermowood استفاده می‌شوند.

PEFC، FSC و OLB سیستم‌های صدور گواهینامه مورد استفاده برای محصولات هستند.

فرآیند تولید

محصولات Thermowood محصولات چوبی طبیعی  و بدون مواد شیمیایی هستند.

استفاده و بازیافت

محصولات جانبی تولید شده در طول فرآیند تولید می‌توانند برای تولید انرژی استفاده شوند یا به عنوان ماده اولیه برای مواد کامپوزیت  بازیافت شوند.

چرخه عمر:

محصولات Thermowood عمر طولانی دارند و لزوماً نیازی به نگهداری ندارند . این عوامل تأثیر زیست ‌محیطی محصولات Thermowood را در طول استفاده کاهش می‌دهند . هنگامی که به پایان عمر مفید خود می‌رسند ، محصولات چوبی اصلاح‌ شده با حرارت را می‌توان به روشی مشابه سایر چوب‌ ها استفاده کرد.

فرآیند Thermowood معمولاً چوب‌های اره شده‌ی نا هموار تولید می‌کند که سپس به محصولات نهایی تبدیل می‌شوند. دسته‌های اصلی محصولات شامل روکش داخلی و خارجی ، محصولات ساختمانی  باغ  و محصولات صنعت نجاری است.

تأثیر اصلاح حرارتی بر ابعاد چوب

اصلاح حرارتی به طور قابل توجهی رطوبت چوب را کاهش می‌دهد  انقباض ناشی از این امر، ابعاد اسمی چوب را کاهش می‌دهد.

به عنوان مثال ،  محصولات Thermowood با ابعاد اسمی ۲۵x۱۲۵ در واقع حدود ۳٪ کوچکتر (۲۴x۱۲۱) هستند . علاوه بر این ، انحراف از -۲ تا +۴ میلی‌متر در عرض و -۱ تا +۳ میلی‌متر در ضخامت چوب Thermowood مجاز است . درجه خاصی از گودی نیز در طول اصلاح حرارتی مجاز است .

عوامل ذکر شده در بالا باید در انتخاب ماده اولیه برای اصلاح حرارتی در نظر گرفته شوند . یک پنل Thermowood همچنین به طور قابل توجهی نازک‌تر از ماده اولیه مورد استفاده برای تولید آن است . ضخامت محصول همچنین به این  بستگی دارد که آیا تمام نواحی پشت آن رنده شده است یا خیر.

محصولات تخته پروفیل

ترمووود برای تولید طیف گسترده ‌ای از مواد روکش داخلی و خارجی ، تزئینات ، تخته ‌های عرشه و تخته‌های مخصوص نیمکت‌های سونا استفاده می‌شود . در حالی که این محصولات معمولاً رنده می‌شوند ، محصولاتی با سطح برس خورده ، اره شده ریز یا زبر ریز نیز موجود است . محصولاتی با عملیات سطحی صنعتی نیز موجود است.

تخته‌های پروفیل ترمووود ممکن است شیارهایی در پشت نداشته باشند

زیرا به دلیل پایداری ابعادی خوب مواد ، وجود شیارها ضروری نیست شیار یا همان DECK.

تولیدکنندگان ترمووود همچنین طیف گسترده‌ای از محصولات خود را ارائه می‌دهند و اطلاعات دقیق در مورد پروفیل ‌ها، ابعاد ، انواع سطح و عملیات سطحی در دستورالعمل‌های سازنده موجود است .

علامت CE

مشابه چوب استاندارد ، چوب اصلاح ‌شده حرارتی معمولاً علامت CE  ندارد . با این حال ، پانل‌های چوبی و محصولات روکش فلزی که برای استفاده در فضای باز و سرپوشیده در اتحادیه اروپا در نظر گرفته شده‌اند ، باید علامت CE را طبق استاندارد SFS-EN 14915 داشته باشند . به همین ترتیب ، تخته‌های کف و مواد کف پوش چوبی باید مطابق با استاندارد SFS-EN 14342 دارای علامت CE باشند . این علامت می‌تواند روی بسته‌بندی یا خود محصول باشد . 

اکنون شاید از شما بپرسند چوب ترمووود چیست بتوانید در حد یک متخصص که در خط تولید چوب ترمووود فعالیت میکند به این سوال پاسخ بدهید ، داشتن این اطلاعات در خصوص چوب ترمووود به شما کمک میکند تا بهترین محصول را برای بهترین مکان اجرا درنظر بگیرید.