Adakah Kayu Rawatan Terma Lebih Tahan terhadap Kelembapan?

Apakah Itu Kayu Rawatan Terma dan Bagaimana Pengubahsuaian Terma Meningkatkan Rintangan terhadap Kelembapan?

Takrifan dan Proses Pengubahsuaian Terma dalam Kayu Rawatan Terma

Apabila kayu diberi rawatan terma, ia melalui proses pemanasan khas tanpa sebarang bahan kimia terlibat. Suhunya berada antara 180 darjah Celsius hingga kira-kira 220 dalam ruang yang dipenuhi stim ini. Apakah yang berlaku di dalam? Terdapat tiga langkah utama dalam perubahan ini. Pertama ialah fasa pengeringan di mana semua kelembapan dikeluarkan dari kayu. Kemudian suhu dinaikkan secara ketara untuk memusnahkan komponen kayu yang mudah menyerap air. Akhirnya, semua perkara disejukkan secara perlahan bagi memastikan kayu kekal stabil selepas rawatan. Pendekatan ini berbeza daripada rawatan tekanan konvensional kerana tiada bahan toksik ditambah untuk mengawet kayu. Sebaliknya, keseluruhan proses bergantung pada apa yang berlaku apabila kayu terdedah kepada haba yang tinggi, menjadikannya lebih tahan lama dan rintang kerosakan akibat kelembapan dari masa ke masa.

Bagaimana Rawatan Haba Mengurangkan Sifat Higroskopik dan Kecenderungan Menyerap Air

Apabila pengubahsuaian haba memusnahkan hemiselulosa, iaitu bahagian kayu yang paling banyak menyerap kelembapan, kajian dari Institut Sains Kayu tahun lepas mendapati jumlah kumpulan hidroksil berkurang kira-kira separuh. Ini menyebabkan kayu menyerap air jauh lebih sedikit secara keseluruhan berbanding kayu biasa yang tidak dirawat, iaitu antara 30 hingga 40 peratus kurang. Yang lebih menarik ialah bagaimana kandungan lembapan pada tahap keseimbangan kekal stabil walaupun tahap kelembapan mencapai sehingga 90%. Ini bermakna risiko kayu mengembang atau mengecut secara tiba-tiba menjadi jauh lebih rendah, sesuatu yang boleh menyebabkan masalah kepada pembina dan penghasil perabot.

Gambaran Saintifik: Perubahan Struktur Utama Semasa Pengubahsuaian Haba

Pendedahan terhadap haba menyebabkan dua perubahan struktur utama:

1. Penghubung silang lignin : Membentuk ikatan yang rintang kelembapan yang meningkatkan kestabilan dimensi
2. Kekristalan selulosa : Mengurangkan jarak mikrofibril, menghadkan penembusan air

Satu kajian pada tahun 2021 di Sains dan Teknologi Kayu mendapati transformasi ini mengurangkan perubahan bentuk berkaitan kelembapan sebanyak 40–60%, menjelaskan mengapa kayu yang diubah suai secara terma mengekalkan integriti bentuk dalam keadaan lembap.

Perubahan Kimia dalam Kayu Semasa Rawatan Terma yang Meningkatkan Rintangan terhadap Kelembapan

Kerosakan Hemiselulosa dan Peranannya dalam Mengurangkan Penyerapan Kelembapan

Piroliosis terkawal semasa rawatan terma memecahkan hemiselulosa, menghapuskan sehingga 85% kumpulan asetilnya—tapak utama pengikatan air. Kerosakan ini mengurangkan keupayaan kayu untuk menyerap dan menahan kelembapan sebanyak 50% berbanding kayu yang tidak dirawat, secara asasnya mengubah tingkah laku higroskopiknya.

Pengubahsuaian Struktur Lignin dan Selulosa dalam Kayu yang Diubah Suai Secara Terma

Proses haba mencetuskan tiga perubahan kimia sinergistik:

1. Penstrukturan semula lignin : Tindak balas penghubungan silang meningkatkan sifat hidrofobik
2. Penghabluran selulosa separa : Mengurangkan kumpulan hidroksil yang boleh diakses sebanyak 30–40%
3. Pendepolimeran hemiselulosa : Menghilangkan penarik kelembapan berasaskan gula

Ubah suai ini secara kolektif meminimumkan ketertarikan terhadap air sambil mengekalkan kekuatan mekanikal.

Pengurangan Kumpulan Hidroksil dan Peningkatan Keseluruhan Sifat Kedap Air

Apabila kayu mengalami rawatan haba, ia memberi kesan kepada kawasan amorfus dalam struktur selulosa di mana kumpulan hidroksil (-OH) biasanya melekat pada molekul air. Apa yang berlaku seterusnya cukup menarik: tenaga permukaan berubah secara mendalam. Daripada bersifat menarik air pada tahap sekitar 45-50 mN/m, kayu menjadi bersifat menolak air dengan nilai menurun kepada kira-kira 28-32 mN/m. Ini bermakna air hujan hanya duduk di atas permukaan seperti titisan dan tidak meresap masuk. Ujian telah menunjukkan keputusan yang cukup mengagumkan juga. Selepas direndam selama 24 jam tanpa henti, sampel yang dirawat secara termal menyerap lebih kurang 60 peratus kurang kelembapan berbanding kayu biasa yang tidak dirawat dalam keadaan serupa.

Pandangan Penyelidikan: Analisis Kimia Kayu yang Diperlakukan Secara Terma

Kajian spektroskopi FTIR terkini mengesahkan bahawa rawatan haba:

• Mengurangkan kandungan hemiselulosa sebanyak 42–65%, bergantung kepada spesies
• Meningkatkan kepekatan relatif lignin daripada 25–30% kepada 35–40%
• Menghasilkan ikatan ester yang tahan terhadap hidrolisis

Perubahan kimia ini menerangkan mengapa kayu rawatan haba mengekalkan KMK di bawah 12% walaupun pada kelembapan relatif 90%.

Kandungan Air Pada Keseimbangan (KMK) yang Lebih Rendah dalam Kayu Rawatan Haba: Punca dan Faedah

Kayu termodifikasi secara haba mencapai hingga 50% kandungan air pada keseimbangan yang lebih rendah berbanding kayu yang tidak dirawat, mengubah tindak balasnya terhadap kelembapan persekitaran.

Memahami Pengurangan KMK dalam Kayu Dirawat dengan Haba di Bawah Kelembapan yang Berbeza

Pendedermaan kepada suhu antara 180°C dan 230°C merosakkan hemiselulosa dan mengurangkan ketumpatan kumpulan hidroksil—faktor utama penyerapan wap air. Ini menyebabkan kayu rawatan haba mengekalkan 9–12% EMC pada kelembapan relatif 85%. Berbeza dengan kayu yang tidak dirawat, yang membengkak dalam keadaan lembap, kayu terubah suai menunjukkan perubahan dimensi €1%.

Data Perbandingan: Tahap EMC dalam Kayu yang Tidak Dirawat berbanding Kayu Termodifikasi Secara Termal

Analisis meta tahun 2024 terhadap 27 spesies kayu mendedahkan:

Kestabilan ini kekal merentasi kitaran: kayu rawatan haba hanya menyerap semula 35%daripada wap air yang dikeluarkan semasa penyahnyawaan, berbanding 90% dalam sampel yang tidak dirawat.

Kelebihan Prestasi Jangka Panjang Disebabkan Kandungan Kelembapan yang Stabil

EMC yang berkurang memberikan manfaat yang boleh diukur:

• 12–15 tahun lanjutan jangka hayat perkhidmatan dalam aplikasi dek
• pengurangan 83% dalam tuntutan reputan kulat (Persatuan Perlindungan Kayu 2023)
• Penyingkiran penyelenggaraan berkaitan lengkung dalam iklim lembap

Dengan mengekalkan kelembapan dalaman di bawah 10%, kayu rawatan terma dapat menahan reputan biologi dan tekanan mekanikal, menjadikannya sesuai untuk kerja-kerja perkayuan luaran, sauna, dan persekitaran lembap tinggi lain.

Kestabilan Dimensi Kayu yang Diubahsuai Secara Terma dalam Persekitaran Lembap dan Luaran

Bagaimana Rawatan Terma Mengurangkan Pengembangan dan Pengecutan dalam Keadaan Lembap

Apabila kayu mengalami rawatan haba, hemiselulosa terurai dan kumpulan hidroksil berkurangan, yang mengurangkan penyerapannya terhadap kelembapan sebanyak kira-kira 60%. Penyelidikan yang diterbitkan tahun lepas dalam bidang sains bahan menunjukkan bahawa termokayu hanya mengekalkan lebih kurang 40% daripada tindak balas kayu biasa terhadap perubahan kelembapan. Ujian pada tahap kelembapan tinggi (sekitar 90%) mendapati pengembangan dan pengecutan berkurangan antara 60 hingga 70%. Apa yang berlaku di dalamnya juga cukup menarik. Dinding sel mula membentuk polimer yang menolak air yang secara asasnya bertindak sebagai penghalang terhadap pengembangan dan pengecutan akibat perubahan kelembapan biasa dalam persekitaran.

Prestasi Termokayu dalam Keadaan Iklim yang Berubah-ubah

Ujian menunjukkan bahawa kayu rawatan terma hanya mengalami perubahan dimensi sebanyak kira-kira 0.8 peratus atau kurang apabila terdedah kepada aras kelembapan antara 30 hingga 90 peratus selama dua minggu. Pemerhatian di lapangan di kawasan yang sangat sejuk, di mana suhu boleh turun sehingga minus 25 darjah Celsius pada musim sejuk dan naik sehingga plus 35 pada musim panas, juga menunjukkan sesuatu yang menarik. Panel luar ThermoWood kekal selari dalam julat lebih kurang 1.2 milimeter per meter selepas lima tahun berada di situ. Ini sebenarnya tiga kali lebih baik daripada prestasi biasa kayu rawatan tekanan konvensional. Apakah alasannya? Struktur selular kayu berubah semasa proses rawatan, menyebabkannya tidak lagi menyerap air melalui saluran mikro di dalam kayu. Ini bermakna tekanan dalaman yang terhasil adalah lebih rendah apabila kayu mengalami tempoh beku dan cair yang kerap berlaku di kawasan beriklim sejuk.

Kajian Kes: Kayu Rawatan Terma dalam Aplikasi Dek Luar dan Façade

Kajian selama 5 tahun terhadap dek kayu abu yang diterma-rawat di persekitaran pesisir Baltik menunjukkan:

• Penyerapan air : 23% lebih rendah berbanding kayu yang tidak dirawat
• Pembentukan celah : 0.5% variasi lebar berbanding 2.1% dalam kayu seder
• Retakan permukaan : kedalaman purata 0.8 mm berbanding 2.4 mm dalam kayu keras tropika

Fasad yang diperbuat daripada bahan ini memerlukan penyesuaian selepas pemasangan sebanyak 73% kurang berbanding kayu konvensional.

Pandangan Industri: Kestabilan Tinggi Tanpa Bahan Pengawet Kimia

Melihat angka terkini dari industri perkayuan pada tahun 2024, kira-kira 84 peratus pengilang arkitektur menggunakan kayu yang diubah suai secara termal apabila mereka memerlukan bahan yang tahan lama dan tepat untuk projek luaran. Mengapa? Jenis kayu ini mengekalkan kandungan lembapan di bawah 6% walaupun dalam keadaan iklim biasa, menjadikannya setanding dengan bahan komposit plastik tetapi masih terurai secara semula jadi sepanjang masa. Apa yang menjadikan ini mungkin bukan bahan kimia canggih yang ditambah kemudian, tetapi apa yang berlaku secara semula jadi apabila kayu dipanaskan. Semasa proses pemanasan, lignin di dalamnya sebenarnya berubah menjadi struktur rangkaian stabil yang serupa dengan gula yang dikaramelkan, memberikan kayu sifat istimewa tanpa memerlukan rawatan tambahan.

