تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران
سال:1396 | دوره:32 | شماره:1 |تعداد مقالات:15

این پژوهش با هدف بررسی تاثیر اصلاح بخارگرمایی (Hygro-Thermal Treatment) چوب صنوبر (.Populus deltoides L) بر ویژگی های فیزیکی و مکانیکی آن انجام شد. در این بررسی تیمار بخارگرمایی در دماهای 130، 150 و 170 درجه سانتی گراد و برای مدت زمان ماندگاری 20 و 40 دقیقه انجام شد. آزمون های فیزیکی، شامل اندازه گیری افت وزن و کلاپس ناشی از تیمار، تغییرات دانسیته، ثبات ابعادی، زبری سطح و آزمون های مکانیکی، شامل مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته در چوب تیمار شده انجام شدند. نتایج نشان دادند که تیمار بخار گرمایی موجب بهبود ثبات ابعادی، افزایش کلاپس و زبری سطح و کاهش جرم و دانسیته چوب صنوبر شده است. همچنین این فرایند سبب کاهش مقاومت خمشی و افزایش مدول الاستیسیته شد. از سوی دیگر، با افزایش دمای تیمار و مدت زمان ماندگاری کاهش وزن، افت دانسیته و همچنین افزایش پدیده کلاپس روی داد، درحالیکه افزایش ثبات ابعاد با دمای تیمار و مدت زمان ماندگاری رابطه مستقیم دارد.

در این تحقیق 10 نمونه چوب راش (Fagus orientalis L.) با ابعاد 16´16´60 سانتی متر (طولی´شعاعی´مماسی) بدون عیب ظاهری انتخاب و پس از قرار گرفتن در شرایط دمایی (60، 80، 100، 120، 140، 160 و 180 درجه سانتی گراد) و رطوبتی متفاوت شامل رطوبت در حالت اشباع از آب (رطوبت تعادل: 65±5 درصد)، رطوبت تعادل در مجاورت هوا (رطوبت تعادل: 19±5 درصد) و رطوبت مشروط سازی شده در اتاق کلیماتیزه (رطوبت تعادل: 12±2 درصد) مورد آزمون ارتعاش خمشی آزاد در دو صفحه طولی مماسی و طولی-شعاعی قرار گرفتند. برخی از ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و آکوستیکی در هر دو صفحه مورد بررسی و مقایسه قرار گرفتند. نتایج نشان داد که ضریب همبستگی سه مد اول ارتعاش خمشی در شرایط کلیماتیزه در هر دو صفحه شرایطی مشابه را داشتند اما در زمان غوطه ور در آب در دو صفحه رفتاری متمایز و مخالف را نشان دادند. اثر افزایش دمای بالای 100 درجه باعث ایجاد تنش های هم کشیدگی شده که این امر منجر به گسترش ترک های ریز و کاهش مدول الاستیسیته دیواره سلولی شده و درنهایت منجر به کاهش قابلیت چوب در انتشار موج شده که به تبع آن باعث افزایش مقادیر میرایی ارتعاش در صفحات ارتعاشی طولی-شعاعی و طولی-مماسی نمونه های آزمونی گردید. همچنین تغییرات همزمان مدول الاستیسیته و میرایی ارتعاش در هر دو صفحه ارتعاشی می تواند گزینه ای بسیار مطلوب برای کنترل فرایند از ابتدای استحصال چوب تا قرار گرفتن در پروسه هایی مثل چوب خشک کنی و تیمارهای گرمایی باشد.

