پژوهش های علوم و فناوری چوب و جنگل
سال:1390 | دوره:18 | شماره:3 |تعداد مقالات:15

در این مطالعه، سرعت های واکنش لیگنین زدایی مرحله نهایی خمیرسازی کرافت از باگاس مورد مطالعه قرار گرفته است. خمیرسازی کرافت تحت شرایط: قلیای فعال 14.11 درصد (برحسب هیدروکسید سدیم و بر اساس وزن خشک ماده اولیه)، سولفیدیته 25.11 درصد و نسبت لیکور به ماده اولیه 20 به 1 انجام شد. 3 دمای بیشینه پخت 85، 70 و 55 درجه سانتی گراد و زمان واکنش 0-720 دقیقه (بسته به دمای بیشینه) انتخاب گردید. مقدار اولیه لیگنین کلاسون و لیگنین محلول در اسید باگاس به ترتیب برابر با 19.23 و 1.87 درصد تعیین شد. نتایج نشان داد که سرعت لیگنین زدایی با توجه به بازده لیگنین بر اساس وزن خشک ماده اولیه از یک واکنش مرتبه یک پیروی می نماید و می توان لیگنین زدایی در باگاس را حداقل به سه فاز تقسیم نمود. میزان ثابت سرعت مرحله آخر لیگنین زدایی با تغییر دمای بیشینه پخت، تغییر می کرد. ثابت سرعت برای سه دمای بیشینه پخت 85، 70 و 55 درجه سانتی گراد به ترتیب 1.6´103 min-1،1.5´103 min-1  و1.4´103 min-1  تعیین گردید. انرژی فعال سازی لیگنین زدایی برای فاز نهایی در حدود 4.27 کیلوژول بر مول محاسبه شد. مقدار لیگنین خمیر در نقاط تلاقی فازهای دوم و سوم در سه دمای پخت 85، 70 و 55 درجه سانتی گراد به ترتیب برابر با 4.66، 5.21 و 6.17 درصد به دست آمد. بنابراین درصد لیگنین موجود در خمیر در نقاط تلاقی تابع درجه حرارت خمیرسازی است و با افزیش دمای پخت، کاهش می یابد.

از گونه اکالیپتوس میکروتکا (Eucalyptus Microtecha) منطقه ایرانشهر (استان سیستان و بلوچستان) خمیر کاغذ کرافت رنگ بری نشده تهیه و ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و نوری آنها شامل وزن پایه، ضخامت، دانسیته، حجیمی، مقاومت کششی، مقاومت به پاره شدن، مقاومت به ترکیدن، درجه روشنی و ماتی اندازه گیری شد. برای تعیین بهترین تیمار آزمایشی از نظر مجموع ویژگی های مکانیکی و نوری کاغذهای دست ساز از روش امتیازدهی بر اساس محاسبه معادله نرمال سازی استفاده شد. ویژگی های مکانیکی و نوری خمیر کاغذ کرافت حاصل از بهترین تیمار آزمایشی به شرح زیر تعیین گردید: شاخص مقاومت کششی ،40.5 Nm/g شاخص مقاومت به پاره شدن ،5.68 mNm2/g شاخص مقاومت به ترکیدن kPam2/g 2.95، درجه روشنی 17.77 درصد ایزو و ماتی 98.57 درصد. نتایج به دست آمده نشان می دهند که خمیر کاغذ کرافت رنگ بری نشده این گونه در منطقه ایرانشهر از ویژگی های مکانیکی و نوری مناسبی برای تولید کاغذ بسته بندی برخوردار بوده و بنابراین توسعه کشت آن در منطقه یاد شده با هدف تامین بخشی از مواد اولیه سلولزی مورد نیاز صنایع خمیر و کاغذ کشور توصیه می شود.

در این پژوهش از نرمه حاصل از سمباده زنی نئوپان در ساخت چند سازه چوب-پلاستیک استفاده شد و خواص کیفی آن با چند سازه آرد چوب-پلی پروپیلن مقایسه گردید. نرمه سمباده زنی و آرد چوب به صورت جداگانه در سه سطح 50، 60 و 70 درصد اختلاط با پلی پروپیلن و دو سطح 4 و 6 درصد با MAPP به عنوان جفت کننده مخلوط شدند که از ترکیب عوامل بالا 12 تیمار حاصل شد. ساخت چند سازه به روش ناپیوسته توسط پرس گرم انجام گرفت و پس از تهیه نمونه های آزمونی، خواص مکانیکی (خمش و سختی) و خواص فیزیکی (جذب آب و واکشیدگی ضخامت) اندازه گیری شد. نتایج بیانگر آن بود که به طور کلی با افزایش مقدار هر دو نوع پرکننده، مدول گسیختگی کاهش و مدول الاستیسیته خمشی، درصد جذب آب و درصد واکشیدگی ضخامت افزایش یافت. رزین اوره-فرمالدهید موجود در نرمه حاصل از سمباده زنی خواص مکانیکی و فیزیکی چندسازه نرمه سمباده زنی-پلی پروپیلن را نسبت به چندسازه آرد چوب-پلی پروپیلن در یک سطح پرکننده کاهش داد.