Penyerapan Lelembapan dan Prestasi Berkaitan Air Kayu Rawatan Terma

Keputusan Eksperimen tentang Penyerapan Lelembapan dalam Kayu yang Diubah Suai Secara Termal

Kajian menunjukkan bahawa kayu yang dirawat dengan haba menyerap kira-kira 35 hingga 50 peratus kurang lembapan berbanding kayu biasa yang tidak dirawat apabila ditempatkan dalam persekitaran yang serupa. Berdasarkan data daripada satu kajian yang diterbitkan dalam Siri Konferens IOP pada tahun 2021, mereka mendapati sesuatu yang menarik mengenai pinus yang diubah suai secara terma secara khusus. Kayu yang dirawat sebenarnya mencapai titik keseimbangan lembapannya kira-kira 2.3 kali lebih cepat berbanding sampel kayu biasa, berhenti pada hanya 12% lembapan walaupun terdedah kepada tahap kelembapan yang sangat tinggi seperti 90%. Mengapa ini berlaku? Rupanya, proses pemanasan memecahkan sesuatu yang dipanggil hemiselulosa di dalam struktur kayu. Dan tahu apa? Komponen tertentu ini menyumbang kira-kira 85% daripada jumlah lembapan yang secara semula jadinya ingin diserap oleh kayu biasa.

Kelakuan di Bawah Pendedahan Kelembapan Kitaran dan Implikasi Dunia Sebenar

Apabila terdedah kepada kitaran kelembapan berulang 30–90%, kayu yang ditermakan menunjukkan:

• 72% kurang perubahan dimensi berbanding kayu yang tidak dirawat (mengikut piawaian ketahanan EN 335)
• Tiada pembentukan retak selepas lebih 50 kitaran
• Lekatan yang konsisten untuk cat dan salutan

Prestasi yang boleh dipercayai ini menjadikannya sangat sesuai untuk bilik mandi, sauna, dan struktur pesisir pantai di mana ayunan kelembapan harian adalah perkara biasa.

Perbandingan Langsung: Kayu Rawatan Terma vs. Kayu Tidak Dirawat dari Segi Kecenderungan terhadap Air

Ujian perendaman makmal menunjukkan perbezaan ketara:

Pengurangan kekal terhadap kumpulan hidroksil melalui pengubahsuaian haba mencipta struktur selular hidrofobik, mengurangkan ketertarikan terhadap air sebanyak 54–68% merentasi pelbagai spesies.

Soalan Lazim

Apakah kayu rawatan haba?

Kayu rawatan haba ialah kayu yang telah melalui proses rawatan haba tanpa menggunakan bahan kimia. Rawatan ini meningkatkan ketahanan dan rintangan terhadap kelembapan.

Bagaimanakah pengubahsuaian haba mengurangkan penyerapan air dalam kayu?

Pengubahsuaian haba melibatkan pemecahan hemiselulosa, pengurangan kumpulan hidroksil, dan peningkatan kandungan lignin, yang kesemuanya menyumbang kepada penyerapan air yang lebih rendah.

Apakah faedah yang ditawarkan oleh kayu rawatan haba?

Kayu rawatan haba menawarkan rintangan kelembapan yang lebih tinggi, kestabilan dimensi, jangka hayat perkhidmatan yang lebih panjang, dan kurang masalah reputan kulat. Ia sesuai untuk aplikasi luaran.

Adakah kayu rawatan haba mesra alam?

Ya, proses ini tidak menggunakan bahan kimia, dan ia meningkatkan sifat semula jadi kayu, menjadikannya mesra alam dan mampan.