با توجه به اهمیت و کاربرد فراوان چوب گونه های مختلف صنوبر در تولید خمیرکاغذ، واکنش لیگنین زدایی در فرایند تولید خمیرکاغذ از چوب صنوبردلتوییدس، بررسی شد تا رابطه میان غلظت لیگنین باقی مانده در خمیرکاغذ با زمان پخت، به دست آید. بدین منظور نمونه های سه اصله درخت 10 ساله صنوبر دلتوییدس از ایستگاه تحقیقات چمستان واقع در شهرستان نور استان مازندران جمع آوری شدند. خمیرهای کاغذ به روش کرافت با سولفیدیته 25 درصد، قلیائیت 14 درصد، نسبت مایع پخت به ماده اولیه 5:1 و سه درجه بیشینه پخت 155، 165 و 175 درجه سانتیگراد تهیه گردیدند. عدد کاپا و بازده خمیرها، تعیین و لیگنین باقیمانده در خمیرکاغذ بر مبنای وزن خشک ماده اولیه برای هر نمونه محاسبه شد. با استفاده از مدل های ارائه شده برای معادله سرعت، به روش حدس و خطا و به کمک نرم افزار اکسل، درجه و ثابت سرعت واکنش لیگنین زدایی، برای هر درجه حرارت پخت، به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان می دهند که معادله های سرعت واکنش لیگنین زدایی صنوبر دلتوییدس در درجه حرارت های 155، 165 و 175 درجه سانتی گراد، به ترتیب دارای درجه های 5.5، 2.5، 1 ثابت های سرعت 1.8´10-7 برحسب (دقیقه)´-1 (غلظت)-4.5 و 7.7´10-4 بر حسب (دقیقه)´-1 (غلظت)-1.5 و 3.5´10-3 برحسب (دقیقه) 1- می باشند. با استفاده از این معادله ها، امکان کنترل فرایند خمیرسازی، فراهم شده و می توان زمان مناسب برای رسیدن به غلظت مشخصی از لیگنین باقی مانده را در خمیر پیش بینی کرد.

در این پژوهش ارزیابی تاثیر اصلاح شیمیایی با Polycrease ECR بر ویژگی های کاربردی چوب صنوبر باهدف استفاده به عنوان چوب- پلیمر بررسی شد. فرایند اصلاح شیمیایی چوب به روش آغشته سازی با Polycrease ECR در دو سطح وزنی 30 و 50 درصد، مدت زمان 24 ساعت و درجه حرارت 120 درجه سانتی گراد انجام گردید. ویژگی های کاربردی شامل درصد افزایش وزن، تورم حجمی، جذب آب و واکشیدگی حجمی طولانی مدت (8 هفته)، مقاومت به خمش و مدول الاستیسیته، فشار موازی الیاف، مقاومت برشی و مقاومت انفصالی پیچ موازی الیاف مطابق با استاندارد ASTM اندازه گیری شدند. پردازش آماری داده ها با روش تحلیل واریانس دوگانه (ANOVA) در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. نتایج حاصل از اندازه گیری مقاومت نمونه های اصلاح شده با نمونه های شاهد مقایسه گردیدند. نتایج نشان داد که اصلاح شیمیایی با Polycrease ECR تاثیر معنی داری بر خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه های تیمار شده نسبت به نمونه های شاهد داشته است. البته میزان مقاومت مکانیکی نمونه های شاهد نسبت به نمونه اصلاح شده بیشتر بود. اصلاح شیمیایی در سطح 30 درصد باعث کاهش جذب آب و واکشیدگی حجمی طولانی مدت شد. کاهش مقاومت های مکانیکی قابل ملاحظه نبود. مشاهده شد که اصلاح شیمیایی با Polycrease ECR در سطح 30 درصد در مقایسه با 50 درصد، خواص فیزیکی و مکانیکی بالاتری داشته است. به طورکلی، بیشترین تاثیر اصلاح شیمیایی با Polycrease ECR در خواص فیزیکی نمونه ها (درصد جذب آب و واکشیدگی حجمی طولانی مدت) مشاهده گردید.