در این پژوهش مقاومت به پوسیدگی چندسازه خاک اره-پلی پروپیلن مورد بررسی میکروسکوپی قرار گرفت. ارزیابی تاثیر درصدهای وزنی متفاوت خاک اره (45، 60 و 75 درصد)، بر روی میزان پوسیدگی در این پژوهش مورد نظر بوده است. برای انجام آزمون پوسیدگی از استاندارد ASTM D1413-99 و قارچ رنگین کمان (Trametes versicolor) استفاده شد. پس از 12 هفته مجاورت نمونه ها و قارچ، طبق آزمون بلوک خاکی میزان کاهش جرم آنها تعیین گردید. داده های به دست آمده با استفاده از تجزیه واریانس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که افزایش درصد خاک اره با افزایش میزان کاهش وزن و پوسیدگی در چند سازه همراه بوده است. بررسی میکروسکوپی توسط میکروسکوپ نوری انجام شد. نتایج به دست آمده از بررسی میکروسکوپی نشان داد که افزایش درصد خاک اره، منجر به روی هم افتادگی بیش تر ذرات، تجمع غیریکنواخت آن ها، کاهش میزان کپسوله شدن ذرات توسط پلیمر و نیز افزایش حفرات مابین خاک اره و پلی پروپیلن شده و چند سازه را جهت حمله قارچی مستعدتر نمود.

روشنه های جنگلی نقش مهمی در تحول و پویایی جنگل های نواحی معتدله بر عهده دارند. این مطالعه سعی بر آن دارد به بررسی تغییر عوامل خاکی در روشنه های با اندازه مختلف و ارتباط آن با تراکم زادآوری گونه راش در منطقه جنگلی لالیس چالوس بپردازد. به این منظور سه اندازه روشنه کوچک (200 مترمربع)، روشنه متوسط (400 مترمربع) و روشنه بزرگ (600 مترمربع) با سه تکرار در منطقه انتخاب شد. جهت نمونه برداری از خاک معدنی، در هر روشنه به صورت تصادفی چهار پروفیل خاک حفر گردید. همچنین برای بررسی تراکم زادآوری گونه راش در هر روشنه نه میکروپلات دایره ای با ابعاد 3.14 مترمربع بر روی دو قطر اصلی روشنه پیاده و زادآوری در آن ها ثبت شد. عوامل کربن، نیتروژن، نسبت کربن به نیتروژن، فسفر، pH درصد رطوبت اشباع و بافت خاک (رس، شن و سیلت) اندازه گیری گردید. نتایج نشان داد با افزایش اندازه روشنه، کربن و نسبت کربن به نیتروژن کاهش معنی داری دارد. سایر عوامل خاک با افزایش اندازه روشنه افزایش معنی داری داشتند. مطابق نتایج تراکم زادآوری با کلیه عوامل مورد بررسی همبستگی معنی داری نشان داد. بر این اساس با افزایش عوامل نیتروژن، فسفر، pH خاک و درصد رطوبت اشباع میزان زادآوری افزایش نشان داد. کربن و نسبت کربن به نیتروژن نیز تاثیر منفی بر تراکم زادآوری بر جا گذاشتند، ولی هیچ کدام از ذرات بافت خاک بین روشنه های مختلف تغییر معنی داری نشان ندادند.

