تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران
سال:1396 | دوره:32 | شماره:4 (پیاپی 61) |تعداد مقالات:16

هدف از این تحقیق، بررسی پتانسیل استفاده از پسماندهای ساقه پنبه در تولید تخته خرده چوب بوده است. لذا با استفاده از 3 گرادیان مصرف چسب صفر، 2 و 4 درصد بین لایه سطحی و میانی کیک خرده چوب و 3 زمان پرس 3؛ 4 و 5 دقیقه اقدام به ساخت تخته خرده چوب گردید و خواص فیزیکی و مکانیکی آنها اندازه گیری و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش گرادیان مصرف چسب در سطح معنی داری باعث بهبود مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته و چسبندگی داخلی شده است و تخته های ساخته شده با گرادیان مصرف چسب 2 و 4 درصد دارای مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته و چسبندگی داخلی بالاتری هستند. همچنین افزایش گرادیان مصرف چسب باعث بهبود واکشیدگی ضخامت 2 و 24 ساعت تخته ها شد و علاوه بر این، زمان پرس نیز اثر معنی داری بر این ویژگی تخته ها داشت و حداقل واکشیدگی ضخامت 2 و 24 ساعت در شرایط استفاده از زمان پرس 5 دقیقه مشاهده گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که در صورت استفاده از گرادیان مصرف چسب در حد 2 الی 4 درصد بین لایه سطحی و میانی کیک خرده چوب و زمان پرس 4 و 5 دقیقه، می توان از ساقه پنبه به عنوان یک ماده لیگنوسلولزی مناسب برای تولید تخته خرده چوب با ویژگیهای مکانیکی بالاتر از استاندارد EN اروپا استفاده نمود.

این تحقیق با هدف بررسی و مقایسه اثرات رنگبری کاملا بدون کلر(TCF) و بدون کلر(ECF) بر ویژگی های نوری و مقاومتی کاغذ حاصل از خمیرکاغذ سودای باگاس انجام شد. به همین منظور مقداری خمیرکاغذ رنگبری نشده سودای باگاس به صورت تصادفی از کارخانه پارس اهواز انتخاب شد. سپس این خمیرکاغذ ها با توالی های یک، دو و سه مرحله ای P، OP، OPY، P(PE)O، EHP و H(PE)O با استفاده از اکسیژن(O)، پروکسید هیدروژن(P)، استخراج قلیایی با پروکسید هیدروژن(PE)، هیپوکلریت سدیم(H) و دی تیونیت سدیم (Y) رنگبری گردید. از خمیرکاغذ های مذکور کاغذهای دست ساز با وزن پایه gr/m2 70 تهیه و خواص نوری و مقاومتی آن ها طبق آزمون های استاندارد TAPPI اندازه گیری و مقایسه گردید. نتایج نشان داد که در اثر رنگبری کاملا بدون کلر(TCF) و بدون کلر(ECF) روشنی، سبز رنگی، مقاومت های به پارگی(بجز توالیEHP )، کششی، ترکیدن، طول پارگی و تاه شدن افزایش و ماتی و فاکتورa* کاغذ های حاصل کاهش را نشان می دهد. همچنین تاثیرتوالی های TCF در بهبود ویژگی های خمیرکاغذ های رنگبری شده باگاس محسوس تر از توالی های ECFمی باشد. به طور کلی، نقش توالی های رنگبری سه مرحله ایOPY و O(Ep)H و همچنین توالی رنگبری دو مرحله ای OP در سفید سازی و بهبود روشنی و مقاومت های کاغذ حاصل موثر تر از توالی دو مرحله ای EH (شاهد) و خمیرکاغذ رنگبری نشده سودای باگاس کارخانه بوده است.