در این پژوهش اثر نانولوله های کربنی چند دیواره (فراوری شده و فراوری نشده) بر ویژگی های مکانیکی چندسازه ساخته شده از الیاف کارتن کنگره ای کهنه-پلی پروپیلن شامل 20% الیاف کارتن کنگره ای کهنه، 80% پلی پروپیلن و صفر یا 3% مالئیک انیدرید پلی پروپیلن مورد بررسی قرار گرفته است. برای فراوری کردن نانولوله های کربنی از روش اکسیداسیون اسیدی (مخلوط اسید سولفوریک و اسید نیتریک) استفاده شد. نانولوله کربنی چند دیواره فراوری نشده و فراوری شده در 3 سطح 0، 0.5 و 1 درصد مورداستفاده قرار گرفته است. ویژگی های مکانیکی چند سازه بر اساس دستورالعمل های ASTM اندازه گیری شده است. نتایج نشان داد که با افزایش میزان نانولوله های کربنی ویژگی های کششی افزایش یافته ولی تاثیر فراوری نانولوله کربنی تاثیر معنی داری نداشته است. تاثیر افزودن نانولوله کربنی بر ویژگی های خمشی در سطح اعتماد آماری 99% معنی دار شده است و در اثر افزودن مقادیر زیادتر این ماده هر دو ویژگی مدول الاستیسیته خمشی و مقاومت خمشی زیاد شده است. مقاومت به ضربه نمونه ها نشان می دهد که در اثر زیاد شدن نانو لوله کربنی و مقدار جفت کننده این ویژگی افزایش می یابد. عکس برداری با میکروسکوپ الکترونی روبشی تقویت اتصال بین اجزای تشکیل دهنده چند سازه را نشان می دهد. در چند سازه های بدون مواد جفت کننده، به دلیل اتصال ضعیف بین الیاف و پلی پروپیلن، این الیاف بدون شکسته شدن از ملات پلاستیک خارج شده اند. ولی در نمونه های حاوی جفت کننده، گسیختگی در الیاف مشاهده می گردد.

این پژوهش با هدف بررسی اثر تشکیل چندلایه های پلیمری از نشاسته کاتیونی و نشاسته آنیونی بر روی الیاف CMP با تکنیک لایه نشانی لایه به لایه بر خواص خمیرکاغذ و کاغذهای تهیه شده از آن انجام شد. آزمایش های لایه نشانی یک در میان نشاسته های کاتیونی و آنیونی (به ترتیب با مصرف %1 و 0.5 درصد بر اساس وزن خشک الیاف)، با 10 دقیقه زمان لایه نشانی، برای تشکیل یک تا پنج لایه متوالی نشاسته های یونی بر روی الیاف CMP انجام شد. ویژگی های خمیرکاغذ از جمله: درجه روانی، شاخص نگهداری آب و پتانسیل زتا اندازه گیری شد. سپس از این خمیرکاغذ، کاغذهای دست ساز با وزن پایه 60 گرم بر مترمربع تهیه و خواص آن مورد ارزیابی قرارگرفت. تغییرات متوالی پتانسیل زتا تشکیل لایه های متوالی نشاسته ها بر روی الیاف CMP را تایید می کند. به علاوه، با افزایش تعداد لایه های تشکیل شده شاخص نگهداری آب و میزان درجه روانی خمیرکاغذ افزایش یافت. نتایج ارزیابی ویژگی های کاغذ تهیه شده نشان داد که خواص پیوندپذیری بین الیاف از جمله شاخص مقاومت به کشش و شاخص مقاومت به ترکیدن افزایش قابل ملاحظه ای یافته است. تصاویر الکترونی تهیه شده بر ایجاد پیوندهای بیشتر بین الیاف به سبب جذب بیشتر نشاسته کاتیونی تاکید دارد.

در این تحقیق تاثیر ساختار سازه خرپا بر روی سفتی و توزیع تنش در عضوهای سازه خرپا مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور نمونه هایی در 11 ساختار با چهار 4 تکرار با چوب تبریزی (Populus nigra) ساخته و به طور همزمان از دو اتصال مفصلی و اصطکاکی استفاده شد. به منظور محاسبه مقاومت خرپاها ابتدا سازه ها توسط دستگاه آزمون مکانیکی با سرعت 12.5 میلیمتر بر دقیقه بارگذاری شدند. نتایج نشان داده است که خرپای Hip Girder بیشترین مقاومت و کمترین توزیع تنش را نسبت به بقیه خرپاها دارا بوده است. تاثیر ساختار خرپا بر روی مقاومت و توزیع تنش در عضوهای آن در سطح %95 عنی دار بوده است. برای نشان دادن توزیع تنش بر روی عضوها از روش اجزاء محدود و دو نرم افزار Autodesk و ANSYS استفاده شد. نتایج حکایت از آن دارد که تمرکز تنش حداکثر در تعامل با شکست در حالت تجربی می باشد.

