Please use this identifier to cite or link to this item: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19047
Title: The effect of high temperature superheated steam drying on the mechanical and physical properties of rubberwood
Other Titles: อิทธิพลการอบแห้งด้วยไอน้ำร้อนยิ่งยวดอุณหภูมิสูงต่อคุณสมบัติเชิงกลและกายภาพของไม้ยางพารา
Authors: Ram Yamsaengsung
Anatta Patcharawijit
Faculty of Engineering Chemical Engineering
คณะวิศวกรรมศาสตร์ ภาควิชาวิศวกรรมเคมี
Keywords: Rubberwood Drying
Issue Date: 2018
Publisher: Prince of Songkla University
Abstract: The effects of superheated steam treatment on the physical and mechanical properties of rubberwood (Hevea brasiliensis) were investigated. The wood boards were conventional pre-dried from a manufacturer to an average 10+2% moisture content, prior to the superheated steam treatments in this study. The treatments were carried out at three different superheated steam temperatures (140, 150 and 160°C) and three different times (1, 2 and 3 h) under atmospheric pressure and in the presence of air. The results indicated that the mechanical properties were improved as the percentage increase relative to the control samples of each condition. The greatest values for both hardness and compression parallel-to-grain were found in the samples treated at 160°C for 3 h and 140°C for 1 h respectively. In addition, impact strength and tensile strength perpendicular-to-grain of each treatment condition were increased but there are no significant difference (p<0.05) between treated and untreated samples. The results of adsorption properties show decreased equilibrium moisture content for all heat-treated cases throughout the hygroscopic range. The Hailwood-Horrobin model was used to analyze the sorption isotherms and determine monolayer and polylayer moisture contents for untreated and heat-treated rubberwood. The monolayer moisture content clearly decreased with treatment temperature and duration, whereas the reduction in polylayer moisture was relatively smaller. Moreover, the least density of water adsorption sites was found in wood after treatment at 160°C for 3 h, indicating this as the cause for reduced equilibrium adsorption. At higher temperatures and for a long time, the treated samples became darker as indicated by a decrease of brightness (L*), and the greatest total color changes (AE*) were observed in samples after treatment at 160°C for 3 h. The standard methods of ASTM D-1413 and ASTM D3345-74 were used to evaluate the decay resistance from white-rot decay fungus and subterranean termite of rubberwood samples, respectively. Results revealed that superheated steam treatment significant increases the resistance of rubberwood samples. Treated sample at 160°C for 3 h yielded the best performance with the lowest weight loss on both fungal and termite test. Furthermore, FTIR spectroscopy was used to investigate the change in cell-wall components. It was found that high superheated steam temperature caused the number of accessible hydroxyl groups to decrease and the relative cellulose crystallinity to increase. Also the SEM micrographs of wood surface showed that the starch particles decreased consistently with increasing in treatment temperature.
