¿Qué es la madera carbonizada?
En los últimos 10 años, Países Bajos, Francia, Alemania y Finlandia han estado en Europa. Realicé la aplicación industrial de la tecnología de carbonización de la madera. Además, Japón, Canadá y otros países, así como la provincia china de Taiwán, también han realizado varios estudios sobre la madera carbonizada y han logrado ciertos resultados.
Principios de la carbonización de la madera
La carbonización de la madera actúa principalmente sobre la hemicelulosa, la región amorfa de la celulosa, y los enlaces de hidrógeno que conectan la celulosa y la hemicelulosa.
Por ejemplo, calentamos la madera durante varias horas a aproximadamente 175 °C. En condiciones anaeróbicas, la hemicelulosa se degrada parcialmente, las estructuras hidrófilas como los grupos hidroxilo se reducen y se mejora la estabilidad de la madera a la humedad; con cristalización A medida que aumenta la velocidad, aumentan la estabilidad dimensional y la resistencia de la madera; el aumento de las conexiones laterales de la red de lignina también mejora la estabilidad y la resistencia de la madera, el ácido fórmico, el ácido acético y los compuestos fenólicos producidos en el proceso; puede retrasar la descomposición y extender la vida útil.
Por supuesto, cada fabricante tiene sus propios estándares para el flujo de proceso específico (curva de temperatura y humedad), lo que requiere múltiples ensayos y errores y resumen.
La temperatura, la humedad y el tiempo de calentamiento deben ser muy precisos: después de que la temperatura supera la vitrificación de la celulosa y la hemicelulosa, y el tiempo es largo, son propensos a sufrir efectos negativos como una disminución de la resistencia. después de una gran cantidad de degradación; de manera similar, la reducción excesiva de los enlaces de hidrógeno también reduce la resistencia general.
El impacto de la carbonización en las propiedades de la madera
1. Reducción de la densidad
Proviene principalmente de la pérdida parcial de hemicelulosa. La mayoría de los estudios muestran que la degradación de 5 a 8 hemicelulosas produce poco sacrificio en la resistencia estructural.
2. Aumentar la resistencia
La carbonización a la temperatura adecuada aumentará la resistencia de la madera, pero la carbonización excesiva y sobrecalentada reducirá la resistencia.
3. Se reduce el contenido de agua
Toda la madera absorbe humedad de la atmósfera, y el contenido de humedad de equilibrio (EMC) está relacionado con la humedad relativa y la estructura interna. Durante el proceso de carbonización, debido a la pérdida parcial de grupos hidrófilos como los grupos hidroxilo, la capacidad de absorción de agua de la madera se reduce.
Por lo tanto, la madera carbonizada no solo tiene una EMC más baja a una humedad relativa determinada, sino que a medida que aumenta la humedad relativa, el aumento de la EMC también disminuirá, por lo que la madera es menos propensa a la expansión y contracción del volumen.
Como se puede ver en la imagen superior, la madera carbonizada es significativamente menos sensible a la humedad, lo que le confiere una mayor estabilidad.
La carbonización puede mejorar la estabilidad dimensional de la madera y eliminar o liberar la tensión interna de la madera, porque la hemicelulosa, especialmente el polisacárido aldósido, se convierte en un monómero débilmente higroscópico después de cambios químicos, además, la celulosa elimina los grupos hidroxilo de la madera; Las cadenas moleculares se combinan entre sí para formar enlaces de hidrógeno.
Oscurecer el color
Como se puede ver en la imagen de arriba, a medida que aumenta la temperatura de carbonización, el color se vuelve cada vez más oscuro. El cambio de color de la madera carbonizada se debe principalmente a cambios en los compuestos químicos y a la degradación de la hemicelulosa, la lignina y algunos compuestos extraídos.
5. Capacidad anticorrosión mejorada
La posible razón por la que la carbonización puede mejorar el rendimiento anticorrosión de la madera es que durante el proceso de carbonización, la composición de la madera cambia y se corta. elimina los nutrientes necesarios para la supervivencia de los hongos; al mismo tiempo, la reducción del contenido de humedad inhibe el crecimiento de los hongos y mejora la resistencia a la corrosión.