مقاومت به کشش تر در برخی از فراورده های بهداشتی سلولزی بسیار مهم می باشد و هنگامی که این فراورده ها با فرایندهای بازیافت تولید می شود به علت عدم ثبات برخی از ویژگی های سوسپانسیون خمیرکاغذ دستیابی به حدود مطلوب ویژگی های کیفی دشوار است. در این تحقیق با استفاده از انواع و مقادیر مختلف پلیمرهای کاتیونی و با روش های آزمایشگاهی، ابتدا بار آنیونی سوسپانسیون خمیرکاغذ به تدریج کاهش و بعد با اضافه کردن پلیمر افزاینده مقاومت به کشش تر و عامل تثبیت کننده آن مقادیر متفاوتی از مقاومت های فیزیکی کاغذهای دست ساز حاصل شد. نوع و مقدار مصرف پلیمرهای کاتیونی تاثیر معنی داری بر میزان کاهش بار آنیونی سوسپانسیون خمیرکاغذ و در نتیجه افزایش مقاومت به کشش تر و سایر مقاومت های فیزیکی کاغذهای دست ساز داشت. تاثیر پلیمرها در بهترین شرایط باعث شد بار آنیونی از 237m/L در نمونه شاهد به 32meq/L بهبود یابد. مقاومت به کشش تر 13N/m به 121 N/m، مقاومت به کشش در حالت خشک از 2730 N/m به 2860 N/m و مقاومت به ترکیدگی از 146KPa به 160KPa در تیمار برتر با استفاده از 135 میلی گرم بر لیتر پلیمر Gfloc F10 افزایش یافتند. نتایج رگرسیون گام به گام ارتباط میزان بار آنیونی خمیر و کاغذ با ویژگی های کاغذهای دست ساز را تایید کرد، بنابراین با استفاده از پلیمرهای کاتیونی مختلف می توان میزان بار آنیونی سوسپانسیون خمیر و کاغذ را کاهش داد و به ویژگی های بهتر کیفی در محصولات تولیدی دست یافت.

در این تحقیق به بررسی تاثیر زمان کوبش بر ویژگی های مرفولوژی، فیزیکی و مقاومتی خمیر کاغذ سودا و مونواتانول آمین حاصل از کاه گندم، جهت دستیابی به زمان بهینه کوبش پرداخته شده است. جهت کوبش خمیر کاغذها از کوبنده آزمایشگاهی یوکرومیل در زمان های مختلف استفاده شد. نتایج نشان داد که با افزایش زمان کوبش درجه روانی (SR) خمیر کاغذها افزایش یافت و در این بین خمیر کاغذ مونواتانول آمین در زمان کمتری نسبت به خمیر کاغذ سودا، به میزان بیشینه درجه روانی (SR) رسید. همچنین مشاهده شد، افزایش زمان کوبش باعث کاهش طول الیاف، ضخامت، زبری، تخلخل، و افزایش دانسیته و میزان نرمه در هر دو نوع خمیر کاغذ می گردد. همچنین مشخص شد، خمیر کاغذ مونواتانول -آمین پس از مدت زمان 30 دقیقه، به بیشترین میزان شاخص کشش خود (91.3 N.m/g) می رسد و پس از آن افزایش زمان کوبش تاثیر معنی داری بر افزایش این ویژگی نخواهد داشت. در مورد خمیرکاغذ سودا مشاهده شد که با افزایش زمان کوبش شاخص کشش بطور معنی داری افزایش می یابد و در زمان 50 دقیقه بیشترین میزان شاخص کشش (87.7 N.m/g) برای این نوع خمیر کاغذ حاصل می شود. بیشترین میزان شاخص ترکیدن در خمیرکاغذ سودا برابر با 5 Kp.m2/g می باشد که درمدت زمان 50 دقیقه کوبش حاصل می گردد. در مورد خمیرکاغذ مونواتانول آمین با افزایش مدت زمان کوبش تا 40 دقیقه شاخص ترکیدن افزایش یافته و به میزان بیشینه خود (5.6 kp.m2/g) می رسد و پس از آن، میزان آن کاهش می یابد. افزایش زمان کوبش باعث کاهش شاخص پارگی در هر دو نوع خمیرکاغذ مونواتانول آمین و سودا شد. با بررسی نتایج مشاهده شد که خمیر کاغذ مونواتانول آمین، نسبت به خمیر کاغذ سودا، بازده بالاتر و قابلیت کوبش بهتری دارد که این می تواند به دلیل قابلیت بهتر مونواتانول آمین در حفظ کربوهیدرات ها و ترکیبات معدنی باشد.