پوست درخت نقش مهمی در حفاظت از کامبیوم، فعالیت های حیاتی و دفاع در برابر آفات و حشرات دارد. تعیین میزان پوست حجیم برای برآورد حجیم چوب و رویش درخت از اهمیت بسیاری برخوردار است. معاملات چوب های جنگلی بر اساس حجم درخت با پوست صورت می گیرد، بنابراین اطلاع از درصد پوست درختان جنگلی دارای اهمیت است. هدف از این بررسی مدل سازی برای برآورد ضخامت پوست درخت سرپا و متغیرهای موثر بر آن در جنگل های ناو اسالم است. تعداد 179 اصله درخت راش بر اساس طبقات قطری 5 سانتی متری اندازه گیری و مورد بررسی قرار گرفت. در این مطالعه مشخص شد، ضخامت پوست گونه راش تحت تاثیر متغیرهای قطر، سن و ارتفاع درخت است که ضخامت پوست در قطرهای مختلف درخت متفاوت بوده، به طوری که نسبت درصد پوست در گروه قطری کمتر از 40 سانتی متر به گروه قطری 40 تا 80 سانتی متر و بیشتر از 80 سانتی متر به ترتیب 1.20 و 1.49 می باشد. این نتایج نشان می دهد که درصد پوست در چوب های کم قطر بیشتر است. ولی ضخامت پوست درخت با افزایش قطر آن رابطه مستقیم دارد (0.72=R2) و با افزایش سن درخت زیاد می شود (0.67=R2) و نسبت درصد پوست در گروه سنی کمتر از 80 سال به گروه سنی 80 تا 150 سال و بیشتر از 150 سال به ترتیب 1.12 و 1.41 است. برای برآورد میزان ضخامت پوست تعداد 10 مدل آماری توسط آنالیز رگرسیون مورد بررسی قرار گرفت که از بین آن ها مدل توانی (0.84=R2 و See=0.221) مدل مناسب برای تعیین ضخامت پوست درخت راش تشخیص داده شد.

این پژوهش با هدف تقویت تخته فیبر نیمه سنگین با شبکه های فلزی و مصنوعی برای افزایش مقاومت های مکانیکی انجام شد. به این منظور تخته های آزمونی به روش های معمول ساخته شدند، با این تفاوت که برای تقویت تخته ها از دو نوع شبکه تقویت کننده فلزی و مصنوعی استفاده شد که در نزدیک به هر دو رویه تخته ها و درحدود کم تر از 4/1 ضخامت تخته ها تعبیه گردیدند. در ساخت تخته ها از چسب اوره فرمالدهید استفاده شد؛ ولی در یکی از تیمارها شبکه فلزی به چسب اپوکسی آغشته گردید. مقاومت خمشی نمونه ها بر اساس استاندارد DIN EN 310؛ اندازه گیری شده و مقادیر مدول الاستیسیته و مدول گسیختگی تعیین شدند. نتایج نشان داد که تقویت کننده های فلزی نسبت به تقویت کننده های مصنوعی سبب افزایش مقاومت نهایی تخته ها شده و شبکه فلزی با مفتول نازک نسبت به شبکه ضخیم تر این مهم را بیش تر افزایش داد. هم چنین شبکه های تقویت کننده فلزی که با چسب اپوکسی آغشته شده بودند نسبت به شبکه های بدون چسب، افزایش مقاومت بیشتری را در تخته تقویت شده ایجاد کردند.

در این پژوهش، خرده های کنف قبل از فرآیند خمیر سازی به وسیله آب داغ و آب داغ کاتالیز شده با اسید با هدف کاهش وزن در محدوده 8.5، 11.5 و 14.5 درصد بر اساس وزن خشک خرده های کنف، پیش استخراج شدند. خرده های کنف پیش استخراج شده و پیش تیمار نشده (شاهد) با روش سودا-آنتراکینون و در سه زمان پخت 60، 90 و 120 دقیقه تبدیل به خمیر کاغذ شدند. نتایج مرحله پیش استخراج نشان داد که با افزودن کاتالیزور اسیدی (اسیدسولفوریک)، زمان پیش استخراج برای دستیابی به کاهش وزن مشخص کاهش یافته است. نتایج خمیر سازی نشان داد که با افزایش زمان پخت و نیز با افزایش میزان درصد کاهش وزن خرده های کنف در مرحله پیش استخراج، بازده خمیرکاغذ کاهش یافت. بین خرده های کنف پیش استخراج نشده (شاهد) و پیش استخراج شده با کاهش وزن 8.5، 11.5 و 14.5 درصد، به لحاظ میانگین بازده و عدد کاپای خمیر کاغذ در زمان پخت ثابت، اختلاف معنی دار آماری در سطح 1 درصد وجود داشت، به طوری که خمیر کاغذ شاهد دارای بیشترین بازده و عدد کاپا و خمیر کاغذ حاصل از خرده های کنف پیش استخراج شده با کاهش وزن 14.5 درصد، دارای کمترین بازده بوده اند. هم چنین، بین خرده های کنف پیش استخراج نشده (شاهد) و پیش استخراج شده با آب داغ و کاتالیز شده با اسید در هر یک از سطوح کاهش وزن 8.5، 11.5 و 14.5 درصد، به لحاظ بازده خمیرکاغذ، اختلاف معنی دار آماری در سطح 1 درصد وجود داشته و خمیر کاغذ شاهد و خمیر کاغذ حاصل از خرده های کنف پیش استخراج شده با آب داغ به ترتیب بیشترین و کمترین بازده را داشتند. بین خرده های کنف پیش استخراج نشده (شاهد) و پیش استخراج شده، به لحاظ میانگین عدد کاپای خمیر کاغذ در مقادیر کاهش وزن برابر نیز در سطح 1 درصد اختلاف معنی دار بوده است اما بین میانگین عدد کاپای خمیر کاغذ های حاصل از خرده های کنف پیش استخراج شده با آب داغ و کاتالیز شده با اسید اختلاف معنی داری مشاهده نشد. نتایج مربوط به ویژگی های فیزیکی و مقاومتی کاغذ های دست ساز نشان داد که با افزایش میزان درصد کاهش وزن خرده های کنف پیش استخراج شده از 8.5 به 14.5 درصد، مقادیر مقاومت های مختلف خمیر کاغذهای حاصل برای هر دو روش پیش استخراج کاهش یافته است. از سوی دیگر، مقادیر مقاومتی خمیر کاغذهای حاصل از خرده های کنف پیش استخراج شده با آب داغ در مقایسه با نمونه های پیش استخراج شده با کاتالیزور اسیدی، اغلب کمتر بوده است.

