چکیده: 

در این تحقیق، اثر استفاده از ذرات نانومس بر برخی از خواص فیزیکی و مکانیکی گونههای چوبی راش و نوئل که تحت تیمار حرارتی بخارآب قرار گرفتند، مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور یک گروه از نمونهها تحت تأثیر اشباع با محلول نانومس و گروه دیگر به عنوان نمونههای شاهد و بدون پروسه اشباع بودهاند .تیمار بخارگرمایی در دماهای(120 ، 150 و 180 درجه سانتیگراد) و مدت زمانهای(1 ، 3 و 5 ساعت) روی کلیه نمونهها صورت گرفت. استفاده از ذرات نانومس در زمان و دمای کمتری اثرات بهتری روی خواص داشته و نمونههای اشباع شده در مقایسه با نمونههای شاهد از میزان واکشیدگی حجمی کمتری برخوردار بودند. میزان جذب آب گونههای چوبی راش و نوئل اشباع شده با نانومس در حرارت180درجه سانتیگراد و مدت زمان 5 ساعت تیمار بخارگرمایی، به میزان قابل توجهی کاهش یافت. همچنین انجام تیمار بخارگرمایی روی نمونههای اشباع شده با محلول نانومس منجر به هیچ گونه کاهشی در خواص مکانیکی نسبته به نمونههای شاهد در مدت زمان بیشتر و دمای بالاتر تیمار نگردید. بهترین تیمار هم در خواص فیزیکی و هم در خواص مکانیکی، استفاده از محلول نانومس در تیمار بخارگرمایی در زمان 5 ساعت و 180 درجه سانتی گراد بوده است. اثر میزان حرارت تیمار بر خواص بیشتر از مدت زمان تیمار بوده است.

واژههای کلیدی: تیمار حرارتی بخارآب – نانوذرات مس – خواص مکانیکی – چوب راش – چوب نوئل– واکشیدگی.

فهرست مطالب

عنوان                                          صفحه 

فصل اول(طرح مسئله) 

  • مقدمه
  • فرضیه و هدف
  • کلیاتی بر تیمار حرارتی(تاریخچه تیمارهای حرارتی) و نانوفناوری

مروری بر تیمار حرارتی(اصلاح گرمایی)                                                            9

  • تأثیر تیمار حرارتی بر ویژگیهای چوب
  • مقدمه ای بر فرآیند تیمار حرارتی با بخار آب
  • اهداف و تأثیرات مثبت تیمار بخارگرمایی
  • نانوفناوری و نانوذرات

چشم انداز توسعه                                                                                   22

فصل دوم(مروری بر سوابق تحقیق) 

سوابق تحقیق                                                                                       24

فصل سوم(روش تحقیق)

گونه چوبی راش و مشخصات کامل آن                                                           28

  • گونه چوبی نوئل و مشخصات کامل آن
  • نانوذرات مس و مشخصات کامل آن
  • فاکتورهای ثابت و متغیر

آماده سازی نمونههای آزمونی                                                                     32

  • اشباع آزمونهها با محلول نانومس
  • تیمار حرارتی با بخار آب

خواص فیزیکی                                                                                      37

واکشیدگی                                                                                          37

جذب آب                                                                                           37

ب

38 خواص مکانیکی
38 سختی
39 خمش و خیز
  40 مقاومت به ضربه
  41 تجزیه و تحلیل آماری
فصل چهارم(یافتههای تحقیق) 
  43 خواص فیزیکی
  43 واکشیدگی مماسی بعد از 2 ساعت غوطهوری در آب
  50 واکشیدگی شعاعی بعد از 2 ساعت غوطهوری در آب
  57 واکشیدگی حجمی بعد از 2 ساعت غوطهوری در آب
  62 واکشیدگی مماسی بعد از 42 ساعت غوطهوری در آب
  69 واکشیدگی شعاعی بعد از 42 ساعت غوطهوری در آب
  75 واکشیدگی حجمی بعد از 42 ساعت غوطهوری در آب
  83 جذب آب بعد از 2 ساعت غوطهوری در آب
  86 جذب آب بعد از 42 ساعت غوطهوری در آب
  90 خواص مکانیکی
  90 مقاومت خمشی
  93 مدول الاستیسیته
  95 سختی
  100 مقاومت به ضربه
فصل پنجم(نتیجه گیری)
  104 خواص فیزیکی
  105 واکشیدگی
  105 جذب آب
  105 خواص مکانیکی
105 مقاومت خمشی
105 مدول الاستیسیته
106 سختی
  106 مقاومت به ضربه
  107 پیشنهادها
  108 پیوست ها
  110 منابع و مراجع 