در این تحقیق مقاومت و تمرکز تنش بر روی سازه صندلی با تغییر نوع اتصال (اتصال کام و زبانه-اتصال دوبل) مورد بررسی قرار گرفت. برای ساخت صندلی ها از چوب چنار (platanus orientalis) استفاده و برای محاسبه مقاومت صندلی ها از دستگاه آزمون مکانیکی با سرعت بارگذاری 12.7 میلی متر بر دقیقه و برای نشان دادن توزیع تنش بر روی عضوهای صندلی از نرم افزار انسیس Ansys استفاده شد. نتایج نشان می دهد که صندلی با اتصال زبانه و کام و ساختاری ساده و با قید دارای مقاومت بیشتر و توزیع تنش کمتری نسبت به صندلی با اتصال دوبل با ساختار ساده و با قید بوده و تاثیر نوع اتصال روی مقاومت صندلی معنی دار بود. توزیع تنش نشان داده است که تنش حداکثر بر روی اتصالات افقی صندلی قابل مشاهده هست. مدل های عناصر محدود نشان می دهند که توزیع تنش در صندلی های با اتصال زبانه و کام یکنواخت تر می باشد.

در نتیجه تصفیه و در طی فرایند سبک کردن و کاهش سختی آب، رسوبات کربنات کلسیم به همراه سایر ناخالصی ها ایجاد می شود که به صورت لجن های معدنی جمع آوری و دفن می شوند. این تحقیق با هدف بررسی تاثیر استفاده از پرکننده کربنات کلسیم حاصل از تصفیه آب کارخانه چوب و کاغذ مازندران بر ویژگی های مقاومتی کاغذ کنگره ای حاصل از دو خمیرکاغذ سولفیت خنثی نیمه شیمیایی و کارتن های کنگره ای کهنه انجام شده است. کربنات کلسیم در سه سطح مصرفی 5 درصد، 10 درصد و 15 درصد وزن خشک کاغذ به خمیرهای کاغذ اضافه شد. مقاومت به عبور هوا کاغذهای دست ساز، به همراه شاخص مقاومت در برابر کشش، شاخص مقاومت در برابر ترکیدن، شاخص مقاومت در برابر پاره شدن و مقاومت به لهیدگی کنگره ای اندازه گیری و با نمونه های کاغذهای دست ساز شاهد (نمونه های فاقد کربنات کلسیم) مقایسه شد. نتایج این تحقیق نشان داد که استفاده از کربنات کلسیم حاصل از تصفیه آب بر ویژگی های مقاومتی کاغذ کنگره ای تاثیر منفی داشت. این تاثیر منفی پرکننده کربنات کلسیم بر خمیرکاغذ بکر سولفیت خنثی نیمه شیمیایی و خمیرکاغذ کارتن های کنگره ای کهنه در کیفیت کاغذ کنگره ای متفاوت بوده و در خمیرکاغذ کارتن های کنگره ای کهنه بیشتر بود.