مکان یابی مناسب واحدهای تولیدی شرایط مطلوبی را از نظر استفاده بهینه از مواد اولیه و کاهش هزینه و ضایعات مواد و محصول فراهم آورده و از سوی دیگر از نظر بازاریابی محصولات تولیدی باعث ارتقای فروش و در نهایت افزایش سود خواهد شد. تعیین شاخص های موثر بر تصمیم گیری در خصوص انتخاب مطلوب ترین محل برای احداث واحدهای تولید مبلمان چوبی در کشور هدف این مطالعه می باشد. برای این منظور، پس از بررسی ها و مصاحبه های صورت گرفته، 25 شاخص تاثیرگذار شناسایی شد. سپس سلسله مراتب این شاخص ها طرح و درجه اهمیت هر یک از آنها با استفاده از فرایند تحلیل سلسله مراتبی تعیین گردید. نتایج نشان می دهد که در بین 25 شاخص موثر، 5 مورد از آنها که عبارتند از حجم بازار، هزینه خرید ماده اولیه، تسهیلات اعطایی، نیروی کار ماهر تخصصی و هزینه نیروی کار به ترتیب در بالاترین اولویت ها قرار دارند.

با توجه به کاربرد متنوع و خصوصیات مناسب روکش HPL مانند زیبایی، مقاومت مکانیکی، عدم جذب آب، بخار آب و مقاومت در برابر مواد شیمیایی و حرارت، نیاز به این روکش در صنایع مختلف رو به گسترش بوده و تهیه آن موجب ممانعت از خروج مبالغ زیاد ارز می شود. از این رو، بررسی معیارهای موثر تصمیم گیری در خصوص مکان یابی بهینه کارخانه تولید روکش HPL در کشور دارای اهمیت است. استان گلستان به عنوان یکی از استان های مستعد در این صنعت در پژوهش حاضر انتخاب و معیار های تاثیرگذار بر انتخاب بهینه محل استقرار واحدهای روکش HPL در این استان شناسایی و در چهار گروه عمده «اقتصادی»، «زیرساختی»، «انسانی» و «مواد و محصول» طبقه بندی گردید. آمار و اطلاعات پیمایشی موردنیاز در سال 1388، از کارشناسان، صاحبان صنعت و صاحبنظران دانشگاهی استان جمع آوری شد. وزن دهی و رتبه بندی معیارها با استفاده از تکنیک منعطف و کاربردی تحلیل سلسله مراتبی (AHP) در محیط نرم افزاری Expert Choice صورت پذیرفت. نتایج نشان داد از میان 23 معیار شناسایی شده موثر بر مکان یابی کارخانه روکش HPL، معیار های وضعیت صنایع جانبی با اختصاص ضریب وزنی 0.115، بالا بودن ظرفیت جذب سرمایه گذاری (0.095)، تعداد رقبا و بازار فروش (0.088) و اطمینان از عرضه ماده اولیه (0.071)، به ترتیب دارای اهمیت می باشند. ضمن آنکه وزن معیار های اصلی مواد و محصول، زیرساختی، اقتصادی و انسانی، به ترتیب 0.339، 0.283، 0.268 و 0.110 محاسبه گردید.