فهرست جدولها 

صفحه  عنوان 
  28 جدول 3- 1 . مشخصات چوب راش
  28 جدول 3- 2 .درصد مواد تشکیل دهنده چوب راش
  28 جدول 3- 3.درصد عناصر چوبی گونه راش
  30 جدول 3- 4 . مشخصات چوب نوئل
  30 جدول 3- 5 . درصد مواد تشکیل دهنده چوب نوئل
  30 جدول 3- 6 . درصد عناصر چوبی گونه نوئل
  31 جدول 3- 7 . مشخصات ذرات نانومس
  31 جدول 3- 8 .میزان جذب ذرات نانو در چوب راش و نوئل
  32 جدول 3- 9 . ضریب هدایت حرارتی مس و گونه چوبی راش و نوئل
  36 جدول 3- 10 . درصد رطوبت و دانسیته نمونههای آزمونی
  43 جدول 4- 1. تحلیل واریانس واکشیدگی مماسی 2 ساعت
  44 جدول 4- 2. گروهبندی دانکن در سطح اعتماد 95%
  50 جدول 4- 3. تحلیل واریانس واکشیدگی شعاعی 2 ساعت
  50 جدول 4-4 . گروهبندی دانکن در سطح اعتماد 95%

د

57 جدول 4- 5. تحلیل واریانس واکشیدگی حجمی 2 ساعت
57 جدول 4- 6. گروهبندی دانکن در سطح اعتماد 95%
62 جدول 4- 7. تحلیل واریانس واکشیدگی مماسی 24 ساعت
  62 جدول 4- 8. گروهبندی دانکن در سطح اعتماد 95%
  69 جدول 4- 9. تحلیل واریانس واکشیدگی شعاعی 24 ساعت
  69 جدول 4- 10. گروهبندی دانکن در سطح اعتماد 95%
  75 جدول 4- 11. تحلیل واریانس واکشیدگی حجمی 24 ساعت
  75 جدول 4 – 12. گروهبندی دانکن در سطح اعتماد 95%
  83 جدول 4- 13. تحلیل واریانس جذب آب 2 ساعت
  83 جدول 4 – 14. گروهبندی دانکن در سطح اعتماد 95%
  86 جدول 4- 15. تحلیل واریانس جذب آب 24 ساعت
  86 جدول 4- 16. گروهبندی دانکن در سطح اعتماد 95%
  90 جدول 4- 17. تحلیل واریانس مقاومت خمشی
  90 جدول 4- 18. گروهبندی دانکن در سطح اعتماد 95%
  93 جدول 4- 19. تحلیل واریانس مدول الاستیسیته
  93 جدول 4- 20. گروهبندی دانکن در سطح اعتماد 95%
  95 جدول 4- 21. تحلیل واریانس سختی
  95 جدول 4- 22. گروهبندی دانکن در سطح اعتماد 95%
  100 جدول 4- 23. تحلیل واریانس مقاومت به ضربه
  100 جدول 4- 24. گروهبندی دانکن در سطح اعتماد 95%

 