Abstract(Thai): การศึกษานี้วัตถุประสงค์เพื่อศึกษาผลของการทรีตเมนต์ด้วยไอน้ําร้อนยิ่งยวดต่อคุณสมบัติเชิงกายภาพและเชิงกลของไม้ยางพารา โดยท่อนไม้ยางพาราที่นํามาใช้ในการศึกษาครั้งนี้ ได้ผ่านการ อบแห้งด้วยลมร้อนจากโรงงานแปรรูปไม้ยางพาราจนมีความชื้นเฉลี่ย 10-2% (ฐานแห้ง) การทดลอง ได้ดําเนินการที่สภาวะไอน้ําร้อนยิ่งยวดอุณหภูมิ 140 150 และ 160 องศาเซลเซียส เป็นระยะเวลา 1, 2 และ 3 ชั่วโมง ภายใต้ความดันบรรยากาศ จากนั้นนําไม้ยางพาราที่ผ่านการทรีตเมนต์มาวิเคราะห์ คุณสมบัติต่าง ๆ พบว่าคุณสมบัติเชิงกลของไม้ยางพาราส่วนใหญ่ปรับค่าดีขึ้น โดยเมื่อพิจารณาร้อยละ การเปลี่ยนแปลงเทียบกับตัวอย่างไม้ยางพาราควบคุมในแต่ละสภาวะ ค่าที่เพิ่มขึ้นสูงสุดอย่างมี นัยสําคัญของความแข็งและความต้านทานการอดอัดขนานกับเสี้ยน มาจากตัวอย่างไม้ยางพาราที่ผ่าน การทรีตเมนต์ด้วยสภาวะ 160 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 ชั่วโมง และ 140 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 ชั่วโมง ตามลําดับ นอกจากนี้ยังพบว่าค่าความต้านทานแรงกระแทกและความต้านทานแรงดึงใน ทิศทางตั้งฉากกับเสี้ยนของตัวอย่างไม้ยางพาราหลังจากผ่านการทรีตเมนต์ในแต่ละสภาวะ มีค่าสูงขึ้น แต่ไม่มีนัยสําคัญเมื่อเทียบกับตัวอย่างไม้ควบคุม จากการวิเคราะห์คุณสมบัติการดูดซับความชื้น พบว่าในทุกช่วงความชื้นที่ทําการทดลอง ตัวอย่างไม้ยางพาราที่ผ่านการทรีตเมนต์จากทุกสภาวะ มีปริมาณความชื้นสมดุลลดลง จากนั้น วิเคราะห์ไอโซเทอมการดูดซับด้วย Hailwood-Horrobin model และหาปริมาณความชื้นการดูดซับ และปริมาณความชื้นการดูดซับหลายชั้น (polylayer) ของตัวอย่างไม้ ยางพารา พบว่าปริมาณความชื้นการดูดซับชั้นเดียวของตัวอย่างไม้ยางพารามีค่าลดลงอย่างเห็นได้ชัดชั้นเดียว (monolyer) เมื่อผ่านการทรีตเม้นต์ด้วยอุณหภูมิสูงขึ้นและระยะเวลานานขึ้น ในขณะที่ปริมาณความชื้นการดูดซับ หลายชั้นมีค่าลดลงเล็กน้อย นอกจากนี้พบว่า ตัวอย่างไม้ยางพาราที่ผ่านสภาวะ 160 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 3 ชั่วโมง มีความหนาแน่นของพื้นที่การดูดซับความชื้นต่ําสุด ซึ่งชี้ให้เห็นว่าเป็นสาเหตุของการดูดซับสมดุลที่ลดลง จากการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงสีที่ผิวของไม้ยางพารา พบว่าเมื่อสภาวะที่ อุณหภูมิสูงขึ้นและเวลานานขึ้น ส่งผลให้ผิวไม้มีสีเข้มขึ้น ซึ่งพิจารณาได้จากค่าความสว่าง (L*) ที่ลดลง และตัวอย่างไม้ยางพาราที่มีค่าความแตกต่างของสีโดยรวม (AE) มากที่สุด คือไม้จากสภาวะ 160 องศาเซลเซียส เวลา 3 ชั่วโมง วิธีมาตรฐาน ASTM D-1413 และ ASTM D3345-74 ถูกนํามาใช้ในการประเมินความ ต้านทานเชื้อราและปลวกใต้ดินของตัวอย่างไม้ยางพาราตามลําดับ ผลการทดลองพบว่าสภาวะการทรีตเมนต์ด้วยไอน้ําร้อนยิ่งยวดส่งผลให้ความต้านทานการผุกร่อนของไม้ยางพาราเพิ่มขึ้นอย่างมี นัยสําคัญ โดยอุณหภูมิ 160 องศาเซลเซียส เวลา 3 ชั่วโมง เป็นสภาวะที่ทําให้ไม้ยางพารามีความ ต้านทานเชื้อราและปลวกมากที่สุด เนื่องจากน้ําหนักที่สูญเสียของตัวอย่างไม้ระหว่างการทดลองมีค่าต่ำที่สุด การวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงผนังเซลล์ของตัวอย่างไม้ยางพารา ดำเนินการด้วยเทคนิค FTIR spectroscopy พบว่า เมื่อไม้ยางพาราผ่านการทรีตเมนต์ด้วยอุณหภูมิสูงขึ้น จะส่งผลให้ปริมาณ ของหมู่ไฮดรอกซิลลดลง รวมทั้งส่งผลให้ปริมาณเซลลูโลสของผนังเซลล์ไม้มีความเป็นผลึกมากขึ้น นอกจากนี้การวิเคราะห์ผิวไม้ด้วย SEM micrographs ทําให้ทราบว่าปริมาณอนุภาคแป้งของตัวอย่าง ไม้มีค่าลดลงต่อเนื่องจากอุณหภูมิการทรีตเมนต์ที่เพิ่มขึ้น
Description: Thesis (Ph.D., Chemical Engineering)--Prince of Songkla University, 2018
URI: http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/19047
Appears in Collections:230 Thesis

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
435085.pdf3.42 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons