ديد کلي
در يک برش عرضي از تنه درخت ، ساختار قابل رويت چوب به ترتيب از مرکز چوب به سمت بيرون عبارتند از: مغز چوب ، چوب يا زايلم ، لايه زاينده (کامبيوم) ، پوست.
.jpg)
مغز چوب
مغز ، که در قسمت مرکزي و وسط ساقه يا شاخه قرار دارد، به صورت يک نوار سياهرنگ قابل تشخيص است. مغز شامل بافتهايي است که در طي اولين سال رشد درخت تشکيل شده‌اند.
چوب (زايلم)
قسمت چوب ، يک لايه ضخيم است که در کنار سلولهاي زاينده به صورت حلقه‌هاي متحد المرکز (رويش‌هاي سالانه) آرايش مي‌يابد. در درخت در حال رشد ، چوب عموما از سلولهاي زنده تشکيل شده است. چوب محکم‌ترين و مقاوم‌ترين قسمت تنه براي کارهاي ساختماني است. در جهت برش‌هاي افقي ، شيره درخت از پوست درخت از ميان نسوج شعاعي عبورمي‌کند و به چوب مي‌رسد.
نقش نسوج شعاعي در مقاومت چوب بسيار مهم است. در واقع اين نسوج مانند بست‌هايي هستند که الياف چوب را به همديگر محکم مي‌کنند و نگاه مي‌دارند و از خم شدن و از هم‌گسيختگي رشته مي‌کاهند. به مرور زمان در اطراف مغز چوب ، بافتي از سلولهاي مرده تشکيل مي‌گردد که چوب پير نام دارد. اين قسمت معمولا از چوب جواني که آن را احاطه کرده است محکم‌تر مي‌باشد و حاوي مقاديري رنگ و مواد قليايي است.
در مقطع عرضي درختاني مثل گردو ، آلبالو و نارون ، چوب مرکزي يا چوب پير ديده مي‌شود. چوب جوان معمولا رنگ روشني دارد، اما چوب پير تيره‌تر مي‌باشد.
لايه زاينده (کامبيوم)
ناحيه کامبيومي ، لايه بسيار نازکي است که شامل سلولهاي زنده مي‌باشد و بين بافت چوبي اوليه و پوست داخلي (آبکش) قرار دارد. تقسيم سلولي و رشد شعاعي درخت در اين ناحيه صورت مي‌گيرد. تعداد سلولهايي که توليد مي‌شوند و به بافت چوبي داخلي مي‌پيوندند، بيشتر از تعداد سلولهايي است که به طرف آبکش (قسمت خارجي) مي‌روند. يعني سلولهاي آوند آبکشي کمتر از سلولهاي بافت چوبي تقسيم مي‌شوند. به اين دليل ، بيشترين حجم درخت را چوب تشکيل مي‌دهد تا پوست.
رشد درخت
درخت از طريق تقسيم سلولي به دو صورت رشد مي‌کند: رشد طولي و رشد عرضي (شعاعي). رشد طولي (اوليه) که در اولين فصل سال رخ مي‌دهد، در انتهاي ساقه‌ها ، شاخه‌ها و ريشه انجام مي‌شود و نقاط رشد ، داخل جوانه‌ها که در پاييز سال قبل تشکيل شده‌اند قرار دارد. رشد عرضي (شعاعي) همانطور که ذکر شد در ناحيه لايه زاينده (کامبيوم) صوت مي‌گيرد.
پوست
پوست درخت در برابر ضربات و ضايعات مکانيکي از چوب محافظت مي‌کند. اين قسمت ، از دو لايه تشکيل شده است: لايه بيروني (پوست خارجي) و لايه داخلي (آبکش). لايه نازک پوست داخلي (آبکش) ، انتقال شيره درخت به شاخه‌ها و ذخيره آنها را بر عهده دارد.
.jpg)
تقسيم بندي چوب‌ها
درختان ، متعلق به تيره گياهان بذرده هستند که به دو دسته بازدانگان و نهاندانگان تقسيم مي‌شوند. سوزني‌برگان (نرم چوب‌ها) به دسته اول و پهن برگان (سخت چوب‌ها) به دسته دوم تعلق دارند.
سخت چوب‌ها
اين دسته ، شامل چوب درختان پهن برگ مي‌باشد. بافت چوب درختان پهن برگ تنها در زماني که درخت برگ دارد، رشد مي‌کند. رشد و نمو در بهار شروع مي‌شود و به مرور در پاييز متوقف مي‌شود. لذا حلقه ساليانه اين درختان به صورت يکنواخت از چوب بهاره داراي رنگ روشن به طرف چوب پاييزه تيره رنگ تغيير مي‌کند. نام سخت چوب‌ها ، بدليل نوع بافت آنها است و دليل بر سخت‌تر بودن کليه چوب‌هاي اين دسته نمي‌باشد.
برخي از درختان پهن برگ عبارتند از: گردو ، انجير ، بلوط ، چنار ، راش ، تبريزي ، سپيدار و افرا. از جمله موارد استفاده از اين نوع چوب‌ها ، ساخت مبلمان ، در و پنجره و نازک کاري در ساختمان مي‌باشد.
نرم چوب‌ها
شامل چوب درختان سوزني برگ است. بافت چوب درختان سوزني برگ در طول سال ، زمان رشد بيشتري دارد اين نوع درختان در بهار و تابستان با شدت بيشتري رشد مي‌کنند و سپس تا پايان فصل سرما اين رشد و نمو به کندي مي‌گرايد و به آرامي ادامه پيدا مي‌کند. به اين دليل ، چوب پاييزه و بهاره در حلقه ساليانه براحتي از يکديگر تميز داده مي‌شود و رنگ آنها اين مساله را مشخص مي‌کند.
در فصل بهار ، بدليل وجود آب فراوان و خاک سرشار از مواد غذايي موجب مي‌شود که سلولهاي پهن با ديواره نازک تشکيل شوند و بافتي متخلخل و نسبتا کمرنگ بوجود آورند. اما با کاهش سرعت رشد در اواخر تابستان ، چوب پاييزه شکل مي‌گردد که متشکل از الياف ديواره ضخيم است و به ساقه مقاومت و استحکام مکانيکي مي‌دهد و فشرده‌تر ، تيره‌تر و مقاومتر از چوب بهاره مي‌باشد.
ريز ساختار چوب
ترکيبات تشکيل دهنده سلول چوب عبارتند از: کربوهيدراتها ، ليگنين ، مواد استخراجي ، ترکيبات معدني.
کوبوهيدراتها
کربوهيدراتهاي موجود در چوب ، عمدتا از سلولز و همي‌سلولزها تشکيل شده است.
سلولز
سلولز ، جزء اصلي چوب است. در اغلب گونه‌ها در حدود 40 تا 45% چوب خشک ، سلولز است. سلولز يک هوموپلي ساکاريد تشکيل شده از واحدهاي گلوکز است. مولکولهاي سلولز ، کاملا خطي هستند و تمايل شديد به تشکيل پيوندهاي هيدروژني بين مولکولي دارند. در نتيجه ، دسته‌هايي از مولکولهاي سلولز با يکديگر مجتمع مي‌شوند و زيرليفچه ها را تشکيل مي‌دهند. از تجمع زيرليفچه‌ها و از تجمع ليفچه‌ها ، ليف سلولزي تشکيل مي‌شود.
بر اثر همين ساختار ليفي و پيوندهاي هيدروژني محکم ، سلولز از مقاومت کششي بالايي برخوردار است و در اغلب حلال‌ها ، نامحول مي‌باشد.
* همي‌سلولزها: همي‌سلولزها ، هتروساکاريدهايي هستند که معمولا بين 20 تا 30% نسبت وزني چوب خشک را تشکيل مي‌دهند و همچون سلولز به عنوان ماده ساختماني در ديواره سلول عمل مي‌کنند. در اثر اسيد ، بسادگي به اجزاي تکپاري خود آبکافت مي‌شوند. همي‌سلولزهاي سوزني برگان عبارتند از: گالاکتوگلوکامانان ، آرابينوگلوکورونوزايلان ، آرابينوگالاکتان ، نشاسته و مواد پکتيکي.
همي‌سلولزهاي پهن برگان عبارتند از: گلوکورونوزايلان ، گلوکومانان ، نشاسته و مواد پکتيکي.
ليگنين‌ها
ليگنين ، بسپاري متشکل از واحدهاي فنيل پروپان است و با اتصال‌هايي از نوع اتصال‌هاي استري يا اتري گليکوزيدي با کربوهيدراتها ، پيوند برقرار مي‌کنند. پس از خارج ساختن پلي ساکاريدها به وسيله آبکافت از چوب عاري از مواد استخراجي و عصاره اي ، ليگنين به صورت توده نامحلولي باقي مي‌ماند. همچنين مي‌توان ليگنين را آبکافت کرد و از چوب خارج نمود يا آن را به به مشتقات محلول تبديل کرد.