فهرست شکلها

صفحه  عنوان 
  11 1 -1 . مبلمان باغی تیمار شده
  15 1 -2 . تجزیه حرارتی همیسلولزها به ترکیبات قندی
  20 شکل 1 -3 . تصاویر میکروسکوپی از نانوذرات اکسید مس و سیال مس
  29 شکل 3 -1 . درخت راش
  29 شکل 3 -2 . شمای ماکروسکوپی و میکروسکوپی چوب راش
  30 شکل 3 -3 . درخت نوئل
  31 شکل 3 -4 . شمای ماکروسکوپی و میکروسکوپی چوب نوئل
  32 شکل 3 -5 . کوره آزمایشگاهی و رطوبت سنج دیجیتالی
  33 شکل 3 -6 . دستگاه اره نواری و نمونههای تیمار شده
  33 شکل 3 -7 . دستگاه اره فارسی بر(پاندولی)
  33 شکل 3 -8 . گونه چوبی نوئل و راش کاملاً شعاعی و مماسی
  34 شکل 3 -9 . پمپ باد و مخزن اشباع نانو
  35 شکل 3 -10 . نمونههای آزمونی کدبندی شده
  35 شکل 3 -11 . مخزن بخارساز و بخارزن
  36 شکل 3 -12 . گونه چوبی راش و نوئل تیمار حرارتی شده
  37 شکل 3 -13 . کولیس و ترازوی دیجیتالی
  38 شکل 3 -14 . آزمونههای تیمار شده واکشیدگی و جذب آب
  38 شکل 3 -15 . نحوه وارد آمدن بار بر روی نمونههای آزمونی
  39 شکل 3 -16 . آزمایش سختی به روش برینل
  39 شکل 3 -17 . نمونههای آزمونی تیمار شده سختی
40 3 -18 . دستگاه آزمایش مقاومت خمشی
40 3 -19 . نمونههای آزمونی تیمار شده مقاومت خمشی
40 3 -20 . دستگاه آزمایش مقاومت به ضربه

