Реферат

Высокотемпературная термообработка является одной из основных технологий с самой высокой конверсией на рынке и широкие перспективы в функциональной технологии древесины.В процессе производства не добавляются химические реагенты.Обработка улучшает размерную стабильность, биологическую стойкость, цвет древесины и акустические свойства без снижения экологических характеристик продукта.Однако есть некоторые проблемы термической обработки, такие как снижение механических свойств и смачиваемости поверхности древесины, высокое потребление энергии при производстве и большие выбросы выхлопных газов.Поэтому понимание влияния и механизма технологии высокотемпературной термической обработки на свойства древесины имеет руководящее значение для дальнейшего улучшить качество термообработанной древесины, улучшить производственный процесс, и разрабатывать новое оборудование. В данной статье рассматривается влияние термической обработки на свойства древесины и механизм термической обработки. Затем вводятся некоторые применения термической обработки древесины. Наконец, прогнозируется направление развития и перспективы технологии высокотемпературной термообработки в будущем.

Статья полностью

Исследования и перспективы древесины Технология высокотемпературной термообработки

Шуай Цао, ^и Шуай Чэн, ^и и Цзябин Цай ^a,b, *

Высокотемпературная термообработка является одной из основных технологий с самой высокой конверсией на рынке и широкими перспективами в функциональной технологии древесины. Химические реагенты не добавляются в процессе производства. Обработка улучшает стабильность размеров, биологическую стойкость, цвет древесины и акустические свойства без снижения экологических характеристик продукта. Однако при термообработке возникают некоторые проблемы, такие как снижение механических свойств и смачиваемости поверхности древесины, высокое потребление энергии при производстве и большие выбросы выхлопных газов. Поэтому понимание влияния и механизма технологии высокотемпературной термообработки на свойства древесины имеет решающее значение для дальнейшего улучшения качества термообработанной древесины, улучшения производственного процесса и разработки нового оборудования. В данной статье рассматривается влияние термической обработки на свойства древесины и механизм термической обработки. Затем вводятся некоторые применения термической обработки древесины. Наконец, прогнозируется направление развития и перспективы технологии высокотемпературной термообработки в будущем.

DOI: 10.15376/biores.17.2.Cao

Ключевые слова: Высокотемпературная термообработка; Производительность; Механизм; Перспективы развития

Контактная информация: а: Нанкинский университет лесного хозяйства, Нанкин 210037 Китай; b: Совместно-инновационный центр эффективной обработки и использования лесных ресурсов, Нанкин 210037, Китай;

* Автор, ответственный за переписку: nldfloor@163. com

ВВЕДЕНИЕ

Как один из четырех традиционных материалов, древесина является единственным из них, который является возобновляемым и экологически чистым. Благодаря своим уникальным визуальным характеристикам, высокой удельной прочности, естественной деградации, благоустройству внутренней среды и другим природным характеристикам, а также высокой пластичности, высокой практичности, хорошей производительности обработки, низкому энергопотреблению обработки и возможности вторичной переработки, он стал один из инженерных материалов с большими перспективами развития. Он играет незаменимую роль в строительстве, отделке, производстве мебели и автомобильных перевозках. С развитием общества, ростом населения и повышением уровня жизни области применения продолжают расширяться. Спрос на термообработанную древесину, такую ​​как изделия для наружного применения, напольное отопление и домашнее производство, демонстрирует растущую тенденцию. Между тем, рубка леса ограничена из-за усиления и усиления национальной охраны лесов. В условиях все более жесткого спроса на древесину развитие быстрорастущих лесов является важной мерой для решения проблемы нехватки древесины. Однако, по сравнению с естественными лесами, древесина из быстрорастущих лесов имеет много присущих недостатков, таких как плохая размерная стабильность и плохие декоративные эффекты, которые сильно ограничивают эффективное использование быстрорастущих пород древесины. Поэтому исследователи провели термическую модификацию быстрорастущей древесины, чтобы улучшить все аспекты ее характеристик, добиться более эффективного использования низкокачественной древесины и повысить потребительскую ценность быстрорастущей древесины.

Термическая модификация древесины включает физические методы и предназначена для улучшения или изменения физических, механических, химических свойств и структурных характеристик древесины. Цель состоит в том, чтобы улучшить стойкость к естественному разложению (гниению), кислотостойкость, щелочестойкость, механическую прочность и стабильность размеров, чтобы характеристики древесины соответствовали требованиям людей. В настоящее время технология термической обработки широко используется в индустриализации, и на внутреннем рынке реализуются различные термообработанные изделия из древесины.

Термическая обработка является относительно безопасным для окружающей среды методом модификации, частично влияющим на химический состав. По сравнению с химической модификацией процесс термообработки проще и относительно не загрязняет окружающую среду. Обычные технологии термообработки осуществляются в газовой среде, такой как пар. Примером может служить финская запатентованная технология «Thermowood» (Viitanen et al. 1994), которая также может осуществляться в азотной среде, например, метод термической модификации «Rectification», изобретенный во Франции (Michel 2007), и термическая обработка в состоянии копчения, которая впервые была разработана и исследована в Японии. Кроме того, существуют гидротермальные методы, в которых в качестве среды используется вода, типичным для которых является процесс «Платон», разработанный компанией Shell в Нидерландах (Xie и др. 2002). Кроме того, масляный термический метод термической обработки осуществляется в масле. Модификация древесины простым методом термической обработки может улучшить ее размерную стабильность и устойчивость к гниению, но химическая деградация после термической обработки также снижает механическую прочность древесины, что ограничивает ее применение.

В этой статье основное внимание уделяется изменению характеристик модифицированной древесины при высокотемпературной термообработке и механизму ее действия. Наконец, исследования и применение технологии термообработки обобщаются и просматриваются.

ВЛИЯНИЕ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА

Изменение внешнего вида (цвета)

Исследования цвета в основном проводились для светлой древесины и древесины, меняющей цвет. Благодаря термической обработке общий цвет древесины становится более насыщенным, чтобы сделать поверхность светлого дерева более темной, например, как «тиковый цвет», который улучшает внешний вид древесины. Поверхность меняющей цвет древесины делается более однородной, чтобы добиться эффекта устранения обесцвечивания. Изменение цвета является наиболее очевидным эффектом термической обработки на свойства древесины. Изменение цвета после термообработки можно определить в соответствии со стандартным методом измерения цвета CIE, установленным Международной комиссией по освещению (CIE). Эта система состоит из 3 основных индикаторов: L* (индекс светлоты), a* (красно-зеленый индекс) и b * (желто-синий индекс), из которых получаются разница насыщенности Δ C* и индекс цветового различия Δ E* для характеристики изменения цвета обработанной древесины. Процесс обработки является важным параметром, влияющим на изменение цвета древесины. Кроме того, изменения цвета у разных видов также различны.