برنامه هایی که تاکنون برای خشک کردن انواع گونه های چوبی بومی ایران در داخل کشور تدوین شده اند برگرفته از کد برنامه های آزمایشگاه فراورده های جنگلی آمریکا (FPL) بوده است که در نوع خود مشکلاتی را به همراه دارند. از اینرو، هدف از انجام این تحقیق تدوین برنامه ای مناسب برای خشک کردن چوب راش برای اولین بار و متفاوت با برنامه های قبل است که در نوع خود مزیت هایی را نیز می تواند داشته باشد. چوب راش ایران (Fagus orientalis) با برش تجاری و با ضخامت 5/5 سانتی متر با برنامه ای بر پایه ی تئوری انتشار تا رسیدن به رطوبت نهایی 2± 12 درصد خشک گردید. این برنامه در 3 مرحله جداگانه و با رطوبت های اولیه 6/66، 58 و 45 درصد بر روی سه بار متفاوت کوره اجرا گردید. دمای خشک اولیه (اولین گام) محاسبه شده در هر سه مرحله یکسان و برابر 46 درجه سلسیوس و دمای تر در طول اجرای برنامه یکسان و برابر 45 درجه سلسیوس منظور گردید. شدت معایب کمانی، انحنا، تاب، ترک سطحی و ترک انتهایی در طول اجرای برنامه، قبل و بعد از خشک شدن در هر مرحله اندازه گیری و تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نمودارهای کنترل کیفیت انجام گردید. برنامه ی جدید که با استفاده از روابط ریاضی و بر پایه تئوری انتشار تدوین شد در هر سه بار کوره، نتایج قابل قبولی به همراه داشت، به طوری که شدت تغییرات معایب در هر سه بار کوره در نمودار های تحلیل آماری در حدود قابل قبول کمی و کیفی قرار گرفتند. در نهایت، عدم ایجاد ترک سطحی در نمونه ها به دلیل اعمال شرایط ملایم کاهش رطوبت، به عنوان ویژگی برتر این برنامه جدید تدوین شده مطرح گردید.

اخیراً پالایش زیستی به عنوان توسعه دهنده برجسته صنایع فراورده های جنگلی، مورد پیگیری جدی قراردارد. مایع سیاه فرایندهای خمیرکاغذسازی به عنوان پسماندی سرشار از بیوپلیمرهای تولیدی در زیست توده های گیاهی، از پتانسیل بالائی برای تولید بیومواد و بیوانرژی برخوردارست. در این پژوهش، تاثیر اندودسازی سطحی مایع سیاه خمیرکاغذسازی سودای باگاس (5/2 گرم خشک) در دو حالت خام و تصفیه شده با غلظت های مختلف (30، 37، 44 و دوباره %44) بر کاغذ پایه بازیافتی و ویژگی های آن بررسی گردید. بطورکلی، فیلترکردن مایع مزبور بواسطه حذف مواد ناخالص و درشت موجب برتری ویژگی ها نسبت به حالت فیلرنشده گردید. افزایش غلظت و میزان اندود اعمالی، افزایش گرماژ (تا 44%) و کاهش جذب آب (به کمتر از %30) را پیوسته به همراه داشت، چراکه انباشت مواد عمدتاً غیرآبدوست (لیگنین و مواد معدنی) علاوه بر افزایش جرم و پرکردن منافذ ساختار کاغذ؛ کاهش قابلیت جذب آب بستر لیگنوسلولزی را به همراه دارد. لیکن تیمار بهینه از منظر مقاومت های کشش، ترکیدن و پارگی در پاین ترین غلظت اندود بدست آمد که نفوذ سهل تر لیکور رقیق به درون ساختار کاغذ و نیز مشارکت در پیوندیابی را می توان استدلال نمود. کاربرد کاغذهای بازیافتی در بسته بندی، مقاومت های فشاری و خمشی کاغذ را طلب نموده که افزایش غلظت لیکور اندودساز، مقاومت های سفتی خمشی (تا بیش از 200 درصد) و فشاری لهیدگی (تا بیش از 150 درصد) را افزایش داد. علاوه بر تقویت پیوندیابی، تشکیل فیلم، افزایش ضخامت کاغذ و نیز سهم به سزای لیگنین در این راستا قابل ذکرست. اعمال دوبار لیکورهای پخت نه تنها بهبود چشمگیری را در غالب ویژگی ها بوجود نیاورد، بلکه منجر به کاهش نیز گردید.

این تحقیق به بررسی تاثیر کهنگی طبیعی حاصل از شرایط بد آب و هوایی جنوب ایران بر کیفیت ماده لیگنوسلولزی باگاس در کارخانه کاغذسازی پارس پرداخته است. لذا نمونه هایی از سطح توده باگاس انبار شده در یارد کارخانه کاغذ پارس طی دوره های زمانی تازه، 6 ماهه، 1 ساله، 2 ساله و 5 ساله تهیه و برای ارزیابی تغییرات مربوط به رنگ، ترکیبات شیمیایی و مقاومت مکانیکی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که رهاسازی باگاس در محوطه باز کارخانه برای یک دوره طولانی به طور معنی داری باعث افت کیفیت ماده اولیه شده به طوریکه طی 5 سال باعث کاهش شدید مقاومت کششی و تاخوردگی محصول نهایی شده است. این افت کیفیت در بازه زمانی مورد مطالعه همراه با افزایش 44 درصدی لیگنین و 32 درصدی ماده استخراجی بود. همچنین تاثیر نور خورشید و تر و خشک شدن ماده مذکور طی دوره مذکور به ترتیب باعث افت 10 و 43 درصدی میزان سلولز و همی سلولز شده است. بعلاوه نتایج رنگ سنجی نشان داد که در مقایسه با باگاس تازه، باگاس 5 ساله بشدت تیره تر شده به طوریکه شاخص روشنایی و میزان قرمزی آن افزایش داشته است. بنابراین استفاده از یک ماده کهنه و هوازده منجر به افزایش استفاده از مواد شیمیایی در مرحله رنگبری و خمیر الیاف بلند جهت جبران افت کیفیت محصول نهایی خواهد شد.

در این تحقیق، ابتدا ریشه شیرین بیان (Glycyrrhiza glabra) که در کارخانه لیکوریس کرمان عصاره گیری شده بود، به صورت تفاله صنعتی به عنوان ماد اولیه تهیه گردید. پس از پیش هیدرولیز، تفاله مذکور با اسید سولفوریک 2% بر اساس وزن خشک نمونه در دمای C̊ 130 و در زمان 60 دقیقه، عملیات پخت سودا در دمای C̊ 170، غلظت مواد شیمیایی 20%، و در چهار زمان 15، 30، 45 و 60 دقیقه و نسبت مایع پخت به تفاله 7 به 1 صورت پذیرفت. خمیرهای سودای تولیدشده از نظر میزان بازده، وازد الک، درصد لیگنین، ماندگاری آب، ویسکوزیته و درجه کریستالیته مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با افزایش زمان پخت بازده خمیر و درصد لیگنین کاهش و ماندگاری آب افزایش می یابد. همچنین، ویسکوزیته با افزایش زمان پخت در 30 و 45 دقیقه افزایش می یابد که بر اساس بررسی ها و تطبیق با سایر داده ها به نظر می رسد افزایش ویسکوزیته کاذب باشد. به علاوه، نتایج بررسی نمونه های پیش تیمار شده با پراش پرتو ایکس نشان می دهد که با افزایش زمان پخت از 15 دقیقه تا 45 دقیقه پخت سودا، درجه کریستالیته نمونه ها کاهش و در 60 دقیقه افزایش می یابد که تطبیق داده های ویسکوزیته و روند نزولی حذف لیگنین با افزایش زمان پخت نشان می دهد که افزایش کریستالیته ناشی از جذب مجدد همی سلولزهایی نظیر زایلان در بخش کریستالی سلولز باشد. بنابراین، با توجه به نتایج بدست آمده و بر اساس دیدگاه پالایش زیستی می توان زمان پخت 30 دقیقه را به عنوان بهترین گزینه برای تولید محصولات با ارزش افزوده بالاتر در فرایند قندسازی پیشنهاد نمود.

استفاده از کاغذ به عنوان ماده بسته بندی و توسعه برنامه های کاربردی تکنولوژیکی بر روی بسترهای کاغذی تا حد زیادی به کنترل خواص آب دوستی الیاف سلولزی و بهبود خواص دفع آب آن بستگی دارد. لذا تحقیق حاضر با هدف توسعه سطوح آب گریز در الیاف سلولزی با روش لایه به لایه و با حفظ و بهبود همزمان خواص فیزیکی شبکه کاغذ انجام شد. لایه نشانی توسط نانوذرات دی اکسیدتیتانیوم و پلی آکریلیک اسید به ترتیب به عنوان لایه کاتیونی و آنیونی به تعداد 3، 5 و 7 لایه و با استفاده از زایکوسیل و فلوئوروآلکیل سیلان در آخرین لایه روی الیاف خمیرکاغذ رنگبری نشده کرافت پهن-برگان انجام شد. سپس با استفاده از این الیاف سلولزی اصلاح شده کاغذهای دست ساز ساخته شد. ویژگی های زبری و زاویه تماس به منظور ارزیابی اثرات آب گریزی لایه ها اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که میزان زبری با افزایش تعداد لایه ها افزایش یافته است. زاویه تماس آنی نیز با افزایش تعداد لایه های جذب شده افزایش یافته است و در لایه هفتم به مقدار تقریبی 110 درجه رسیده است. همچنین با افزایش لایه ها، زاویه تماس دینامیکی نیز با تاخیر بیشتر دچار افت شد. استفاده از فلوئورو سیلان به عنوان لایه هشتم در مقایسه با نانو زایکوسیل تاثیر بیشتری در کاهش انرژی سطحی نشان داد. زاویه تماس آنی کاغذ تیمار شده با نانو زایکوسیل حدود 125 درجه اندازه گیری شد که بعد از گذشت تنها 30 ثانیه این مقدار با یک افت چشمگیر به 48 درجه رسید. با این وجود کاغذ اصلاح شده با فلوئوروسیلان در همین مدت زمان زاویه-تماس 140 درجه را نشان داد. علاوه بر این، تصاویر میکروسکوپ الکترونی (SEM)تهیه شده از سطح کاغذ وجود نانوذرات دی اکسیدتیتانیوم را در سطح الیاف ثابت کرد.

در این تحقیق، تاثیر مقدار رطوبت و زمان انبارداری باگاس بر ویژگی های فیزیکی و مکانیکی تخته ساخته شده از آن بررسی شده است. ابتدا برای این منظور از باگاس مغز زدایی شده به روش مرطوب و روش انبارداری از نوع عدل بندی استفاده شد. از 4 زمان انبارداری 5/1، 3، 5/4 و 6 ماه و دو مقدار رطوبت باگاس 45 و 55 درصد استفاده شد. با توجه به این متغیرها، نسبت به ساخت تخته خرده چوب اقدام گردید. همچنین ویژگی های شیمیایی باگاس (pH، ظرفیت بافرکنندگی اسیدی و قلیایی) تعیین شدند. نتایج اندازه گیری ویژگی های فیزیکی و مکانیکی تخته های ساخته شده با استفاده از آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی تجزیه و تحلیل آماری شد و میانگین ها با استفاده از آزمون دانکن گروه بندی شدند. نتایج نشان داد که با کاهش مقدار رطوبت باگاس، pH و ظرفیت بافرکنندگی اسیدی باگاس به ترتیب کاهش و افزایش یافته، و مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته و مقدار واکشیدگی ضخامت پس از 24 ساعت غوطه وری در آب تخته ها بهبود یافته است. با افزایش زمان انبارداری، ویژگی های شیمیایی باگاس تمایل به قلیایی شدن داشتند و حداقل مقاومت چسبندگی داخلی تخته ها در زمان انبارداری 5/1 ماه ملاحظه شد. با افزایش زمان انبارداری نیز خواص فیزیکی تخته ها بهبود یافت.