و

44  – 1. اثر مستقل گونه چوبی بر واکشیدگی مماسی 2 ساعت
45  – 2. اثر مستقل زمان تیمار بر واکشیدگی مماسی 2 ساعت
46  – 3. اثر مستقل دمای تیمار بر واکشیدگی مماسی 2 ساعت
46  – 4. اثر متقابل گونه چوبی و دمای تیمار بر واکشیدگی مماسی 2 ساعت
  47 شکل 4 – 5. اثر متقابل زمان و دمای تیمار بر واکشیدگی مماسی 2 ساعت
  48 شکل 4 – 6. اثر متقابل گونه چوبی، زمان و دمای تیمار بر واکشیدگی مماسی 2 ساعت
  49 شکل 4 – 7. اثر متقابل گونه چوبی، اشباع زمان و دمای تیمار بر واکشیدگی مماسی 2 ساعت
  51 شکل 4 – 8. اثر مستقل گونه چوبی بر واکشیدگی شعاعی2 ساعت
  52 شکل 4 – 9. اثر مستقل زمان تیمار بر واکشیدگی شعاعی 2 ساعت
  52 شکل 4 – 10. اثر مستقل دمای تیمار بر واکشیدگی شعاعی 2 ساعت
  53 شکل 4 – 11. اثر متقابل گونه چوبی و دمای تیمار بر واکشیدگی شعاعی 2 ساعت
  53 شکل 4 – 12. اثر متقابل زمان و دمای تیمار بر واکشیدگی شعاعی 2 ساعت
  54 شکل 4 – 13. اثر متقابل زمان و اشباع بر واکشیدگی شعاعی 2 ساعت
  55 شکل 4 – 14. اثر متقابل گونه چوبی، اشباع و زمان تیمار بر واکشیدگی شعاعی 2 ساعت
  55 شکل 4 – 15. اثر متقابل اشباع، زمان و دمای تیمار بر واکشیدگی شعاعی 2 ساعت
  56 شکل 4 – 16. اثر متقابل گونه چوبی، اشباع زمان و دمای تیمار بر واکشیدگی شعاعی 2 ساعت
  58 شکل 4 – 17. اثر مستقل زمان تیمار بر واکشیدگی حجمی 2 ساعت
  59 شکل 4 – 18. اثر مستقل دمای تیمار بر واکشیدگی حجمی 2 ساعت
  59 شکل 4 – 19. اثر متقابل زمان و دمای تیمار بر واکشیدگی حجمی 2 ساعت
  60 شکل 4 – 20. اثر متقابل اشباع زمان و دمای تیمار بر واکشیدگی حجمی 2 ساعت
  61 شکل 4 – 21. اثر متقابل گونه چوبی، اشباع و دمای تیمار بر واکشیدگی حجمی 2 ساعت
  61 شکل 4 – 22. اثر متقابل اشباع زمان و دمای تیمار بر واکشیدگی حجمی 2 ساعت
63  – 23. اثر مستقل زمان تیمار بر واکشیدگی مماسی 24 ساعت
63  – 24. اثر مستقل دمای تیمار بر واکشیدگی مماسی 24 ساعت
64  – 25. اثر متقابل گونه چوبی و دمای تیمار بر واکشیدگی مماسی 24 ساعت
64  – 26. اثر متقابل زمان و دمای تیمار بر واکشیدگی مماسی 24ساعت
65  – 27. اثر متقابل اشباع و دمای تیمار بر واکشیدگی مماسی 24 ساعت
65  – 28. اثر متقابل اشباع زمان تیمار بر واکشیدگی مماسی 24 ساعت
66  – 29. اثر متقابل گونه چوبی، اشباع و دمای تیمار بر واکشیدگی مماسی 42 ساعت
  67 شکل 4 – 30. اثر متقابل اشباع، زمان و دمای تیمار بر واکشیدگی مماسی 24ساعت
  68 شکل 4 – 31. اثر متقابل گونه چوبی، اشباع زمان و دمای تیمار بر واکشیدگی مماسی24ساعت
  70 شکل 4 – 32. اثر مستقل گونه چوبی بر واکشیدگی شعاعی24 ساعت
  70 شکل 4 – 33. اثر مستقل زمان تیمار بر واکشیدگی شعاعی 24 ساعت
  71 شکل 4 – 34. اثر متقابل گونه چوبی و زمان تیمار بر واکشیدگی شعاعی 24 ساعت
  71 شکل 4 – 35. اثر متقابل گونه چوبی و دمای تیمار بر واکشیدگی شعاعی 24 ساعت
  72 شکل 4 – 36. اثر متقابل گونه چوبی و اشباع بر واکشیدگی شعاعی 24 ساعت
  72 شکل 4 – 37. اثر متقابل دما و زمان تیمار بر واکشیدگی شعاعی 24 ساعت
  73 شکل 4 – 38. اثر متقابل اشباع و زمان تیمار بر واکشیدگی شعاعی 24 ساعت
  73 شکل 4 – 39. اثر متقابل اشباع و دمای تیمار بر واکشیدگی شعاعی 24ساعت
  74 شکل 4 -40. اثر متقابل گونه چوبی، زمان و دمای تیمار بر واکشیدگی شعاعی 24ساعت
  76 شکل 4 -41. اثر مستقل گونه چوبی بر واکشیدگی حجمی 24 ساعت
  76 شکل 4 -42. اثر مستقل زمان تیمار بر واکشیدگی حجمی 24 ساعت
  77 شکل 4 -43. اثر مستقل دمای تیمار بر واکشیدگی حجمی 24 ساعت
  77 شکل 4 -44. اثر متقابل گونه چوبی و زمان تیمار بر واکشیدگی حجمی 24 ساعت
  78 شکل 4 -45. اثر متقابل گونه چوبی و دمای تیمار بر واکشیدگی حجمی 24 ساعت
  79 شکل 4 -46. اثر متقابل گونه چوبی و اشباع بر واکشیدگی حجمی 24ساعت
  79 شکل 4 -47. اثر متقابل زمان و دمای تیمار بر واکشیدگی حجمی 24 ساعت
80  -48. اثر متقابل درجه حرارت و اشباع بر واکشیدگی حجمی 24ساعت
80  -49. اثر متقابل گونه چوبی، اشباع و زمان تیماربر واکشیدگی حجمی 24ساعت
81  -50. اثر متقابل گونه چوبی، اشباع و دمای تیماربر واکشیدگی حجمی 24ساعت