Температура оказывает существенное влияние на цветовые показатели древесины. С повышением температуры обработки цвет меняется более явно. Индекс легкости L* значительно снижается, разница насыщенности цвета Δ C* уменьшается, а общая разница цвета Δ E* увеличивается, что проявляется в визуальном углублении окраски образца (Kamperidou et al. 2013). Хидаят и др. (2017) изучали цветовые характеристики кедра корейского ( Pinus koraiensis ) и павловнии ( Paulownia tomentosa ) при термообработке в течение 2 ч при 160, 180, 200 и 220 °С и получили аналогичный вывод. Благодаря тестированию потребительских предпочтений известно, что термически обработанная древесина более темного цвета пользуется большей популярностью у потребителей, чем древесина без термической обработки более светлого цвета. Чтобы добиться более глубокого «тикового цвета», Цзян и др. (2020) использовал систему CIE L*a*b* для определения влияния параметров процесса термообработки (температуры, продолжительности и скорости нагрева) на цвет каучукового дерева ( Hevea brasiliensis ) до и после нагрева. обработки для получения наилучших параметров процесса. Результаты показали, что температура значительно влияла на колориметрические параметры термообработанной каучуковой древесины, в то время как продолжительность и скорость нагрева не оказывали существенного влияния. Порядок воздействия трех параметров был следующим: температура > продолжительность > скорость нагрева. Оптимальные условия процесса были получены следующим образом: 190 °С, продолжительность 4 ч, скорость нагрева 10 °С•ч ^-1 .

Gonzalez-Pena and Hal (2009) использовали колориметр для анализа изменения цвета поверхности и эволюции трех термомодифицированных пород древесины: бука ( Fagus sylvatica L.), ели ( Picea abies L.) и сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.). В процессе термообработки все три породы древесины сначала стали оранжевыми, а затем приблизились к серому. При этом светлота L* постепенно уменьшалась. Аята и др. (2017) провели 1- и 2-часовую высокотемпературную обработку Afrormosia ( Pericopsis elata ), Doussie ( Afzelia bipindensis ), Frake ( Terminalia superba ) и Iroko ( Chlorophora excelsa ) путем термообработки паром. 212 °C для изучения изменения цвета. Результаты показали, что цветовая разница между необработанной и обработанной древесиной была намного выше, чем между разными породами деревьев. Суммарная цветовая разница Δ E* у Фрейка была самой высокой, а у Дусси — наименьшей. Легкость L* всех видов уменьшилось после обработки, и величина снижения увеличилась с увеличением времени обработки. Термическая обработка вызвала небольшое снижение в a* Дусси, небольшое увеличение в b* Фрейка, а остальные три образца древесины были противоположными.

Светлая древесина, такая как тополь ( Populus tomentosa Carr.) и береза ​​( Betula alnoides ), темнеет после термической обработки. Цао и др. (2021) тополь термообработанный при 180 ℃ в течение 3 ч. Результат показан на рис. 1. Цвет изменился с не совсем белого на темно-коричневый, и это изменение было очевидным. L * термообработанных образцов составила 40,97, что на 38,18% ниже, чем L * контрольного образца, что свидетельствует о снижении легкости древесины тополя после термообработки. a * термообработанных образцов увеличились на 71,97% по сравнению с a * контроля, а b * были на 18,10% ниже, чем b * контроля, что указывало на то, что тепло обработка увеличила красно-зеленый индекс и уменьшила желто-синий индекс древесины тополя. Банадикс и Толвай (2019)) изучали изменение окраски заболони и сердцевины тополя после термической обработки. Начальная краснота ( a *) сердцевины и заболони была низкой и со временем увеличивалась. После 20 дней обработки при температуре 110 ℃ значение покраснения может достигать 4,5 раз по сравнению с первоначальным значением. Краснота заболони увеличилась больше, чем у сердцевины, и возникла видимая хроматическая аберрация. Увеличение координаты желтого цвета ( b* ) было аналогично увеличению значения a* , до 1,9.раз от исходного значения, и изменение красноты более очевидно, чем изменение желтизны. Изменение цвета березы после термической обработки аналогично изменению цвета тополя. Ян и др. (2015) береза ​​термообработанная в вакууме -0,08 МПа при температуре от 160 до 200 ℃ в течение от 1 до 4 часов. Они обнаружили, что цвет изменился со светло-белого на темно-коричневый и однородный после термообработки в вакууме. Древесина явно демонстрировала более темные тона во всех режимах термообработки. Чем выше температура обработки, тем дольше время обработки, тем меньше Δ L* , тем больше значение Δ E* и тем темнее цвет.

Рис. 1. Цвета поверхности различных образцов

Следует отметить, что цвет древесины может меняться с течением времени. Это справедливо как для термообработанной древесины, так и для необработанной. Таким образом, влияние термообработки на цвет нельзя считать постоянным.

Размерная стабильность и влагопоглощение

Усадка и набухание являются неотъемлемыми характеристиками пиломатериалов в ответ на различные формы воды. При перевозке пиломатериалов в разные места и изготовлении мебели или полов с подогревом изменится влажность, внешний вид и основные физические свойства древесины, что вызовет дефекты применения древесины. Наиболее заметный улучшающий эффект термической обработки древесины заключается в улучшении стабильности размеров обработанной древесины, например, в повышении ее гидрофобности и снижении равновесного содержания влаги. Термическая обработка значительно снижает влагопоглощение древесины, что может сыграть фундаментальную роль в стабилизации комплексных характеристик древесины в процессе нанесения. Это также важно для использования термообработанной древесины в местах, где важна водонепроницаемость, таких как низины, заборы, и для изменения климатических условий в помещении для мебели, стеновых панелей или ламелей. Бытнер и др. (2021) тополь черный ( Populus nigra L.) термообработанный при 160, 190 и 220 °С в течение 2 ч и при 160, 190 °С в течение 6 ч в атмосфере азота и измеряли изменения равновесия влажность термообработанной древесины в условиях относительной влажности 34%, 65% и 98% в моделируемой ситуации. Отмечено, что с увеличением относительной влажности ЭМС снижалась, а скорость водопоглощения термообработанной древесины при 190 и 220 °С снижалась в течение первых 7 ч выдержки в воде.

Исследования показали, что температура и время термообработки оказывают существенное влияние на стабильность размеров древесины; гигроскопичность древесины постепенно снижается с повышением температуры. Когда температура поднимается до определенного уровня, улучшение размерной стабильности имеет тенденцию быть медленным. С увеличением времени термообработки улучшается размерная стабильность древесины (Priadi и др. 2019). Термическая обработка позволяет значительно снизить влагопоглощение равновесной влажности, и чем выше температура обработки, тем больше снижение равновесной влажности (Хидаят 9).0037 и др. 2018). Чжоу и др. . (2020) термически обработанная древесина красного дерева ( Swietenia macrophylla King) при температуре от 150 до 210 °C с интервалами 15 °C в течение 4 часов для изучения точки насыщения волокна и смачиваемости поверхности. Результаты показали, что термическая обработка снижает точку насыщения волокна (измеренную с помощью спектроскопии ядерного магнитного резонанса) и смачиваемость поверхности древесины, что приводит к снижению гигроскопичности термически обработанной древесины. Древесина, обработанная при более высокой температуре, показала более значительное снижение гигроскопичности. Оба Чжан и др. (2017 г.) и Нуриан и Аврамидис (2021 г.) пришли к аналогичным выводам.

Смачиваемость поверхности образцов сердцевины и заболони тика ( Tectona grandis ) измеряли после термообработки при 180 и 200 °C. Поверхностная смачиваемость сердцевины и заболони уменьшилась после термической обработки, а смачиваемость сердцевины была ниже, чем у заболони (Lopes et al. 2018). Чанг и др. (2019) исследовали гигроскопичность высушенного на воздухе, высушенного в печи и термообработанного желтого тополя ( Liriodendron tulipifera ), и результаты показали, что высушенная в печи древесина имеет самый высокий показатель адсорбции/десорбции, за ней следует древесина, высушенная на воздухе. Термообработанная древесина имела наименьшую гигроскопичность. Снижение гигроскопичности и улучшение стабильности являются наиболее важными и важными улучшениями характеристик термообработанной древесины. Другие изменения характеристик термообработанной древесины более или менее связаны с улучшением гигроскопичности.

Физические и механические свойства

Механические свойства древесины имеют большое значение для мебельной и лесозаготовительной промышленности. На сегодняшний день закономерности, обнаруженные в исследованиях термообработанной древесины, показали, что термообработка оказывает значительное влияние на механические свойства древесины (Guntekin et al. 2017; Icel and Beram. 2017; Rasdianah et al. ). 2018; Lo Monaco и др. 2020). Три компонента древесины, а именно целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин, разлагаются и изменяются в разной степени при высокотемпературной термической обработке, что приводит к изменению ее физико-механических свойств. Дурмаз и др. (2019) исследовали физические и механические свойства сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.), подвергнутой термообработке при 120, 150, 180 и 210 °C в течение 4 и 6 часов в лабораторных масштабах. Был сделан вывод, что прочность на сжатие, прочность на изгиб и модуль упругости (MOE) древесины уменьшались с увеличением температуры и времени обработки, и было высказано предположение, что древесина, используемая в мебели, насестах и ​​предметах декора, подвергается внешнему воздействию. участки должны подвергаться длительной термической обработке при низкой температуре.

Температурно-временные параметры термической обработки оказывают решающее влияние на механические свойства древесины, но степень влияния различна. Перцин и др. (2015) термообработанная древесина дуба ( Quercus petraea Liebl . ) при 160, 190 и 220 °C в течение 2 и 4 часов, а также испытаны некоторые механические свойства. Результаты показали, что прочность на изгиб (MOR), модуль упругости (MOE), прочность на растяжение параллельно волокнам (TS) и прочность на сдвиг параллельно волокнам (SS) были снижены после термической обработки, а прочность на сдвиг уменьшилась. больше, чем предел прочности. Было указано, что влияние температуры термообработки на механическую прочность больше, чем влияние времени. Результаты Сабино и др. (2021) также отмечается, что по сравнению со временем термообработки температура оказывает большее влияние на механические свойства.

Для термообработки в открытых (атмосферное давление) и закрытых (под давлением) системах, Can и др. (2021) сравнили влияние термообработки при 190 и 212 °C в течение 2 ч на прочность на сдвиг древесины сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.). Результаты показали, что значение прочности на сдвиг термообработанной древесины у всех уменьшилось, и максимальное снижение составило 40% при термообработке при 212 °С в течение 2 ч при атмосферном давлении.

По сравнению с другими механическими свойствами термообработанной древесины поверхностная твердость обработанной древесины не сильно изменяется. Соответствующие условия термической обработки улучшат модуль упругости и сделают древесину более жесткой. После термической обработки прочность на сжатие параллельно волокнам также улучшится. Эррера-Диас и др. (2019) обнаружили, что после термообработки паром сосны лучистой ( Pinus radiata D. Don) при 190 °C в течение 3 часов модуль упругости увеличился примерно на 15–32 %. Ву и др. (2019) изучали твердость ( H ) и приведенный модуль упругости ( E _r ) клеточных стенок древесины лиственницы ( L. gmelinii ) и красного дуба ( Q. rubra ) после термической обработки при семь температур, включая от 200 до 500 °C в течение 10 минут с помощью наноиндентирования . Случайно отобранные достоверные данные о приведенном модуле упругости ( E _r ) и твердости ( H ) вторичных клеточных стенок древесины лиственницы и красного дуба обобщены на рис. 2. В диапазоне температур от 200 до 225 °С, для древесины лиственницы модуль упругости ( E _r ) значение увеличивается с повышением температуры. Максимальное значение составляло 22,4 ГПа (225 °С), но оно резко падало до 5,7 ГПа, когда температура превышала 300 °С. Значение твердости ( H ) увеличивалось с повышением температуры.

Рис. 2. E _r -температурные и H -температурные кривые образцов древесины лиственницы и красного дуба при различных температурах

Биологическая стойкость и атмосферостойкость

При определенных условиях компоненты клеточной стенки древесины и различные углеводы, содержащиеся в клеточной полости, при определенных условиях подвержены разложению различными грибками, вызывающими гниение древесины, что приводит к гниению и деградации древесины. Свободные радикалы, образующиеся в процессе термической обработки, оказывают определенное ингибирующее действие на грибки и плесневые грибы, при этом улучшается стойкость древесины к гниению. Соответствующие исследования показали, что термически обработанная каучуковая древесина обладает повышенной устойчивостью к гниению по отношению к грибкам бурой гнили и грибам белой гнили (Шукла и Шарма, 2018). Стойкость светло-красных меранти ( Shorea spp. ) и Kedondong ( Canarium spp. ) к бактериям белой гнили улучшается после обработки паром (Dahali et al. 2020). Ван и др. (2016) провели термообработку в масляных ваннах тополя и сосны монгольской ( Pinus sylvestris var. mongolica Litv.) с растительным маслом в качестве теплопроводной среды и исследовали стойкость термически обработанной древесины к гниению в помещении. Результаты показали, что после термообработки маслом скорость потери массы тополя снизилась с 19с 0,4% до 5%, а у монгольской сосны сеоте – с 8,2% до 3,2%. Термическая обработка маслом эффективно повышает устойчивость древесины к гниению.

Однако, несмотря на то, что термическая обработка древесины придает ей хорошую устойчивость как к грибкам белой гнили, так и к грибам бурой гнили, а также сильную устойчивость к грибкам синей гнили, она не может предотвратить или уменьшить появление плесени на поверхности древесины. Это связано с тем, что рост плесени в основном зависит от белков и низкомолекулярных сахаров древесины, а продукты ее пиролиза (например, редуцирующие сахара) могут ускорять рост плесени. Кроме того, высокотемпературная термически модифицированная древесина обычно не может противостоять нападению термитов, что ограничивает ее применение. Люстра и др. (2020) проверили антитермитную активность соединений, извлеченных из термообработанной древесины ясеня, и обнаружили, что антитермитная активность экстракта термообработанной древесины ясеня незначительна. Эстевес и др. (2021) также указывалось, что термическая обработка не увеличивает стойкость древесины к термитам.

По сравнению с необработанной древесиной термообработанная древесина обладает лучшей устойчивостью к ультрафиолетовому излучению. После обработки древесины при высокой температуре образуются фенольные соединения, устойчивые к световому старению. Эти соединения могут в определенной степени препятствовать выцветанию древесины, поэтому после периода сильного солнечного света термообработанная древесина лучше, чем необработанная древесина, с точки зрения стабильности цвета. Томак и др. (2018) изучалось влияние 48-месячного выветривания на цвет древесины ясеня, ироко, сосны обыкновенной и ели по сравнению с их термообработанными аналогами. Было обнаружено, что шероховатость поверхности увеличивается по мере увеличения времени атмосферного воздействия, качество поверхности и стабильность цвета улучшаются при термической модификации для всех пород древесины, а твердая древесина работает лучше. Однако они пришли к выводу, что термическая модификация может не защитить внешний вид поверхности и стабильность цвета в течение длительного времени на открытом воздухе. Годиньо и др. (2021) также резюмирует и указывает, что термическая модификация неэффективна для ограничения вызванного светом изменения цвета и фотодеградации древесных полимеров. Кай и др. (2020) количественно определили количество связанной воды, точку насыщения волокна (FSP), поры клеточных стенок и распределение свободной воды в термомодифицированной сосне обыкновенной, ели европейской и ясене европейском. Вышеупомянутая термически модифицированная древесина показала лучшие характеристики, чем немодифицированная древесина после атмосферного воздействия.

Акустические свойства

Длительное естественное старение снизит гигроскопичность древесины и улучшит ее акустические качества. Выявлено, что увеличивается удельный динамический модуль упругости древесины, снижается коэффициент потерь и улучшаются характеристики передачи механических колебаний древесины (Обатая, 2016). Аналогичную роль естественного «старения» может играть термическая обработка, улучшающая акустические свойства древесины и в то же время сокращающая длительный период, необходимый для нормального «старения». В качестве нового материала для внутренней отделки следует учитывать характеристики звукопоглощения термообработанной древесины.

Чанг и др. (2017) термообработанная древесина Larix kaempferi , обычно используемая в строительстве при 200, 220 и 240 ° C в течение 9, 12, 15 и 18 часов. Коэффициенты звукопоглощения термообработанных образцов древесины измеряли в реверберационной камере при частотах 250, 500, 1000, 2000 и 4000 Гц соответственно. Результаты показали, что коэффициент звукопоглощения увеличивается с увеличением температуры и времени обработки. Скорость увеличения коэффициента звукопоглощения в области высоких частот была выше, чем в области низких частот. Коэффициент звукопоглощения древесины в диапазоне высоких частот можно значительно улучшить путем термической обработки. Полученные результаты заложили основу для будущих исследований термообработанной древесины в качестве материалов для помещений.

Энергия акустических колебаний дерева в значительной степени напрямую определяет акустические качества дерева как музыкального инструмента. Потеря энергии древесины, вызванная потерями на трение, выражается логарифмической скоростью затухания ln( A ₁ / A ₂ ) = α × T ₀ . Чем ниже логарифмический коэффициент затухания древесины, тем больше энергия акустических колебаний и тем лучше акустические характеристики. Удельный динамический модуль упругости представляет собой отношение модуля упругости к плотности, которая является одной из физических величин, характеризующих вибрационную эффективность и качество деки музыкальных инструментов. Чем больше динамический модуль упругости древесины, тем меньше плотность, то есть больше удельная упругость и виброэффективность древесины. Поэтому дека музыкального инструмента с отличными рабочими характеристиками обычно имеет высокий удельный динамический модуль упругости. Кан и др. (2016) оценили резонансную частоту и логарифмическую скорость затухания необработанной и термообработанной ели езо ( Picea jezoensis ), северного красного дуба ( Quercus rubra ) и японской красной сосны ( Pinus densiflora S. et Z). . ) методом свободных колебаний. Оценивались изменения резонансной частоты моды 1 ^st и других мод, вызванные термической обработкой, и оценивались изменения логарифмической скорости затухания, вызванные термической обработкой. Результаты показали, что резонансные частоты 1 ^ст режим всех образцов после термической обработки снизился. В случае образца с более высокой резонансной амплитудой на резонансной частоте моды 2 ^nd резонансная амплитуда резонансной частоты моды 1 ^st была увеличена в большей степени за счет термической обработки, так что звук стал более стабильным. Карами и др. (2020) обрабатывали образцы древесины ели при умеренных температурах 130 и 150 °C и различной относительной влажности от 0% до 25% и обнаружили, что вибрационные характеристики образцов улучшаются с уменьшением демпфирования (tan δ ). Однако этот вид термической обработки также предъявляет определенные требования к влажности окружающей среды, и эффект модификации был лучше в диапазоне относительной влажности от 60% до 75%. Наоборот, более высокая влажность окружающей среды значительно снижает акустические качества древесины (Endo и др. 2016).

Свойства отделки поверхности и свойства обработки

Свойства отделки поверхности древесины после термической обработки снижаются, что связано с наличием смолы и других экстрактов внутри древесины, которые просачиваются и затвердевают на поверхности в процессе термической обработки. Вообще говоря, прочность соединения древесины и клея снижается из-за термической обработки (Kariz and Sernek 2010). Хотя улучшение размерной стабильности древесины после термической обработки может уменьшить напряжение, вызванное усадкой или расширением клеевого слоя, адгезия между клеем и древесиной также изменится. Распределение водорастворимого клея по поверхности древесины, смачиваемость и проникновение в поры будут ослаблены из-за снижения гигроскопичности термообработанной древесины. Кроме того, с изменением времени и температуры термообработки значение pH древесины также будет меняться, что влияет на отделочные характеристики термообработанной древесины. Снижение значения pH на поверхности термообработанной древесины также может повлиять на отверждение клея (Миклечич и Йироус-Райкович, 2016). Повышение кислотности поверхности древесины может повлиять на смачиваемость древесины и адгезию покрытий на водной основе к термообработанной древесине (Altgen 9).0037 и др. 2014).

После термической обработки значения шероховатости поверхности и ударной вязкости древесины снижаются, а хрупкость увеличивается, что оказывает значительное влияние на ее характеристики обработки (Budakçı и др. 2013; Shukla 2019). В процессе резки легко получить локальные трещины, что приводит к дефектам обработки кромок, таким как сколы, а пыль, образующаяся в процессе резки, также меньше.

МЕХАНИЗМ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ТЕРМООБРАБОТКИ

Основные компоненты древесины содержат хромофорные группы, такие как карбонильные группы, карбоксильные группы, ненасыщенные двойные связи и сопряженные системы, а также ауксохромные группы, такие как гидроксильные группы. Во время термической обработки древесины полисахариды расщепляются с образованием большего количества карбонильных и карбоксильных групп, что приводит к постепенному потемнению цвета древесины (Hu et al. 2012; Vybohova et al. 2018). Как и в случае с обычной древесиной, на цвет термообработанной древесины также влияет среда, в которой она используется. Под влиянием таких факторов, как температура, влажность, свет и дождь, содержание лигнина постепенно уменьшается, холоцеллюлоза становится доминирующим компонентом клеточной стенки, а цвет поверхности постепенно становится серым и белым (Хуан 9).0037 и др. 2012).

Молекулы древесной целлюлозы и гемицеллюлозы имеют большое количество гидроксильных групп, а это наиболее активные и гигроскопичные группы в химических реакциях. Термическая обработка может снизить содержание гидроксила, в результате чего древесина частично потеряет свою влагообменную способность, а также уменьшит равновесное содержание влаги в древесине. Во время термической обработки некоторые полисахариды гемицеллюлозы сначала расщепляются до таких продуктов, как фурфурол, и эти вещества могут реполимеризоваться по мере продолжения термической обработки. Это водонерастворимый полимер, улучшающий гидрофобность древесины и уменьшающий набухание и усыхание древесины. Изменения кристалличности целлюлозы и химические изменения или пластификация лигнина также снижают свойства набухания древесины после обработки. Кроме того, нагрев в определенном диапазоне температур позволяет устранить внутреннее напряжение роста древесины и уменьшить деформацию древесины в ответ на изменение влажности. Таким образом, стабильность размеров термообработанной древесины значительно улучшается.

Реакция сшивания целлюлозы, лигнина и ксилана в слое S2 клеточной стенки древесины усугубляет реакцию пиролиза высокомолекулярных полимеров. Это снизит гигроскопичность термообработанной древесины, но повысит хрупкость и снизит механическую прочность. Из-за разного содержания пентоз, которые оказывают большое влияние на механические свойства гемицеллюлозы в разных породах древесины, прочность на растяжение, ударная вязкость и ударная вязкость древесины лиственных пород с большим содержанием пентозана в гемицеллюлозе были значительно снижены по сравнению с хвойной древесиной. с такой же обработкой после термической обработки. Инь и др. (2011) использовали инфракрасную микроскопию с преобразованием Фурье (FT-IR) и наноиндентирование для отслеживания изменений в химической структуре и микромеханических свойствах вторичной клеточной стенки. Было обнаружено, что изменения гигроскопичности и микромеханических свойств, происходящие при повышении температуры пара, тесно связаны с деградацией полимерных (гемицеллюлозы и лигнина) компонентов клеточной стенки (Wang et al. 2018).

Причины гнилостной стойкости термически обработанной древесины следующие: 1) после термической обработки снижается гигроскопичность и повышается гидрофобность, что делает влажность среды обитания бактерий гниения непригодной для ее роста; 2) гемицеллюлоза разлагается в процессе термической обработки, из-за чего разложившимся бактериям не хватает пищи для выживания; 3) Термическая обработка вызывает необратимые химические изменения в материалах клеточных стенок древесины, в результате чего ферменты, участвующие в разложении грибков, не могут распознать ее в качестве подходящего субстрата; 4) При термической обработке получают новые экстракты, которые можно использовать в качестве фунгицидов. Изучение Хао и др. (2018) показали, что гидролиз целлюлозы в древесине уменьшается при более высокой температуре нагрева, что объясняет, почему стойкость к гниению увеличивается с увеличением степени термообработки.

ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ТЕРМООБРАБОТАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ

После того, как древесина модифицирована термообработкой, ее нелегко деформировать, скорость водопоглощения снижается (Bytner et al. 2021), а размерная стабильность и устойчивость к атмосферным воздействиям улучшаются (Shukla and Sharma 2018) . Эти изменения расширяют область применения древесины. В определенной степени удалось смягчить дисбаланс между спросом и предложением древесины в Китае и повысить ее добавленную стоимость. Модифицированная древесина обладает превосходными характеристиками в архитектурном декоре. Будь то обычное внутреннее архитектурное украшение или специальное архитектурное украшение, существует большое пространство для применения. Кроме того, древесина, прошедшая высокотемпературную термообработку, также имеет много преимуществ в качестве упаковочного материала при торговых перевозках.

Декоративные материалы

Термически обработанная древесина обычно имеет такие преимущества, как красивый внешний вид, хорошая стабильность размеров и однородное содержание влаги. Это предпочтительный строительный материал для внутренней отделки и отделки, такой как двери, окна, панели пола и мебель. После термической обработки цвет древесины изменится со светло-коричневого на темно-коричневый, что может сыграть более важную роль в корректировке цвета в архитектурном декоре, чтобы добиться античного визуального эффекта и повысить завышенную элегантность здания. По этой причине термически обработанная древесина также широко используется в архитектурной отделке полов и стен для усиления теплоты интерьера (Цао 9).0037 и др. 2021).

Термически обработанная древесина обладает превосходной стойкостью к гниению и стабильностью размеров, поэтому она также широко используется в бассейнах, кухнях и зданиях с интенсивным водяным паром, например, декоративные материалы в сауне должны иметь малую усадку, хорошую стабильность размеров, отсутствие неприятный запах и хорошие теплоизоляционные свойства. Смола в древесине пихты и сосны в основном выводится на поверхность древесины, а затем постепенно разлагается при высокотемпературной термической обработке. В то же время термообработанные пихта и сосна обладают характеристиками низкого водопоглощения, хорошей размерной стабильностью и высокой устойчивостью к биологическому разложению. Эти свойства соответствуют требованиям к материалам для сауны, так что термообработанная древесина стала лучшим выбором для внутренней отделки сауны (Domingos 9).0037 и др. 2018). Кроме того, конструкции уличных беседок, столов и стульев, а также ограждений также широко изготавливаются из термообработанной древесины.

Упаковочные материалы

В качестве обычного упаковочного материала древесина широко используется для транспортировки, торговли и сохранения продуктов. Он играет очень хорошую роль в защите, поддержке и загрузке. Особенно в международной торговле деревянная упаковка имеет много преимуществ. Он очень подходит для логистики механических и электронных продуктов. Во-первых, деревянная тара обладает высокой прочностью, устойчива к определенным механическим повреждениям, может выполнять функции буферной системы при разгрузке. Во-вторых, стоимость деревянной тары ниже и она имеет лучшую экономическую эффективность. Наконец, деревянную упаковку можно перерабатывать и использовать повторно, не вызывая загрязнения окружающей среды. Это экологически чистый природный зеленый материал. Эти преимущества незаменимы для других материалов, особенно картона и пластика. В качестве упаковочных материалов, особенно при трансграничной торговле и транспортировке, упор следует делать на обработку древесины от вредителей, больных и мертвой древесины, потому что, как только вредители распространяются через торговлю и транспортировку, они окажут серьезное влияние на местную экологию. . Фумигация долгое время была важным методом борьбы с вредителями (Fu и др. 2012). Однако остатки фумигационной обработки могут воздействовать на окружающую среду. В то же время у насекомых также может развиться устойчивость к препаратам, что может привести к таким проблемам, как неполная элиминация. Поэтому некоторые ученые считают, что безопасная и эффективная технология термической обработки также имеет значительные преимущества в борьбе с вредителями древесины.

ПЕРСПЕКТИВЫ ТЕХНОЛОГИИ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

Благодаря постоянному повышению осведомленности об охране окружающей среды деревообрабатывающая промышленность быстро развивается в направлении защиты окружающей среды и окружающей среды. Термическая обработка является методом физической модификации. По сравнению с химической модификацией процесс термической обработки проще и вызывает относительно небольшое загрязнение. В термической обработке древесины участвуют только температура и водяной пар, и никаких химических реагентов не добавляется. Поэтому термообработка достаточно экологична и безопасна. Термически обработанная древесина является экологически чистым материалом. В то же время термически обработанная древесина обладает противогнилостными и противонасекомыми свойствами, продлевает срок ее службы и значительно улучшает ее эксплуатационные характеристики, такие как снижение водопоглощения и набухаемости от влаги, повышенная стабильность размеров, практически полное отсутствие деформации и растрескивания древесины. его продукты.

Хотя термическая обработка древесины постоянно и глубоко изучается, а продукты широко используются, в настоящее время все еще есть некоторые проблемы, которые необходимо решить, и есть возможности для дальнейшего улучшения фундаментальных исследований и характеристик продукта:

1) Вообще говоря, улучшение долговечности древесины за счет термической обработки не так важно, как улучшение стабильности размеров. Необходимо избегать контакта с почвой во время использования, и это улучшение происходит за счет механической прочности. Связанные приложения в основном применяются к неструктурным приложениям. С точки зрения механизма повышение стабильности и долговечности термообработанной древесины и снижение прочности тесно связаны с деструкцией гемицеллюлозы, поэтому это противоречие непримиримо. Но с помощью инноваций и оптимизации процессов эту проблему можно в значительной степени решить. Процесс термообработки можно точно настроить в соответствии с конкретными породами деревьев и использовать для дальнейшей оптимизации характеристик продукта. Также можно изучить сочетание термической обработки и уплотнения поверхности древесины для улучшения механических свойств и поверхностной твердости древесины (Cai 9).0037 и др. 2013).

2) Необходимо установить модель сравнения и систему параметров термообработки и показателей эффективности. Цель состоит в том, чтобы прогнозировать и контролировать эффект обработки продукта, чтобы более четко и эффективно разработать процесс высокотемпературной обработки.

3) Процесс термической обработки не ограничивается бревнами или пиломатериалами, он также может использоваться для улучшения применения различных древесных плит и изделий из шпона. Например, на поверхность композитных древесно-стружечных плит наносится термообработанная тонкая древесина, или поверхность древесно-стружечных плит обугливается для придания поверхности определенной гидрофобности, декоративности и других свойств и эффектов.

4) Существуют возможности для всестороннего использования различных инструментов микроанализа, дальнейшего изучения механизма модификации технологии высокотемпературной термообработки, оптимизации процесса модификации высокотемпературной термообработки, улучшения качества материалов для термообработки и установления единый стандарт оценки материалов для термообработки для стандартизации рынка продукции для термообработки.

5) Уровень выделения летучих органических соединений при высокотемпературной термообработке значительно выше, чем при обычной сушке. Наряду с модификацией термической обработки, устройство очистки и абсорбции выхлопных газов оборудовано для предотвращения выделения летучих органических соединений, загрязняющих воздух и наносящих вред здоровью человека.

БЛАГОДАРНОСТЬ

Авторы подтверждают финансирование Ключевого научно-технического проекта провинции Аньхой (CN) (№ 1704a070076) и Научно-технического проекта провинции Цзянсу (CN) (SZ SQ2019023). Отдельное спасибо профессору Цзябиню Цаю за его полезные советы и критическое прочтение рукописи.

ССЫЛКИ

Альтген М., Ала-Вийкари Дж., Хукка А., Тетри Т. и Милиц Х. (2014). «Эффективность систем покрытий на водной основе для термомодифицированной древесины», 7 ^th Европейская конференция по модификации древесины.

Аята, У., Гурлейен, Л. , и Эстевес, Б. (2017). «Влияние термообработки на поверхность отдельных экзотических пород древесины», Древно 60(199), 105-116. DOI: 10.12841/wood.1644-3985.198.08

Банадикс, Э. А., и Толвай, Л. (2019). «Изменение цвета древесины тополя пропариванием для получения коричневого цвета», European Journal of Wood and Wood Products 77(4), 717-719. DOI: 10.1007/s00107-019-01397-9

Будакчи, М., Ильче, А.С., Гюрлейен, Т., и Утар, М. (2013). «Определение шероховатости поверхности термообработанных древесных материалов, строгаемых резцами горизонтально-фрезерного станка», Биоресурсы 8(3), 3189-3199. DOI: 10.15376/biores.8.3.3189-3199

Бытнер О., Ласковска А., Дроздзек М., Козакевич П. и Завадски Дж. (2021). «Оценка размерной стабильности древесины тополя черного, термически модифицированного в атмосфере азота», Материалы 14(6), 1491. DOI:10.3390/ma14061491

Кай, С.Ю., Джавед, М.А., Комулайнен, С., Телкки, В.В., Хаапала, А. , и Хераярви, Х. (2020). «Влияние естественного выветривания на водопоглощение и распределение пор по размерам в термически модифицированной древесине, определяемое методом ядерного магнитного резонанса», Cellulose 27(8), 4235-4247. DOI: 10.1007/s10570-020-03093-x

Цай, Дж. Б., Ян, X., Цай, Л. П., и Ши, С. К. (2013). «Влияние сочетания уплотнения и термической модификации на размерную стабильность и твердость пиломатериалов из тополя», Технология сушки 31(10), 1107-1113. DOI: 10.1080/07373937.2013.775147

Кан, А., Кристофяк, Т., и Лис, Б. (2021). «Прочность на сдвиг и адгезию образцов термообработанной древесины открытой и закрытой систем», Maderas: Ciencia y Tecnología 23(34), 1-19. DOI:10.4067/s0718-221×2021000100432

Кандельер К., Тевенон М., Колле Р., Жерардин П. и Дюмаркей С. (2020). «Противогрибковая и антитермитная активность экстрактивных веществ термомодифицированной древесины ясеня», Мадерас: Ciencia y Tecnología 22(2), 223-240. DOI: 10.4067/S0718-221X2020005000209

Цао С., Цай Дж. Б., Ву М. Х., Чжоу Н., Хуанг З. Х., Цай Л. П. и Чжан Ю. Л. (2021). «Свойства поверхности древесины тополя после термической обработки, пропитки смолой или обеих модификаций», BioResources 16(4), 7562-7577. DOI: 10.15376/biores.16.4.7562-7577

Чанг, Ю. С., Пак, Дж. Х., Пак, Ю., Ли, Дж. Х., и Йео, Х. (2019). «Оценка гигроскопических свойств термически обработанного тополя желтого ( Liriodendron tulipifera ) wood», Journal of the Korean Wood Science and Technology 47(6), 761-769

Чанг Х., Пак Ю., Ян С.Ю., Ким Х., Хан Ю., Чанг Ю.С. и Йео Х. (2017). «Влияние температуры и времени термообработки на коэффициент звукопоглощения древесины Larix kaempferi », Journal of Wood Science 63(6), 575-579. DOI: 10.1007/s10086-017-1662-z

Дахали Р., Ли С., Ашаари З., Бакар Э., Ариффин Х., Кху П., Бавон П. и Саллех К. (2020). «Долговечность обработанных перегретым паром светло-красных меранти ( Shorea spp. ) и Kedondong ( Canarium spp.) против грибка белой гнили и подземного термита», Устойчивое развитие 12(11), арт. 4431. DOI: 10.3390/su12114431

Домингос И., Феррейра Дж., Крус-Лопес Л. и Эстевес Б. (2018). «Водные свойства древесины Pinus pinaster , обработанной различными методами», Drewno 61(202):69-80. DOI: 10.12841/wood.1644-3985.270.07

Дурмаз Э., Укунджу Т., Караманоглу М. и Каймакчи А. (2019). «Влияние термической обработки на некоторые характеристики древесины сосны обыкновенной ( Pinus sylvestris L.)», BioResources 14(4), 9531-9543. DOI: 10.15376/biores.14.4.9531-9543

Эндо, К., Обатая, Э., Зения, Н., и Мацуо, М. (2016). «Влияние влажности при нагревании на физические свойства гидротермически обработанной древесины ели», Wood Science and Technology 50(6), 1161-1179. DOI: 10.1007/s00226-016-0822-4

Эстевес Б., Феррейра Х., Виана Х., Феррейра Дж., Домингос И., Крус-Лопес Л. , Джонс Д. и Нуньес Л. (2021). «Устойчивость к термитам, химическая и механическая характеристика Paulownia tomentosa древесина до и после термической обработки», Forests 12(8), арт. 1114. DOI: 10.3390/f12081114

Fu, C.H., Hu, B.Y., Chang, T.T., Hsueh, K.L., and Hsu, W.T. (2012) «Оценка дазомета как фумиганта для борьбы с бурой корневой гнилью», Pest Management Science 68(7), 959-962. DOI: 10.1002/ps.3303

Godinho, D., Araujo, S.D., Quilho, T., Diamantino, T., and Gominho, J. (2021). «Терммодифицированная древесина, подверженная различным атмосферным воздействиям: обзор», Леса 12(10), арт. 1400. DOI: 10.3390/f12101400

Гонсалес-Пена, М., и Хейл, М. (2009). «Цвет термомодифицированной древесины бука, ели обыкновенной и сосны обыкновенной. Часть 1: Цветовая эволюция и изменения цвета», Holzforschung 63(4), 385-393. DOI: 10.1515/HF.2009.078

Гюнтекин, Э., Айдын, Т., и Уснер, Б. (2017). «Физические, механические и связующие свойства калабрийской сосны ( Pinus brutia Ten. ) под влиянием термической обработки», Древна Индустрия 68(2), 99-106. DOI:10.5552/drink.2017.1533

Хао, Ю. Н., Пан, Ю. Ф., Ду, Р., Ван, Ю. М., Чен, З. Дж., Чжан, X. Т., и Ван, X., М. (2018). «Влияние термической обработки на стойкость древесины к гниению с помощью FTIR-анализа», Достижения в области материаловедения и инженерии, , 2018 г., статья №. 8461407. DOI: 10.1155/2018/8461407

Эррера-Диас, Р., Сепульведа-Вильярроэль, В., Торрес-Мелла, Дж., Сальво-Сепульведа, Л., Льяно-Понте, Р., Салинас-Лира, К., Передо, М., и Ананиас , Р. (2019). «Влияние качества древесины и температуры обработки на физико-механические свойства термомодифицированной сосны лучистой», Eur. Дж. Вуд. Древесина. Произв. 77(4), 661-671. DOI: 10.1007/s00107-019-01424-9

Хидаят В., Ци Ю., Пак Б., Банува И., Фебрианто Ф. и Ким Н. (2017). «Изменение цвета и предпочтения потребителей в отношении цвета термообработанной древесины корейской белой сосны и королевской павловнии», Journal of the Korean Wood Science and Technology 45(2), 213-222. DOI:10.5658/WOOD.2017.45.2.213

Хидаят В., Фебрианто Ф., Пурусатама Б. и Ким Н. (2018). «Влияние термообработки на изменение цвета и стабильность размеров древесины Gmelina arborea и Melia azedarach », E3S Web of Conferences 68: 03010. DOI:10.1051/e3sconf/20186803010

Ху, К. С., Цзян, Г. Ф., Сяо, М., Чжоу, Дж. Х., и Чжао, Ю. (2012). «Влияние термической обработки на водорастворимые экстрактивные вещества и изменение цвета сердцевины мербау», Journal of Wood Science 58, 465-469. DOI: 10.1007/s10086-012-1265-7

Хуанг, К. А., Кокафе, Д., Кокаефе, Ю., Болук, Ю., и Пичетт, А. (2012). «Спектроколориметрическое и химическое исследование изменения цвета термообработанной древесины во время искусственного выветривания», Applied Surface Science 258(14), 5360-5369. DOI: 10.1016/j.apsusc.2012.02.005

Ичел, Б., и Берам, А. (2017). «Влияние промышленной термической обработки на некоторые физико-механические свойства древесины ироко», Drvna Industrija 9. 0038 68(3), 229-236. DOI:10.5552/drink.2017.1720

Цзян, Х.К., Лу, К.Дж., Ли, Г.Дж., Ли, М., и Ли, Дж.Н. (2020). «Влияние термической обработки на цвет поверхности каучукового дерева ( Hevea brasiliensis )», Wood. Исследование 65(4), 633-644. DOI: 10.37763/wr.1336-4561/65.4.633644

Кампериду, В., Барбутис, И., и Василиу, В. (2013). «Отклик цвета и гигроскопических свойств древесины сосны обыкновенной на термическую обработку», Journal of Forestry Research 3(24), 571-575. DOI: 10.1007/s11676-013-0389-y

Кан, Х.Ю., Канг, К.В., Хонг, С.Х., и Мацумура, Дж. (2016). «Влияние термической обработки на акустические свойства деревянной клавиатуры ксилофона», Journal-Factory of Agriculture University Kyushu 61(1), 157-163. DOI: 10.5109/1564098

Карами Э., Барде С., Мацуо М., Бремо И., Гафф М. и Гриль Дж. (2020). «Влияние мягкой гидротермической обработки на физические и вибрационные свойства древесины ели», Композитные конструкции 253(2), арт. 112736. DOI: 10.1016/j.compstruct.2020.112736

Кариз, М., и Сернек, М. (2010). «Склеивание термообработанной ели фенолформальдегидным клеем», J. Adhesion Sci. Технол. 24(8-10), 1703-1716. DOI: 10.1163/016942410X507768

Ло Монако, А., Пелоси, К., Агрести, Г., Пиккио, Р., и Рубино, Г. (2020). «Влияние термической обработки на отдельные свойства древесины каштана и весь комплекс ее визуальных признаков», Древно 63(205), 5-24. DOI: 10.12841/wood.1644-3985.344.10

Лопес Дж., Гарсия Р. и Насименто А. (2018). «Смачиваемость поверхности термообработанного молодого тикового дерева, оцененная с помощью анализатора формы капли», Maderas Ciencia y Tecnología 20(2), 249-256. DOI: 10.4067/S0718-221X2018005002801

Мишель, В. (2007). «Термическая обработка древесины во Франции — современное состояние», Centre Technique du Bois et de l’Ameublement, Париж, Франция.

Миклечич, Дж., и Йироус-Райкович, В. (2016). «Влияние термической модификации на поверхностные свойства и химический состав древесины бука ( Fagus sylvatica L. )», Drvna Industrija 67(1), 65-71. DOI:10.5552/drink.2016.1520

Нуриан, С., и Аврамидис, С. (2021). «Исследовательская термическая модификация болиголова западного», Wood Mater. науч. & англ. 16(4), 221-228. DOI: 10.1080/17480272.2019.1694979

Обатая, Э. (2016). «Влияние естественного и искусственного старения на физические и акустические свойства древесины музыкальных инструментов», Journal of Cultural Heritage 27, S63-S69. DOI: 10.1016/j.culher.2016.02.011

Перчин О., Софуоглу С. и Узун О. (2015). «Влияние пропитки бором и термообработки на некоторые механические свойства древесины дуба ( Quercus petraea Liebl.)», Bioresources 10(3), 3963-3978. DOI: 10.15376/biores.10.3.3963-3978

Приади, Т., Шолиха, М., и Карлинасари, Л. (2019). «Водопоглощение и стабильность размеров термообработанных быстрорастущих лиственных пород», Journal of the Korean Wood Science and Technology 47(5), 567-578. DOI:10. 5658/WOOD.2019.47.5.567

Расдиана, Д., Зайдон, А., Хидая, А., и Ли, С. (2018). «Влияние обработки перегретым паром на физические и механические свойства светло-красной древесины меранти и кедондонг», Journal of Tropical Forest Science 30(3), 384-392. DOI: 10.26525/jtfs2018.30.3.384392

Сабино Т., Сурди П., Вилела А., Мецкер С., Коэльо Н., Оливейра Т. и Мендес Р. (2021). «Влияние посттермической обработки на свойства ДСП средней плотности Eucalyptus sp», Floresta e Ambiente 28(3), арт. е20200079. DOI: 10.1590/2179-8087-floram-2020-0079

Шукла, С. Р. (2019). «Оценка размерной стабильности, шероховатости поверхности, цвета, свойств при изгибе и устойчивости к гниению термически модифицированной Acacia auriculiformis », Maderas. Ciencia y Tecnología 21(4), 433-446. DOI: 10.4067/S0718-221X201

00401

Шукла, С., и Шарма, С. (2018). «Влияние высокотемпературной обработки Hevea brasiliensis по плотности, прочностным свойствам и устойчивости к грибковому разложению», J. Indian. акад. Древесина. С 15(1). 87-95. DOI: 10.1007/s13196-018-0213-6

Томак Э., Устаомер Д., Эрмейдан М. и Йилдиз С. (2018). «Исследование поверхностных свойств термически модифицированной древесины при естественном выветривании в течение 48 месяцев», Measurement 127, 187-197. DOI: 10.1016/j.measurement.2018.05.102

Вийтанен Х., Ямся С., Пааянен Л., Нурми А. и Вийтаниеми П. (1994). «Влияние термической обработки на свойства ели. Предварительный отчет», Document-the International Research Group on Wood Preservation (Sweden) 146(6), 829-833. DOI: 10.1016/S0163-4453(82)92731-1

Выбохова Э., Кучерова В., Андор Т., Занета Б. и Векова В. (2018). «Влияние термической обработки на химический состав древесины ясеня», BioResources 13(4), 8394-8408. DOI: 10.15376/biores.13.4.8394-8408

Wang, X.Z., Chen, X.Z., Xie, X.Q., Wu, Y., Zhao, L.G., Li, Y.J., and Wang, S.Q. (2018). «Влияние термической модификации на физические, химические и микромеханические свойства древесины сосны Массон ( Pinus massoniana Lamb. )», Holzforschung 72(12), 1063-1070. DOI: 10.1515/hf-2017-0205

Ван, Ю. М., Фань, Х. К., и Ду, Р. (2016). «Исследование стойкости к гниению обработанной маслом древесины с содержанием целлюлозы, проверенное с помощью анализа инфракрасного спектра Фурье», Oxidation Communications 39 (1.pt.1), 83-90.

Ву, Ю., Чжан, Х., Чжан, Ю., Ван, С., Ван, X., Сюй, Д. и Лю, X. (2019). «Влияние термической обработки на механические свойства лиственницы ( Larix gmelinii ) и красного дуба ( Quercus rubra ) клеточных стенок древесины посредством наноиндентирования», BioResources 14(4), 8048-8057. DOI: 10.15376/biores.14.4.8048-8057

Се, Ю. Дж., Лю, Ю. X., и Яо, X. (2002). «Термообработанная древесина и ее развитие в Европе», Journal of Forestry Research 13(3), 224-230. DOI: 10.1007/BF02871703

Yang, Y., Zhan, T.Y., Lu, J.X., and Jiang, J.H. (2015). «Влияние термовакуумной обработки на цвет и химический состав древесины ольхи березовой», Биоресурсы 10(4), 7936-7945. DOI: 10.15376/biores.10.4.7936-7945

Инь, Ю. Ф., Берглунд, Л., и Салмен, Л. (2011). «Влияние обработки паром на свойства клеточных стенок древесины», Biomacromolecules 12(1), 194-202. DOI:10.1016/j.carbpol.2014.08.040

Чжан Ю., Сюй Д. Л., Ма Л. Б., Ван С. К. и Лю X. (2017). «Влияние термической обработки на водопоглощение древесины», BioResources 12(1), 1697-1705. DOI: 10.15376/biores.12.1.1697-1705

Чжоу, Ф., Фу, З. Ф., Гао, X., и Чжоу, Ю. Д. (2020). «Изменения взаимодействия древесины красного дерева с водой в результате термической обработки», Holzforschung 74(9), 853-863. DOI: 10.1515/hf-2019-0192

Статья отправлена: 22 февраля 2022 г.; Экспертная проверка завершена: 20 марта 2022 г.; Получена и принята исправленная версия: 2 апреля 2022 г.; Опубликовано: 6 апреля 2022 г.

DOI: 10.15376/biores.17.2.Cao

Процесс непрерывного улучшения термообработки отжигом на раствор

” alt=”Мастера тепла”>

SHI FW Energia FAKOP Sp. z o.o., дочерняя компания Sumitomo SHI FW и Heatmasters Poland, в очередной раз осуществила совместно определенный процесс термообработки отжигом для змеевиков из высоколегированной нержавеющей стали. Несмотря на наши давние методы и процедуры, детали этого процесса снова были улучшены благодаря развивающимся отраслевым факторам и существованию практики постоянного улучшения в обеих компаниях. Глубокие знания, опыт, командная работа и внимание к деталям позволили нам сделать еще один шаг к превосходному качеству и увеличению срока службы продукции, что привело к сокращению времени простоя на техническое обслуживание для конечных пользователей.

Компания Heatmasters Poland несколько раз обеспечивала отжиг на раствор для этих деталей в течение последних пяти лет, работая со специалистами по качеству SHI FW Energia FAKOP для дальнейшей оптимизации и совершенствования наших уникальных процессов отжига. Постоянно проверяя каждую деталь в течение всего процесса отжига на раствор, от транспортировки и хранения до размещения термопар, мы работаем вместе с SHI FW Energia FAKOP, чтобы продолжать поставлять компоненты самого высокого качества конечным пользователям по всему миру.

На этот раз детали были загружены в нашу печь для термообработки U117. Эта печь имеет размеры 4,4 х 2,4 х 1,2 метра и использует вилочную систему загрузки. Шляпа этой печи была недавно отремонтирована с использованием улучшенного изоляционного материала для повышения энергоэффективности.

Детали нагревались до температуры намного выше 1000°C, а цифровая система контроля температуры Heatmasters Rigel26 обеспечивала точный и хорошо документированный процесс нагрева. После нагрева в течение заданного периода времени происходила закалка для формирования в материале желаемой микроструктуры. Обычно водяное охлаждение было бы отличным решением, но в этом случае оно слишком сильно изменило бы форму элементов, что привело бы к дополнительным производственным усилиям и дополнительной нагрузке на сборки. Подходящим подходом было быстрое воздушное охлаждение, поскольку оно позволяло нам избежать отрицательной структуры материала, но при этом сохранить форму элементов. Всего за это время было обработано 68 элементов.

Всего в нашей печи для термообработки U117 было обработано 68 деталей.

„Растущие ожидания отрасли оправдываются благодаря тесному сотрудничеству на этапе предварительного планирования и реализации. Нацеленность на постоянное улучшение и нестандартный подход позволяют улучшать каждый раз, каждый проект».

– Здзислав Швайца, инженер-проектировщик / технолог, SHI FW Energia FAKOP Sp. о.о.

SHI FW Energia FAKOP специализируется на производстве, модернизации, поставке запасных частей для всех видов котлов и других сосудов под давлением, нанесении защитных покрытий в цеху и на месте, включая проектирование и сборку на объекте клиента по всему миру.

Heatmasters — международный поставщик промышленных услуг и оборудования, специализирующийся на термообработке, неразрушающем контроле, обработке поверхностей и других услугах по техническому обслуживанию технологических установок и обрабатывающей промышленности.

Heatmasters Poland тесно сотрудничает с SHI FW Energia FAKOP с момента начала нашей деятельности в Польше около 25 лет назад. Сегодня наше тесное сотрудничество продолжается, поскольку Heatmasters предлагает инновационные услуги по термообработке и промышленным услугам с политикой постоянного совершенствования.

«Долгосрочное партнерство между нашими компаниями строится на доверии. Несмотря на 25 лет сотрудничества, это доверие ни разу не пошатнулось, ведь в нас обоих работают высококвалифицированные и ответственные профессионалы».

-Аркадиуш Осуч, генеральный директор SHI FW Energia FAKOP Sp. о.о.

Heatmasters с нетерпением ждет будущих вызовов, используя наши знания и многолетний опыт в области высококачественной термообработки и промышленных услуг.

Помимо термической обработки заготовок в стационарных печах, Heatmasters предлагает индивидуальные решения, в том числе:

• Предварительный нагрев и термообработка после сварки на месте (PWHT)
• Термическая обработка крупных заготовок в переносных временных печах
• Огнеупорные сушки
• Широкий спектр промышленных услуг (НК, обработка поверхности, сварка и т.