در این تحقیق ویژگی های الیاف بازیافت شده از پسماند ام دی اف که یکی ازمنابع بالقوه ی مهم قابل استفاده به عنوان ماده ی اولیه ی در ساخت ام دی اف می باشند، مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از دو روش حرارت دهی اهمیک (در دو زمان 2 و 4 دقیقه) و هیدروترمال (در دمای105 درجه سانتی گراد به مدت 150 دقیقه ) برای بازیافت پسماند ام دی اف استفاده شد واز الیاف بکر به عنوان نمونه ی شاهد استفاده شد. ترکیب شیمیایی الیاف (مقدار لیگنین، سلولز و همی سلولز) به عنوان عوامل موثر بر کیفیت الیاف اندازه گیری شد. از الیاف بکر و بازیافتی طیف FT-IR گرفته شد تا تغییرات شیمیایی سطح پس از بازیافت مشخص شود. هم چنین به منظور تعیین خاصیت تر شوندگی الیاف تصاویری از وضعیت قطره ی آب بر سطح الیاف تهیه شد و زاویه ی تماس بین قطره ی آب و سطح الیاف اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که ترکیب شیمیایی الیاف در اثر بازیافت دستخوش تغییر می شود، بیشترین تغییر در مقدار همی سلولز و مواد استخراجی رخ داد. هم چنین در الیاف بازیافتی به روش هیدروترمال، کاهش چشم گیر در مقدار لیگنین مشاهده شد. نتایج FT-IR بیانگر وجود گروه های کربونیل بیشتر و هیدروکسی کمتر در الیاف بازیافتی نسبت به الیاف بکر بود که نشان دهنده ی فرایند استری شدن در الیاف بازیافتی می باشد. بررسی زاویه تماس قطره ی آب روی سطح الیاف نشان داد که ترشوندگی الیاف پس از بازیافت مخصوصاً در روش هیدروترمال کاهش یافته است.

کارخانه چوب و کاغذ مازندران به عنوان بزرگترین کارخانه تولید کاغذ در خاورمیانه شناخته می شود. لیکور سیاه، محصول مایع حاصل از فرآیند شیمیایی پخت خمیر کاغذ میباشد که به علت وجود برخی ترکیبات آلی و معدنی به شدت آلوده کننده است و بازیابی مواد شیمیایی و انرژی موجود در لیکور سیاه یکی از بحث های مورد تحقیق پژوهشگران است. روش های متفاوتی موجود است که روش تغلیظ لیکور، روش مورد استفاده در کارخانه چوب و کاغذ مازندران است. در این کار، واحد تغلیظ لیکور توسط نرم افزار هایسیس شبیه سازی شده است و نتایج حاصل از شبیه سازی جریان لیکورنهائی با داده های کارخانه مقایسه شده است و نتایج قابل قبولی به دست آمده است. در مرحله بعد اثر شرایط عملیاتی دو جریان خوراک اصلی این واحد مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داده است که با افزایش دمای جریان لیکور رقیق ورودی، درصد غلظت جریان لیکور خروجی افزایش می یابد. به طوریکه با افزایش دمای جریان لیکور رقیق ورودی به میزان 40 درجه سانتیگراد، تقریباً 28 درصد میزان تغلیظ افزایش می یابد. همچنین، با افزایش فشار جریان لیکور رقیق ورودی به میزان 10 کیلوپاسکال، تقریباً 39 درصد میزان تغلیظ کاهش می یابد. با افزایش میزان فشار و دبی جریان بخار، غلظت لیکور خروجی تا حدودی افزایش می یابد البته این افزایش در دبی، ابتدا با شیب تندی و سپس با شیب کمتری است. اثر دمای جریان بخار ورودی بر میزان تغلیظ جریان لیکور نهایی لیکور در فشارهای مختلف باید جداگانه بررسی شود.