مواد استخراجي
تعداد زيادي از اجزاي شيميايي موجود در چوب که در کل بخش کوچکي را تشکيل مي‌دهند، در حلالهاي آلي خنثي يا در آب انحلال پذيرند. اين اجزا را مواد استخراجي مي‌گويند. در ترشحات بيرون زده از درخت که بر اثر آسيب‌هاي مکانيکي يا حمله حشرات و قارچها تراوش مي‌کنند نيز ترکيبهاي مشابهي مشاهده مي‌شود. مواد استخراجي را به دو دسته چربي دوست و آب دوست تقسيم مي‌کنند و غالبا اصطلاح "رزين" را براي مجموعه عصاره هاي چربي دوست (به استثناي فنل‌ها) قابل حل در حلالهاي غير قطبي و غير قابل حل در آب بکار مي‌برند.
ترکيبهاي عصاره‌اي ، مواد اوليه خام ارزشمندي در ساخت مواد شيميايي بشمار مي‌آيند و در فرايندهاي توليد خمير و کاغذ هم تاثيرگذار مي‌باشند. براي ادامه اعمال بيولوژيک درخت ، انواع مواد عصاره‌اي مورد نياز است. به عنوان مثال ، چربي‌ها منبع انرژي سلولهاي چوب هستند در حالي که ترپنوئيدها ، اسيدهاي رزيني و مواد فنلي ، چوب را در برابر آسيب‌هاي بيولوژيکي يا حمله حشرات محافظت مي‌کنند.
اندکي يون هاي فلزي ، معمولا بخش عاملي آنزيم‌ها را که در بيوسنتز به عنوان کاتاليزور عمل مي‌کنند، تشکيل مي‌دهند. مواد استخراجي چوب عبارتند از:
* ترپنوييدها و استروييدها: که در کانالهاي رزيني يافت مي‌شوند.
* چربي‌ها و موم‌ها: در سلولهاي پارانشيم پره چوبي يافت مي‌شوند.
* عصاره‌هاي فنلي: عمدتا در چوب درون و در پوست متمرکزند.
* ترکيبهاي معدني چوب: چوب داراي اندکي ترکيبهاي معدني است که به صورت خاکستر اندازه گيري مي‌شود و به ندرت از 1% نسبت به وزن چوب خشک تجاوز مي‌کند. خاکستر ، معمولا شامل نمک‌هايي از قبيل کربنات‌ها ، سيليکات‌ها ، اگزالات‌ها و فسفات‌هاست. فراوانترين يون‌هاي فلزي در خاکستر عبارتند از: کلسيم ، پتاسيم و منيزيم. مقدار يون‌هاي فلزات آهن و منگنز در حدود 110ppm است و مقدار يون‌هاي ساير فلزات حتي کمتر از 10ppm است.
.jpg)
تبديل شيميايي چوب
مواد شيميايي حاصل از چوب را بسته به منشاء آنها و فنون جداسازي و فراورش آنها مي‌توان به چند گروه تقسيم کرد.
فراورده هاي حاصل از استخراج
بيشتر مواد غير ساختاري (غير پليمري) چوب را با استفاده از استخراج به کمک حلالهاي مناسب يا تيغ زدن و جمع آوري رزين مي‌توان بدست آورد. مواد استخراجي را مي‌توان مستقيما بکار برد يا پس از جداسازي و تبديل شيميايي به انواع فراورده‌هاي با ارزش افزوده مطلوب تبديل کرد. از فراورده‌هاي مواد استخراجي ، موارد زير را مي‌توان نام برد:
* اولئورزين:فراورده هاي اصلي اولئورزين شامل تربانتين (متشکل از ترپنوييدها) و روزين (مخلوطي از اسيدهاي رزيني) است. تربانتين عمدتا به عنوان حلال براي ساخت انواع جلا و رنگ براي ساخت مواد شيميايي و توليد رزين‌هاي پلي‌ترپن کاربرد دارد که اين رزين‌ها در توليد چسب‌هاي حساس به فشار و چسب حرارتي و موارد مشابه به مصرف مي‌شود. از کاربردهاي دوزين عبارتند از: در صنعت آهاردهي ، امولسيون کننده هاي بسپارش ، انواع چسب‌ها و افزودني‌ها به مرکب چاپ.
* موم‌ها و استروييدها:موم‌ها عمدتا مخلوطي از استرهاي الکل‌هاي آليفاتيک و اسيدهاي چرب هستند و به منظورهاي مختلف از قبيل چسباننده يا جايگزين واکس کربن بکار مي‌رود.
* ترکيبهاي فنلي:مهمترين ترکيبهاي فنلي ، فلاونوييدها و تانن‌هاي متراکم (کندانسه) مي‌باشند و کاربردهاي فراواني در صنايع تغذيه و دباغي چرم و چسب‌سازي دارند.
* لاستيک طبيعي ، گوتاپرشار بالاتا: که همگي بسپارهايي از واحدهاي ايزوپرني هستند.
فراورده هاي هيدروليز (آبکافت(
پلي ساکاريدهاي چوب را با هيدروليزي اسيدي يا هيدروليز آنزيمي و يا با روش تخمير به مونوساکاريدها آبکافت مي‌کنند که اين مونوساکاريدها (قندها) به انواع ترکيبات شيميايي قابل تبديل هستند.
* تبديل حرارتي:تبديل گرمايي چوب در دماهاي بالا به دو روش پيروليز (تقطير چوب) و گازسازي صورت مي‌گيرد. در فرايند پيروليز ، مهمترين فراورده ، زغال است. اما مقداري گاز و قطران نيز تشکيل مي‌شود. از تقطير حاصل از پيروليز ، آلدهيدها ، کتون‌ها ، اسيدها و استرها ، انواع فنول‌ها از جمله کروزول و نيز مواد تيره‌مانند بدست مي‌آيند و گازهاي حاصل از تقطير معمولا شامل دي‌اکسيد کربن ، مونوکسيد کربن ، هيدروژن ، متان و ساير هيدروکربن‌ها مي‌باشد.
در روش گاز سازي ، تبديل چوب به گاز در اثر تجزيه حرارتي آن بوسيله سوزاندن نسبي انجام مي‌گيرد و گاز حاصل ، محتوي هيدروژن ، کربن مونوکسيد ، کربن دي‌اکسيد ، متان و آب است. اين گاز را مي توان مستقيما به عنوان سوخت مصرف کرد يا آن را به انواع فراورده هاي شيميايي بويژه متانول و آمونياک تبديل نمود.
خواص فيزيکي چوب
* قابليت هدايت حرارتي چوب کم است و به اين دليل ، براي ساختن عايق‌هاي حرارتي مناسب است.
* گرماي ويژه چوب خيلي زياد است و به همين دليل ، در برابر خورشيد و تابش آن برخلاف فلزات سطحش سوزاننده نيست و در محيطهاي بسيار سرد يخ نمي‌زند.
* چوب ، به علت قابليت ارتجاعي قادر به تقويت اصوات مي‌باشد و انتشار صوت در چوب در جهات مختلف متفاوت است.
* چوب‌هاي سبک ، اصوات را بهتر جذب مي‌کنند و هر چه سطح چوب نامنظم‌تر و مرطوب‌تر باشد، خاصيت عايق بودن آن در برابر صدا بيشتر است.
* ميزان هدايت الکتريکي چوب وابسته به درصد رطوبت چوب مي‌باشد و بطور کلي ، چوب‌هاي خشک ، عايق جريان برق هستند.
کاربردهاي چوب
در سطح جهاني ، چوب يک ماده خام فراوان و تجديد شونده است که براي توليد انرژي و مواد شيميايي بکار مي‌رود. چوب همواره نقش مهمي را در توليد انواع وسايل به عهده داشته است که به مرور زمان ، اکثر آنها با مواد پتروشيميايي جايگزين شده است. با وجود اهميتي که مواد پتروشيميايي دارند، نبايد فراموش کرد که منابع نفتي و فسيلي پايان پذيرند و قيمت آنها رو به افزايش است.
به علاوه ، نگراني‌هاي زيست محيطي سبب شده است که به چوب و تبديل شيميايي آن به انواع سوخت و مواد شيميايي ، توجه بيشتري بشود. در صنايع و موارد گسترده و گوناگوني کاربرد دارد، مانند: کشتي سازي ، هواپيما سازي ، صنعت حمل و نقل و بسته بندي ، کاغذ سازي ، ابريشم و چرم مصنوعي ، پارچه بافي ، فيلم سازي ، ساخت ابزار موسيقي و... .
چوب به عنوان يکي از مصالح ساختماني در کليه امور قابل استفاده مباشد و به علت برخورداري از تاب مناسب فشاري و کششي ، از آن علاوه بر مصارف روزمره ، براي ساختن پل‌ها و اعضاي طاق‌هاي پوسته اي نيز استفاده مي‌شود. چوب در تزئينات داخلي و خارجي ، به عنوان يکي از بهترين و زيباترين مصالح طبيعي به طراحان کمک شاياني مي‌کند.
منبع:http://atwis.com/خ