بخش قابل توجهی از تاریخ و فرهنگ بشر به صورت اسناد و آثار هنری کاغذی ثبت شده است. این مساله لزوم حفاظت از این آثار را ایجاب می کند. تخریب بیولوژیک ناشی از فعالیت قارچ ها، از مهم ترین عوامل تخریب مواد آلی به ویژه آثار کاغذی به شمار می رود. هدف از این بررسی، تعیین حداقل غلظت بازدارندگی (MIC) بنومیل برای قارچ های آسپرژیلوس نایجر، آسپرژیلوس ترئوس، پنیسیلیوم و کلادوسپوریوم جداسازی شده از صفحه های کاغذی نسخه ها و کتاب های خطی آلوده به قارچ است. در این بین جدایه های مورد بررسی از نظر حساسیت به بنومیل با یکدیگر نیز مقایسه شده اند. شناسایی جنس قارچ ها با توجه به خصوصیات ماکروسکوپی و نیز ویژگی های میکروسکوپی به روش slide culture با میکروسکوپ نوری انجام شد. به منظور تعیین حداقل غلظت بازدارندگی تیمار الکلی بنومیل برای رشد هریک از جدایه ها بر کاغذ، از روش دیسک دیفیوژن استفاده شد. طرح آزمایش مورد استفاده برای سنجش مقاومت قارچی کاغذهای تیمار شده بر اساس استاندارد ASTM D 2020-92 انجام گردید. نتایج حاصل از بررسی نشان داد که همه قارچ های مورد آزمون به بنومیل حساس بوده و تیمار الکلی بنومیل مانع رشد جدایه های مورد آزمون بر کاغذ شده است. جنس پنیسیلیوم کمترین MIC برابر با 12.5 ppm و جنس آسپرژیلوس بیشترین MIC برابر با 100ppm داشتند. میزان MIC به دست آمده برای آسپرژیلوس ترئوس و کلادوسپوریوم 50 ppm بود. بررسی تفاوت قطر کلنی بین نمونه های شاهد، کنترل و تیمار شده نشان داد، در همه جدایه ها با افزایش غلظت بنومیل از قطر کلنی در کاغذهای تیمار شده نسبت به گروه های کنترل و شاهد، کاسته شده و درصد بازدارندگی افزایش یافته است. %100 بازدارندگی و عدم رشد برای پنیسیلیوم در کاغذهای تیمار شده با غلظت 12.5 ppm£ برای آسپرژیلوس ترئوس و کلادوسپوریوم در کاغذهای تیمار شده با غلظت 50 ppm£ و برای گونه آسپرژیلوس نایجر در کاغذهای تیمار شده با غلظت 100ppm مشاهده شد.

هدف از این تحقیق بررسی ویژگی های مکانیکی تخته فیبر دانسیته متوسط تولید داخلی و تخته فیبر دانسیته متوسط وارداتی (کشور مالزی) بوده است. به دلیل عدم شناخت و عدم دسترسی به اطلاعات عوامل و متغیرهای تاثیرگذار متعدد در تولید اوراق تخته فیبر در صنعت به ویژه تخته های وارداتی، برای درک بهتر تفاوت ها از اشعه ایکس برای نمایان کردن پروفیل دانسیته عمودی تخته ها و طیف سنجی ایکس (FT_ IR)، جهت شناسایی ترکیبات الیاف و پیوندهای به وجود آمده با چسب و آنالیز ابعادی الیاف تخته ها استفاده شد. نتایج تجزیه و تحلیل آماری نشان داد که تخته های تولید داخل نسبت به تخته های وارداتی مقاومت های مکانیکی بالاتری داشته است. به طوریکه میانگین مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته به ترتیب برای تخته های ساخته شده در داخل کشور 34.56 و 2762 گاپاسکال بوده است و برای تخته های وارداتی 24.87 و 2277 مگاپاسکال است. همچنین میانگین مقاومت چسبندگی داخلی برای تخته های ساخته شده در داخل کشور 0.78 مگاپاسکال و برای تخته های وارداتی 0.58 بوده است. نتایج حاصل از پروفیل دانسیته نشان داد که تخته های ساخته شده در داخل کشور، در لایه میانی دارای دانسیته 599 تا 615 کیلوگرم بر مترمکعب و لایه های سطحی نیز دارای دانسیته 1060 کیلوگرم بر مترمکعب، درحالی که تخته های وارداتی در لایه میانی دارای دانسیته 533 تا 571 کیلوگرم بر مترمکعب و لایه های سطحی نیز دارای دانسیته 1020 کیلوگرم بر مترمکعب داشته اند. با توجه به نتایج حاصل از طیف سنجی های FT_ IR به دست آمده از نمونه های، تخته های تولید داخلی نسبت به تخته های وارداتی دارای پیوند هیدروژنی بیش تری می باشند. تصاویر آنالیز الیاف نیز نشان داد بیش ترین، کم تر و میانگین طول الیاف برای تخته های تولید داخل به ترتیب 260، 10 و 120 و بیش ترین، کم ترین و میانگین طول الیاف برای تخته های وارداتی به ترتیب 190، 5 و 45 به دست آمده است.