در این بررسی امکان ساخت تخته خرده چوب با استفاده از پسماندهای لیگنوسلولزی شامل کاه گندم و ساقه توتون به همراه خرده چوب صنعتی مورد مطالعه قرار گرفت. عوامل متغییر شامل مقدار اختلاط کاه گندم و ساقه توتون با خرده چوب صنعتی در چهار سطح 100: 0، 80: 20، 60: 40 و 40: 60 درصد (در هر ترکیب با توجه به سطوح مورد نظر به نسبت مساوی از ساقه توتون و کاه گندم استفاده شد) و مقدار مصرف چسب اوره فرمالدهید در دو سطح 12 و 14 درصد وزن خشک خرده چوب بودند. نتایج حاصل از تحقیق نشان داد که با افزایش مقدار مصرف مخلوط کاه گندم و ساقه توتون تا 60 درصد، ویژگی های فیزیکی و مکانیکی پانل ها کاهش معنی داری داشت. از سوی دیگر افزایش مقدار مصرف چسب تا 14 درصد تأثیر مثبتی بر خواص فیزیکی و مکانیکی تخته ها داشته است و باعث بهبود چسبندگی داخلی، مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته و پایداری ابعادی تخته ها شده است. نتایج این تحقیق نشان داد که با افزایش مصرف این نوع ضایعات تا سطح 40 درصد به همراه افزایش مقدار مصرف چسب تا 14 درصد، می توان تخته هایی با ویژگی های مکانیکی استاندارد تولید کرد.

به علت کمبود چوب های جنگلی قابل برداشت در ایران، پتانسیل تولید خمیر کاغذ شیمیایی-مکانیکی از گونه های سریع الرشد بید (آلبا، فوکا و مشک) در مقایسه با گونه سریع الرشد و غیرجنگلی صنوبر در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته است. از مایع پخت کارخانه چوب و کاغذ مازندران با نسبت 50: 50 سولفیت سدیم و بی سولفیت سدیم برای تیمار شیمیایی و از پراکسید هیدروژن برای رنگ بری خمیرهای کاغذ استفاده شد. نتایج نشان داد که خمیرهای کاغذ بید فوکا و بید آلبا به ترتیب دارای بیشترین و کمترین مقدار بالک و ماتی در بین گونه ها بوده اند. از لحاظ خصوصیات مقاومتی، بیشترین و کمترین مقاومت کششی به ترتیب به کاغذهای بید آلبا و بید فوکا و بیشترین و کمترین مقادیر مقاومت های ترکیدن و پارگی به ترتیب به کاغذهای بید مشک و صنوبر تعلق داشته است. داده های حاصل از این مطالعه نشان داده است که گونه های بید دارای پتانسیل خوبی جهت استفاده به عنوان ماده اولیه در تولید خمیر کاغذ شیمیایی-مکانیکی در بازده پخت 85% می باشند. به طوری که طبق نتایج حاصل از این کار تحقیقاتی، گونه بید آلبا در اولویت اول و گونه بید مشک در اولویت دوم برای تولید خمیر کاغذ شیمیایی-مکانیکی (در بازده پخت 85%) قرار دارد.

اتصالات در مبلمان و سازه های چوبی به علت حساسیت زیاد در برابر تحمل بار یکی از مهم ترین مباحث علمی امروزه می باشند. جدیدترین روش مطرح در اروپا و امریکا برای ساخت اتصالات چوبی، روشی است دوستدار محیط زیست، بدون استفاده از هر نوع ماده چسبنده یا اتصال دهنده به نام "جوشکاری چوب". در پژوهش حاضر، تأثیر اندازه قطر و سطح دوبل بر مقاومت کششی اتصالات چوب سوزنی برگ ساخته شده با دوبل چوبی به دو روش جوشکاری چوب و اتصال با چسب، مورد بررسی قرار گرفت. چسب پلی وینیل استات (PVA) برای ایجاد اتصال، گونه نراد (Abies alba) برای اعضای اتصال و گونه ممرز (Carpinus betulus) برای دوبل های اتصال دهنده، به عنوان عوامل ثابت انتخاب شدند. ساختار سطوح جوشکاری شده با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، مورد تحلیل قرار گرفت. بررسی داده های حاصل از آزمون مقاومت کششی، نشان داد که پارامترهای اندازه قطر و نوع سطح دوبل بر مقاومت کششی اتصالات چوب سوزنی برگ اثر معنی داری در هر دو روش اتصال دارند.