Θερμικά τροποποιημένο ξύλο

Από τη Βικιπαίδεια, την ελεύθερη εγκυκλοπαίδεια
Ξύλο οξιάς θερμικά επεξεργασμένο σε διαφορετικές θερμοκρασίες. Από αριστερά προς τα δεξιά: 200 °C, 190 °C, φυσικό ξύλο (χωρίς επεξεργασία).
Σύγκριση για Ευρωπαϊκό Φράξο, αριστερά = χωρίς επεξεργασία, δεξιά = θερμικά επεξεργασμένος.
Η επιφάνεια ξύλου Φράξου, που έχει θερμικά τροποποιηθεί.

Θερμικά τροποποιημένο ξύλο (αγγλ. thermally modified wood) είναι συμπαγές ξύλο που έχει τροποποιηθεί με ελεγχόμενη πυρόλυση όταν αυτό θερμαίνεται (σε θερμοκρασία πάνω από 180°C) απουσία οξυγόνου.

Προκαλούνται έτσι χημικές μεταβολές στη χημική δομή των τριών πολυμερών - συστατικών του κυτταρικού τοιχώματος (λιγνίνη, κυτταρίνη, ημικυτταρίνες) του ξύλου και αυξάνεται σημαντικά η ανθεκτικότητά του.[1] Κατά την ειδική αυτή πυρόλυση, η έλλειψη του οξυγόνου εμποδίζει το ξύλο από το να καεί. Ποικίλες τεχνολογίες έχουν χρησιμοποιηθεί, με διαφορετικά μέσα (λ.χ., αέριο άζωτο - ατμός - καυτό έλαιο).

Γενικά[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η πρώτη τεχνολογική προσέγγιση των διαδικασιών θερμικής τροποποίησης του ξύλου ήταν η ερευνητική δημοσίευση του Burmester, το 1973.[2]

Υπάρχουν πέντε διαφορετικές διαδικασίες θερμικής τροποποίησης:

  • Thermowood στη Φινλανδία
  • Retification (Retiwood, New Option Wood) και Les Bois Perdure στη Γαλλία
  • Plato στην Ολλανδία, και
  • OHT στη Γερμανία.[3]

Τεχνολογίες θερμικής τροποποίησης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Τρεις από τις διαδικασίες εκτελούνται σε ένα βήμα, χρησιμοποιώντας λάδι (επεξεργασία λαδιού-θερμότητας), άζωτο (ξύλο Reti) και ατμό (Le-Bois Perdure). [4] Η διαδικασία Thermo wood αποτελείται από ξήρανση, θερμική επεξεργασία και τελικά ψύξη / κλιματισμό και διαρκεί έως και 72 ώρες. Η διαδικασία του Πλάτωνα αποτελείται από υδροθερμόλυση, ξηρή σκλήρυνση και περιποίηση και μπορεί να διαρκέσει έως και 7 ημέρες. Ο απαιτούμενος χρόνος εξαρτάται από τα είδη ξύλου, το πλάτος και την αρχική περιεκτικότητα σε υγρασία. [5]

Τεχνολογία Westwood[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η Westwood είναι η πιο προηγμένη σύγχρονη διαδικασία θερμικής τροποποίησης, κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 2004. Η διαδικασία αναπτύχθηκε αρχικά για την επεξεργασία σκληρών ξύλων, τα οποία είναι πιο περίπλοκα σε σύγκριση με τα μαλακά ξύλα λόγω θερμο-χημικών αντιδράσεων που εμφανίστηκαν στα σκληρά ξύλα κατά τη διάρκεια της θερμο-επεξεργασίας. Το πλήρως αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου Westwood επιτρέπει τη διαχείριση θερμικής επεξεργασίας οποιουδήποτε είδους σκληρού ξύλου και μαλακού ξύλου. [6]

Τεχνολογία Plato[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Μια τεχνολογία δύο σταδίων, όπου η ξυλεία υποβάλλεται υδροθερμική επεξεργασία -υπό περιβάλλον κεκορεσμένο σε υδρατμούς- στους 160 ° C – 190 ° C σε υψηλή πίεση. Όταν το ποσοστό υγρασίας στο ξύλο μειωθεί στο 10%, τότε ακολουθεί ένα στάδιο πολυμερισμού στους 170 ° C – 190 ° C, υπό κανονικές συνθήκες (δηλ. πίεση 1 ατμόσφαιρας).

Τεχνολογία Retification[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το Retification αναφέρεται στη γαλλική λέξη retification, η οποία είναι το portmanteau της επαναφοράς (δημιουργία χημικών δεσμών μεταξύ πολυμερών αλυσίδων) και torréfaction (ψήσιμο). Το ξύλο σε αυτή τη διαδικασία πρέπει να έχει περιεκτικότητα σε υγρασία 12% ή χαμηλότερη, η οποία μπορεί να επιτευχθεί με απλές διαδικασίες ξήρανσης. Στη συνέχεια, το ξύλο τοποθετείται σε ατμόσφαιρα υψηλού αζώτου με περιεκτικότητα σε οξυγόνο όχι περισσότερο από 2%. [7]

Τεχνολογία Perdure[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Η φρέσκια ξυλεία πρέπει πρώτα να στεγνώσει και στη συνέχεια να θερμανθεί σε ατμό περιβάλλον χρησιμοποιώντας την υπολειπόμενη υγρασία στο ξύλο.

Τεχνολογία με καυτό έλαιο[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το ξύλο τοποθετείται σε λουτρό λαδιού μεταξύ 180 ° C και 220 ° C. Αυτή η διαδικασία μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί με χημικά πρόσθετα για την αλλοίωση του ξύλου με άλλους τρόπους.

Τεχνολογία ThermoWood[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Αυτή η διαδικασία είναι παρόμοια με την επεξεργασία Les Bois Perdure στο ότι χρησιμοποιεί ατμό περιβάλλον σε ατμοσφαιρική πίεση για την επεξεργασία του ξύλου. Ωστόσο, αυτή η διαδικασία μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε "πράσινο" ξύλο και ήταν η πιο διαδεδομένη εμπορική διαδικασία από το 2004. [8]

Χαρακτηριστικά τροποποιημένου ξύλου[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το κύριο πλεονέκτημα είναι ότι το μαλακό ξύλο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για εφαρμογές που απαιτούν υψηλή αντοχή, η οποία μπορεί να θεωρηθεί φιλική προς το περιβάλλον. Η κατηγορία αντοχής 1-3, σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό Πρότυπο EN 350-2, μπορεί να ληφθεί από μη ανθεκτικά είδη (κατηγορία 5) μαλακού ξύλου. [9]

Το κύριο μειονέκτημα είναι ότι η αντοχή μειώνεται ως αποτέλεσμα των υψηλών θερμοκρασιών. Γενικά, η αντοχή κάμψης μειώνεται έως και 30% με μεγαλύτερη μείωση σε υψηλότερες θερμοκρασίες. [10]

Η βιολογική αντοχή έναντι μερικών (όχι όλων) μικροοργανισμών και εντόμων βελτιώνεται. Ωστόσο, λόγω της διάσπασης των πτητικών οργανικών ενώσεων (VOC) οι αντιμικροβιακές ιδιότητες του ξύλου μπορεί επίσης να μειωθούν. [11] Η συρρίκνωση και το πρήξιμο μειώνεται έως και 50-90%. [12] Το επεξεργασμένο ξύλο είναι κάπως σκούρο χρώμα.

Κατ 'αρχήν, η διαδικασία θερμικής επεξεργασίας μπορεί να γίνει σε όλα τα είδη ξύλου.

Βιωσιμότητα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Το θερμικά τροποποιημένο ξύλο δεν είναι απλώς ένα νέο ερευνητικό ζήτημα. Η θερμική επεξεργασία ξύλου έχει ήδη διεισδύσει στην αγορά εδώ και αρκετά χρόνια. Υπάρχει επίσης κάποια βιομηχανική συμβολή στην έρευνα και ανάπτυξη. Το Ινστιτούτο Ερευνών Φυσικών Πόρων στο Πανεπιστήμιο της Μινεσότα διαθέτει πιλοτική μονάδα για να μελετήσει την αποτελεσματικότητα της θερμικής τροποποίησης σε μη χρησιμοποιούμενα είδη ξύλου, της πολιτείας, για την επέκταση της συγκεκριμένης αγοράς. [13]

Στην αγορά των μουσικών οργάνων (λ.χ. κιθάρας), αυτή η διαδικασία ονομάζεται, μεταξύ άλλων, "Thermo Curing", "Baked" και "Roasted".[14] Μερικοί κατασκευαστές κιθάρων έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούν ακουστικές σανίδες και ηλεκτρικές σανίδες κιθάρας που έχουν θερμικά επεξεργαστεί, για να αποτρέψουν τη στρέβλωση και τις ραγάδες που συμβαίνουν συχνά από εποχιακές μεταβολές της υγρασίας.

Παραγωγικές εταιρείες[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Στις ΗΠΑ, ο μεγαλύτερος παραγωγός θερμικά τροποποιημένης ξυλείας είναι η Westwood, η οποία ήταν η πρώτη που ξεκίνησε την παραγωγή το 2007.[15] Στην Ευρώπη, η παραγωγή τέτοιου ξύλου σε εμπορική κλίμακα συγκεντρώθηκε σε μεγάλο βαθμό στην Εσθονία. Τρεις κύριοι παραγωγοί θερμικά τροποποιημένου ξύλου εμφανίστηκαν στα τέλη της δεκαετίας του 1990: οι Brenstol OU, Tre-Timber OU και Ha-Serv. Στις αρχές της δεκαετίας του 2000, η Brenstol έγινε ο μεγαλύτερος παραγωγός θερμικά τροποποιημένου ξύλου. [16]

Η αγορά του θερμικά τροποποιημένου ξύλου επεκτάθηκε πολύ, από την παραδοσιακή εφαρμογή σε υλικά σάουνας, σε εξωτερικές εφαρμογές: ξύλινα δάπεδα[17] και επενδύσεις τοιχοποιίας.[18] Η αγορά τέτοιας ξυλείας για αποκλειστικά εξωτερικές χρήσεις αυξήθηκε πολύ γρήγορα, καθώς οι Ευρωπαίοι καταναλωτές αναζητούσαν όλο και περισσότερο εναλλακτικές λύσεις, αντί για τα τροπικά είδη ξυλείας από την τροπική και υποτροπική Ασία, Αφρική και Ν. Αμερική.

Το 2012, η Brenstol ίδρυσε θυγατρική στις ΗΠΑ, Thermory USA και άρχισε να επεκτείνεται σε αγορές σε όλο τον κόσμο. Η μάρκα Thermory έχει καθιερωθεί στις ΗΠΑ και τον Καναδά και πραγματοποιεί εξαγωγές σε περισσότερες από 55 χώρες σε όλο τον κόσμο. [19]

Τοπικοί παραγωγοί θερμικά τροποποιημένου ξύλου συνεχίζουν να εμφανίζονται σε κάθε χώρα. Ο κατάλληλος εξοπλισμός θερμικής τροποποίησης είναι εξαιρετικά ακριβός. Επιπλέον, επειδή η τεχνολογία δεν είναι ευρέως γνωστή, υπάρχουν λίγες τεχνικές πληροφορίες σχετικές με τα προγράμματα ξήρανσης. Αρκετοί νέοι παραγωγοί θερμικά τροποποιημένων ξύλων αντιμετωπίζουν υψηλό ποσοστό ελαττωμάτων, όπως λ.χ. ξήρανσης, μεταχρωματισμών, ευθραυστότητας (λ.χ. μειωμένη αντοχή σε κάμψη) και δυσλειτουργίες στην παραγωγή.

Συνεχής έρευνα[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Υπάρχει συνεχής έρευνα[20] για τη βελτιστοποίηση των βιομηχανικών διεργασιών και των διαφόρων παραμέτρων για την παραγωγή της εν λόγω τροποποιημένης ξυλείας. Η έρευνα συνεχίζεται σε μια προσπάθεια να αποσαφηνιστούν οι χημικές αλλαγές που έχει υποστεί το ξύλο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας της θερμικής επεξεργασίας.

Δείτε επίσης[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

Παραπομπές[Επεξεργασία | επεξεργασία κώδικα]

  1. ↑ «What is Thermally Modified Wood?». Hardwood Distributors Association (στα Αγγλικά). 28 Ιουλίου 2015. Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2019. 
  2. ↑ Burmester, A. (1973): Einfluß einer Wärme-Druck Behandlung halbtrockenen Holzes auf seine Formbeständigkeit. Holz als Roh- und Werkstoff 31, pp. 237–243
  3. ↑ «What is Thermally Modified Wood?». Hardwood Distributors Association (στα Αγγλικά). 28 Ιουλίου 2015. Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2019. 
  4. ↑ «What is Thermally Modified Wood?». Hardwood Distributors Association (στα Αγγλικά). 28 Ιουλίου 2015. Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2019. 
  5. ↑ «Strength and Colour Response of Solid Wood to Heat Treatment» (PDF). Luleå University of Technology. Ανακτήθηκε στις 4 Απριλίου 2016. 
  6. ↑ «World experience: Thermo-treated Wood». www.westwoodcorporation.com. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 19 Σεπτεμβρίου 2019. Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2019. 
  7. ↑ «Principles & applications of wood retification» (PDF). Thermotreatedwood.com (Georgia, United States). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο (PDF) στις 19 Οκτωβρίου 2016. Ανακτήθηκε στις 4 Απριλίου 2016. 
  8. ↑ «Strength and Colour Response of Solid Wood to Heat Treatment» (PDF). Luleå University of Technology. Ανακτήθηκε στις 4 Απριλίου 2016. 
  9. ↑ European Standard EN 350-2 (1994); Durability of Wood and Wood-based Products – Natural Durability of Solid Wood: Guide to natural durability and treatability of selected wood species of importance in Europe
  10. ↑ «Recent Development of Thermal Wood Treatments» (PDF). International Association of Wood Products Societies (IAWPS). Ανακτήθηκε στις 24 Ιανουαρίου 2016. 
  11. ↑ Munir, Muhammad Tanveer; Pailhories, Hélène; Eveillard, Matthieu; Irle, Mark; Aviat, Florence; Federighi, Michel; Belloncle, Christophe (24 August 2020). «Experimental Parameters Influence the Observed Antimicrobial Response of Oak Wood (Quercus petraea)» (στα αγγλικά). Antibiotics 9 (9): 535. doi:10.3390/antibiotics9090535. 
  12. ↑ «Wood modification developments» (PDF). HERON. Ανακτήθηκε στις 24 Ιανουαρίου 2016. 
  13. ↑ jbrenema (26 Ιανουαρίου 2017). «NRRI expands markets for modified wood». Natural Resources Research Institute (στα Αγγλικά). Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 29 Αυγούστου 2019. Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2019. 
  14. ↑ «What is a "Torrefied" Guitar Top? | Gryphon Strings». Gryphon Stringed Instruments. 15 Μαΐου 2017. Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2019. 
  15. ↑ «Description of Thermo-treated Wood». www.westwoodcorporation.com. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 19 Σεπτεμβρίου 2019. Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2019. 
  16. ↑ «Brenstol - Sisustusweb.ee». www.sisustusweb.ee. Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2019. 
  17. ↑ «Thermory in Exterior Design: Decking». Thermory Decking & Cladding (στα Αγγλικά). 3 Ιανουαρίου 2019. Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2019. 
  18. ↑ «Thermory in Exterior Design: Cladding». Thermory Decking & Cladding (στα Αγγλικά). 23 Απριλίου 2019. Ανακτήθηκε στις 13 Σεπτεμβρίου 2019. 
  19. ↑ Lupeikiene, Audrone· Vasilecas, Olegas (14 Αυγούστου 2018). Databases and Information Systems: 13th International Baltic Conference, DB&IS 2018, Trakai, Lithuania, July 1-4, 2018, Proceedings (στα Αγγλικά). Springer. ISBN 9783319975719. 
  20. ↑ «8th European Conference on Wood Modification October 2015 Helsinki». ECWM 2015. Ανακτήθηκε στις 24 Ιανουαρίου 2016. 
Ανακτήθηκε από "https://el.wikipedia.org/w/index.php?title=Θερμικά_τροποποιημένο_ξύλο&oldid=10406682"