ح

81  -51. اثر متقابل اشباع، دما و زمان تیماربر واکشیدگی حجمی 24ساعت
82  -52. اثر متقابل گونه چوبی، اشباع، زمان و دمای تیماربر واکشیدگی حجمی 24ساعت
84  -53. اثر مستقل گونه چوبی بر جذب آب 2 ساعت
84  -54. اثر مستقل زمان تیمار بر جذب آب 2 ساعت
  85 شکل 4 -55. اثر مستقل دمای تیمار بر جذب آب 2 ساعت
  85 شکل 4 -56. اثر متقابل اشباع، دما و  زمان تیمار بر جذب آب 2 ساعت
  87 شکل 4 -57. اثر مستقل گونه چوبی بر جذب آب 24 ساعت
  87 شکل 4 -58. اثر مستقل زمان تیمار بر جذب آب 24 ساعت
  88 شکل 4 -59. اثر متقابل گونه چوبی ودمای تیمار بر جذب آب 24 ساعت
  89 شکل 4 -60. اثر متقابل اشباع، دما و  زمان تیمار بر جذب آب 24 ساعت
  91 شکل 4 -61. اثر مستقل گونه چوبی بر مقاومت خمشی
  91 شکل 4 -62. اثر مستقل دمای تیمار بر مقاومت خمشی
  92 شکل 4 -63. اثر متقابل گونه چوبی و دمای تیمار بر مقاومت خمشی
  92 شکل 4 -64. اثر متقابل زمان و دمای تیمار بر مقاومت خمشی
  94 شکل 4 -65. اثر مستقل گونه چوبی بر مدول الاستیسیته
  94 شکل 4 -66. اثر مستقل دمای تیمار بر مدول الاستیسیته
  96 شکل 4 -67. اثر مستقل گونه چوبی بر سختی
  96 شکل 4 -68. اثر مستقل دمای تیمار بر سختی
  97 شکل 4 -69. اثر متقابل گونه چوبی ودمای تیمار بر سختی
  97 شکل 4 -70. اثر متقابل زمان ودمای تیمار بر سختی
  98 شکل 4 -71. اثر متقابل گونه چوبی، زمان و دمای تیمار بر سختی
  99 شکل 4 -72. اثر متقابل گونه چوبی،اشباع، زمان ودمای تیمار بر سختی
101  -73. اثر مستقل دمای تیمار بر مقاومت به ضربه
101  -74. اثر متقابل گونه چوبی و اشباع بر مقاومت به ضربه
102  -75. اثر متقابل گونه چوبی،اشباع، زمان ودمای تیمار بر مقاومت به ضر

طرح مسئله

 

مقدمه 

چوب یکی از اولین مواد شکلپذیر در دسترس بشر بوده است و کاربردهای بیشمار آن، موجب تأمین نیازهای بشری شده است. توسعه صنایع چوب و کاغذ از زمینههای مهم صنعتی است که اغلب جوامع توجه ویژهای به آن دارند. خوشبختانه ماده اولیه صنایع چوب و کاغذ از جنگل و از منابع تجدید شونده، تأمین میگردد و استفاده علمی و مطلوب از آن، میتواند ما را در تداوم تولید و حفظ منابع جنگلی برای نسلهای آینده به موفقیت برساند. شایان ذکر است که این مهم فقط با دانش جامع مرتبط با این رشته و فهم از خصوصیات کلی چوب امکانپذیر است.

با توجه به اینکه چوب ماسیو بعنوان یک ماده مهندسی دارای خواصی همچون هیگروسکوپیک(قابلیت جذب و دفع رطوبت)، ارتوتروپیک(هرسونا یکسان)، ناهمگن، نیمه ویسکوالاستیک، مجوف و فیبری شکل و دارای تخریب بیولوژیکی می باشد، لذا خواص و مقاومت چوب در برابر بعضى از عوامل محیطى مانند قارچها ،حشرات، رطوبت و آتش متغیر بوده و الزام دارد تا اصلاحهایی را در این ماده بوجود آید ،که در نهایت کاربرد و دوام طبیعی آن افزایش یابد. لذا چنین استنتاج میگردد که این ماده طبیعی ،به لحاظ تنوع کاربردی، در برخی از موارد بدلیل داشتن این معایب کاربردی و فیزیکی محدودیت استفاده پیدا میکند. بنابراین متخصصین برای بهبود خواص مذبور از شیوههای متعددی چون آغشتن چوب به مواد شیمیایی، استفاده از پوششهای بیرنگ یا رنگی برای محدود کردن جذب و دفع رطوبت و بسیاری از روشهای دیگر استفاده نمودهاند. علیرغم آثار مثبت این روشها و مواد ،بسیاری از شیوهها طی گذشت زمان و کسب تجاربی ارزنده در زمینه صیانت از محیط زیست و صرفه اقتصادی و همچنین بدلیل آلایندگی، محدود، ممنوع و یا حذف گردیدهاند. بدین سبب امروزه گرایش بسوی روشهایی است که بکمک آنها بتوان چوب را بدون ایجاد آثاری زیانبار بر روی طبیعت، تیمار و اصلاح کرد. یکی از راهکارهای مناسب برای حل این مشکل مىتواند استفاده از روشهای تیمار حرارتی باشد. هرچند بسیارى از این اصلاحات ممکن است در بسیاری از ویژگىهاى چوب تاثیر گذار باشند، به هر حال افزایش دوام طبیعی چوب در برابر رطوبت مىتواند با استفاده از روشهاى پیشرفته و رایج اصلاح، تیمار و اشباع چوب در برابر عوامل مخرب زیستى، بدست آید.

فرضیه اصلی پژوهش 

استفاده از نانوذرات مس در تیمار حرارتی بخارآب بر گونههای چوبی راش و نوئل سبب بهبود و تسریع فرآیند انتقال حرارت به قسمتهای درونی شده و باعث کنترل گرادیان حرارتی خواهد شد لذا کلیه مواد تشکیل دهنده چوب به یک اندازه تحت پروسه حرارتی خواهند بود که در پی آن کلیه تغییرات در سطوح بیرونی و داخلی چوب بطور یکسان صورت می پذیرد و در مدت زمان کوتاهتری انتقال حرارت بیشتری انجام خواهد شد.

هدف و ضرورت انجام پژوهش 

بررسیهای انجام شده حاکی از تأثیر مطلوب تیمارهای حرارتی به ویژه تیماربخارگرمایی(هیگروترمال) بر افزایش دوام طبیعی، کاهش جذب رطوبت(هیگروسکوپیسیته) و بهبود ثبات ابعاد چوب هستند. کاهش نم پذیری نه تنها در ممانعت از تغییر ابعاد کاربرد دارد بلکه در مقاومتهای ثانویه مکانیکی تأثیر بسزایی خواهد داشت(می دانیم که با افزایش رطوبت، کلیه مقاومتهای مکانیکی سیر نزولی پیدا میکنند). و از آنجاییکه ذرات فلزی در مقیاس نانو، با توجه به قابلیت هدایت حرارتی بالا، کمک شایانی در انتقال حرارت دارند و با تشکیل قشر(لایهای) درون چوب، سبب افزایش مقاومتهای مکانیکی میگردند. لذا طرح حاضر با هدف تیمار چوب با تلفیق دو روش تیمار نانوذرات و تیمار حرارتی  و بررسی تأثیر آن بر خواص فیزیکی و مکانیکی چوبهای راش و نوئل صورت میگیرد. چوب ماسیو دارای برخی خواص نا مطلوب از جمله عدم ثبات ابعاد، ناپایداری در برابر عوامل مخرب بیولوژیک و نیز عوامل جوی میباشد که با استفاده از تیمار حرارتی میتوان معایب اشاره شده را تا حدودی کنترل نمود. از سوی دیگر با توجه به هدایت حرارتی پائین چوب، مدت زمان تیمار حرارتی افزایش پیدا میکند که خود منجر به کاهش مقاومتهای مکانیکیدرچوب میگردد. اما با استفاده ازیونهای فلزی میتوان با تسریع درانتقال حرارت به لایههای میانی، زمان تیمار حرارتی را کاهش داد .لیکن با وجود نوسان حرارتی در سطوح داخلی و بیرونی چوب تیمار شده که در تیمارهای حرارتی امری قابل انتظار، اما نامطلوب است؛ این پژوهش با هدف یافتن راهی برای جلوگیری ازاین امر بکمک استفاده از نانوپودرمس و بررسی تغییرات حاصله در مقاومتهای فیزیکی و مکانیکی چوب راش و نوئل انجام خواهد شد که با این کار ضمن افزایش ثبات ابعاد می توان از کاهش مقاومت های مکانیکی تا حد زیادی جلوگیری نمود.

این اصلاح اگرچه منجر به کاهش آبدوستی و مقاومت چوب در برابر تخریب عوامل بیولوژیک می شود، اما بدلیل تخریب مواد شیمیایی تشکیل دهنده چوب منجر به کاهش ویژگی های مقاومتی چوب می گردد. لذا بایستی در جهت رفع این مشکل، دنبال راهکارهای مناسبی بود که بتوان در مدت زمان کوتاه تر یا دمای پائین تر به اصلاح خواص چوب پرداخت. نانوذرات فلزی با داشتن قابلیت هدایت حرارتی بالا، قادر به انتقال حرارت در زمان کوتاه خواهند بود. لذا می توان گفت که با استفاده از این ذرات به اصلاح خواص چوب، بدون کاهش قابل توجه خواص مقاومتی مبادرت نمود.

هدف پژوهش حاضر بررسی و مقایسه خواص فیزیکی و مکانیکی چوب راش و نوئل پس از تیمارحرارتی به همراه اشباع با نانوذرات(نانومس) در محیط فراگیر بخارآب در سطوح حرارتی و زمانی مختلف میباشد تا تأثیر نانوذرات در دما و گسترههای زمانی متفاوت بر خواص چوب ماسیو مشخص گردد، و اینکه نانوذرات مس پتانسیل افزایش انتقال حرارت از سطح چوب به قسمتهای عمیقتر آن را نسبت به آزمونههای فاقد اشباع با ذرات نانو را خواهد داشت؟  کلیاتی بر تیمار حرارتی و نانوفناوری 

تاریخچه تیمارهای حرارتی 

تیمار حرارتی در 60 سال اخیر بعنوان روشی مؤثر برای بهبود ثبات ابعادی و افزایش دوام طبیعی چوب به روش دوستدار محیط زیست و بدون استفاده از مواد شیمیایی و فقط با تغییر و تبدیل شیمیایی درون اجزای تشکیل دهنده چوب شناخته شده است(Stamm، 1946؛ Tjeerdsma و Militz، 2005). در سال 1920 میلادی ،Tiemann نشان داد که خشک کردن چوب در دمای بالا به کاهش رطوبت تعادل(EMC) و واکشیدگی چوب منجر می شود. Kollmann (1936) از دمای بالا و فشرده کردن توسط پرس گرم، استفاده کرد و فرآیند را لیگنوسیون1 نامگذاری کرد. Morsig (2000) فرآیند مشابهی را برای چوب فشرده لایهای در آلمان بنام لیگنیفول2 ابداع کرد. در سال 1937 میلادی ،Stamm و Hansen گزارش کردند که رطوبت تعادل، واکشیدگی و همکشیدگی چوب با گرما دادن در گازهای مختلف کاهش می یابد. در ایالات متحده Seborg و همکاران به سال 1945 میلادی، محصولی بنام “Staypack” تولید کردند. Stamm و همکاران در سال 1946 میلادی از تیمار حرارتی برای بهبود ثبات ابعاد بدون فشرده سازی استفاده کردند و نام فرآیند را “Staywood” گذاشتند. هیچ کدام از این محصولات موفقیت قابل توجهی را در بازار نداشتند؛ شاید به علت در دسترس بودن چوب های با کیفیت بالا می بود، با این وجود باز هم تیمار حرارتی فراموش نشد و پژوهش های مختلف و متفاوتی در سالهای آتی توسط دانشمندان و محققان نامی نظیر Seborg و همکاران (1935)، Kollmann و Kollmann ،(1963)Schneider و Fengel(1965)،

،(1967)Encer و Nikolov ،(1967)Konepleva و Dُ Jakonov ،(1966)Fengel ،(1969)Noack

.انجام شد (1984)Hillis و (1983)Giebeler ،(1973)Rusche ،(1975 و 1973)Burmester

تیمارهای حرارتی همواره در دامنه حرارتی 180 – 260 سلسیوس انجام شدهاند؛ درجه حرارتهای کمتر از 140 درجه سلسیوس تغییرات ناچیزی را در خواص ماده(چوب) به همراه داشتهاند، همچنین درجه حرارتهای بیشتر(300 درجه سلسیوس) نیز نتایجی غیرقابل قبول از جمله تخریب زیرآیند(چوب) را نشان داهاند. پروسههای اصلاح و تیمار حرارتی جدید و مدرن، به درجه حرارتهایی که بیش از 260 درجه سلسیوس نباشند، محدود شدهاند(Elder، 1991).(نقل از طلائی ،1389).

دماهای بیش از 150 درجه سلسیوس، خواص فیزیکی و مکانیکی چوب ار بطور دائمی تغییر میدهند (Mitchell، 1998). (نقل از طلائی ،1389).

معمولاً در تیمارهای حرارتی، دامنه حرارتی 150 – 230 درجه سلسیوس استفاده میشوند، برای اینکه هیدرولیز(آبکافت) در دماهای پائینتر خیلی آهسته صورت میپذیرد، در حالیکه شروع تخریب سلولز در دامنه حرارتی 210 – 220 سلسیوس اتفاق میافتد(Garrote، 1999). تخریب سلولز غالباً در درجه حرارت 270 سلسیوس پدید میآید.

در سالهای اخیر، علاقه به فرآیندهای تیمارحرارتی دوباره احیا شد. Boonstra(2008) این علاقه مجدد را به علل زیر مربوط دانسته است:

کاهش تولید چوبهای بادوام، تقاضای روبه گسترش برای مواد ساختمانی بادوام ،کاهش تخریب جنگلها بخصوص جنگلهای استوایی، افزایش آیین نامهها و مقررات محدود کننده دولتی برای استفاده از مواد سمی و شیمیایی.

بطور عمده، پنج فرآیند تجاری – صنعتی تیمار حرارتی به بهره برداری رسیده اند:

  • – در کشور فنلاند فرآیند Thermowood
  • – در کشور هلند فرآیند Plato wood
  • – در کشور آلمان فرآیند تیمار حرارتی با روغن داغ (Oil Heat Treatment(OHT
  • – در کشور فرانسه دو فرآیند Bios perdure و Rectification پروسه های جدید و فرآیندهای نوین تیمار حرارتی در کشورهای دیگر نیز به بهره برداری رسیده اند ،مانند Vapour Thermal Treatment(VTT) در کشور دانمارک و Huber Holz در کشور استرالیا.

در شرایط تیمار حرارتی خشک(هوای داغ)، چوب تا حد تیمار، خشک شده و رطوبت آن در یک سیستم باز یا سیستم چرخشی مجهز به متراکم کننده(کندانسور) حذف میگردد. در سیستمهای بسته رطوبت بخار شده از چوب، بصورت بخار با فشار بالا در فرآیند باقی میماند. همچنین با تزریق بخارآب به درون مخزن(رآکتور) میتوان محیطی بعنوان محیط فراگیر انتقال حرارت ایجاد کرده و بعنوان پوشش محافظ برای محدود کردن فرآیندهای اکسایشی عمل کرد. به این قبیل فرآیندهای تیمار حرارتی در حضور بخارآب، تیمارهای بخارگرمایی اطلاق میگردد(Hill، 2006).

از میان طرق مختلف اصلاح و تیمار چوب که تا به حال مورد مطالعه و پژوهش قرار گرفتهاند، اصلاح یا تیمارحرارتی، یکی از روشهای تجاری پر کاربرد بشمار میآید. تیمار حرارتی چوب از دیرباز بعنوان روشی مفید و سودمند برای بهبود ثبات ابعادی و افزایش مقاومت در برابر پوسیدگی شناخته شده است(Hill، 2006). (نقل از طلائی ،1389).


مقطع : کارشناسی ارشد

دانلود بخشی از بررسی اثر تلفيقی اشباع نانو مس و تيمار حرارتی با بخارآب بر خواص چوب

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید