¿Qué es la madera carbonizada?

La carbonización de la madera, también conocida como tratamiento térmico de alta temperatura de la madera (Modificación Térmica), utiliza vapor de agua, gas inerte, aceite, agua, etc. como medios conductores de calor a una temperatura de 160 a 250 grados Celsius. Una tecnología de protección física de la madera respetuosa con el medio ambiente que realiza una pirólisis de la madera a corto plazo. El tratamiento de la madera a alta temperatura puede provocar cambios físicos y químicos en la composición de la madera, mejorando así la estabilidad dimensional, la durabilidad y el color de la madera. Los cambios en las propiedades de la madera después del tratamiento térmico dependen principalmente de los diferentes tipos de madera y de las diferencias en las condiciones del proceso.

En los últimos 10 años, países europeos como Países Bajos, Francia, Alemania y Finlandia. Se ha logrado la aplicación industrial de la tecnología de carbonización de la madera. Además, países como Japón, Canadá y Taiwán también han realizado diversas investigaciones sobre la carbonización de la madera y han logrado ciertos resultados.

El principio de 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 madera durante varias horas a unos 175°C. En condiciones anaeróbicas, parte de la hemicelulosa se degradará, las estructuras hidrófilas como los grupos hidroxilo se reducirán y la estabilidad de la madera. Se mejorará la humedad; el aumento en la proporción de cristales aumenta la estabilidad dimensional y la resistencia de la madera; el aumento de las conexiones transversales de la red de lignina también mejora la estabilidad de la madera. La resistencia es aceptable durante la producción de ácido fórmico, ácido acético. y compuestos fenólicos. Los compuestos fenólicos en el proceso pueden retrasar la descomposición y extender el período de conservación.

Por supuesto, cada fabricante tiene sus propios estándares para procesos específicos (curvas de temperatura y humedad), lo que requiere muchas pruebas y resúmenes.

La temperatura, la humedad y el tiempo de calentamiento deben ser muy precisos: después de la vitrificación de celulosa y hemicelulosa cuya temperatura supera la norma, es fácil que se produzcan muchas situaciones negativas, como una disminución de la resistencia a la degradación con el tiempo; La reducción excesiva de los enlaces de hidrógeno también puede reducir la resistencia general.

El impacto de la carbonización en las propiedades de la madera

1. Reducción de la densidad

La razón principal es la pérdida parcial de hemicelulosa. La mayoría de los estudios indican que la degradación de la hemicelulosa entre un 5% y un 8% tiene poco impacto en la resistencia estructural.

2. Aumento de la resistencia

Cuando se carboniza a la temperatura adecuada, la resistencia de la madera aumentará, pero la carbonización excesiva y sobrecalentada reducirá la resistencia.

3. El contenido de humedad disminuye

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, la capacidad de absorción de humedad de la madera se reduce debido a la pérdida parcial de grupos hidrofílicos (como los grupos hidroxilo).

Por lo tanto, la madera carbonizada no solo tiene una CEM más baja a una humedad relativa determinada, sino que a medida que aumenta la humedad relativa, el incremento de CEM disminuye, por lo que el volumen de la madera es menos propenso a la expansión y contracción.

Como se puede observar en la imagen superior, la madera carbonizada es significativamente menos sensible a la humedad y por tanto tiene mejor estabilidad.

La carbonización puede mejorar la estabilidad dimensional de la madera y eliminar o retrasar el deterioro. de la madera, esto se debe a que la hemicelulosa, especialmente los glucósidos de polisacáridos, sufren cambios químicos y se convierten en monómeros débilmente higroscópicos; además, los grupos hidroxilo de la cadena molecular de la celulosa se combinan entre sí para formar enlaces de hidrógeno;

4. El color se intensifica

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. Los cambios de color de la madera carbonizada se deben principalmente a cambios en los compuestos químicos, la degradación de la hemicelulosa, la lignina y ciertos compuestos extraídos.

5. Capacidad anticorrosión mejorada

La carbonización mejora la capacidad anticorrosión de la madera. Esto puede deberse a que la composición de la madera cambia durante el proceso de carbonización, cortando la fuente. de nutrientes necesarios para la supervivencia de los hongos. Al mismo tiempo, la reducción del contenido de humedad inhibe el crecimiento de los hongos, mejorando así la capacidad antiséptica.