به منظور تعیین ویژگی های بیومتری (طول، قطر، قطر حفره و ضخامت دیواره الیاف)، فیزیکی (میزان جرم ویژه و واکشیدگی حجمی)، شیمیایی (مقدار سلولز، لیگنین، مواد استخراجی و خاکستر) و مکانیکی (مدول گسیختگی، مدول الاستیسیته، فشار موازی الیاف، فشار عمود بر الیاف، برش موازی الیاف، سختی و میخ کشی انفصالی) چوب اکالیپتوس کاملدولنسیس، تعداد پنج اصله درخت انتخاب و مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ابعاد الیاف در تنه درخت، از مغز به پوست افزایش و از پائین به بالا کاهش داشت. واکشیدگی حجمی در محور شعاعی، از مغز به پوست و در محور طولی، از پائین به بالا کاهش نشان داد. مقدار سلولز چوب درون و چوب برون و مقدار خاکستر چوب درون و چوب برون در سطح 5 درصد خطای آزمایش اختلاف معنی دار آماری ندارند. مقدار لیگنین چوب درون و چوب برون و مقدار مواد استخراجی چوب درون و چوب برون در سطح 5 درصد دارای اختلاف معنی داری می باشند. ویژگی های مکانیکی چوب در دو حالت تر و خشک نیز اندازه گیری شد. نتایج نشان داد مقدار ویژگی های مکانیکی نمونه های تر به طور معنی داری کم تر از نمونه های خشک می باشند.

در این پژوهش ساخت خمیر کاغذ سولفیت قلیایی قابل رنگ بری از الیاف کارتن کنگره ای کهنه بررسی شده است. متغیر های خمیر کاغذسازی شامل سه مقدار قلیاییت فعال (14، 16 و 18 درصد وزن خشک ماده اولیه و بر مبنای Na2O)، دو نسبت سولفیت سدیم به هیدروکسید سدیم (50:50 و 70:30)، چهار دمای پخت (125، 145، 165 و 175 درجه سانتی گراد) و دو زمان پخت (60 و 120 دقیقه) مورد مطالعه قرار گرفته است. پس از انجام تیمارهای آزمایشی و ارزیابی نتایج مربوط به ویژگی های مقاومتی خمیر کاغذهایی که دارای کمترین عدد کاپا بودند، در نهایت خمیر کاغذ با عدد کاپا 18.3 و روشنی 50.17 درصد که با افزودن 18 درصد قلیاییت فعال، نسبت سولفیت سدیم به هیدروکسید سدیم 70:30، زمان و دمای پخت به ترتیب 120 دقیقه و 175 درجه سانتی گراد و با بازده 64 درصد (بر مبنای وزن خشک الیاف بعد از شستشو) و 72.8 درصد (بر مبنای وزن خشک OCC اولیه) ساخته شده است، جهت مطالعه رنگ بری با استفاده از ترتیب رنگ بری کاملا بدون کلر انتخاب گردید. ویژگی های خمیر کاغذ انتخابی شامل روشنی، ماتی، شاخص‏های مقاومت به کشش و مقاومت به پاره شدن به ترتیب 50.17 درصد، 81.36 درصد، N.m/g 27.7 و 12.35 mN.m2/g اندازه گیری شد. رنگ بری با پروکسید هیدروژن این خمیر کاغذ نشان داد که با استفاده از 3 درصد پروکسید هیدروژن و 2.25 درصد هیدروکسید سدیم می توان به روشنی 57.14 درصد، ماتی 78.24 درصد رسید. بازده خمیر کاغذ رنگ بری شده معادل 92 درصد (بر مبنای وزن خشک خمیر کاغذ قبل از رنگ بری) اندازه گیری شد. شاخص مقاومت به کشش و شاخص مقاومت به پاره شدن این خمیر کاغذ به ترتیب27 N.m/g  و mN.m2/g  12.45 اندازه گیری شد

بررسی ساختار بخش های متفاوت ماده اولیه گامی در راستای فرآوری مناسب تر آن می باشد. این پژوهش با هدف بررسی ویژگی های ریخت شناسی الیاف و ترکیبات شیمیایی اجزا ساقه برنج (Oryza sativa L) در ارتفاعات متفاوت ساقه شامل میان بندهای بالا، وسط و پایین، برگ ها و گره ها به طور مجزا و همچنین مخلوط آنها انجام گرفت. الیاف اجزا کلش برنج با استفاده از روش فرانکلین جداسازی و درصد ترکیبات شیمیایی بر اساس استانداردهای مربوطه آیین نامه تاپی اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که طول، قطر و ضخامت دیواره سلولی الیاف از میان بند پایین به بالا کم گردید. بیشترین قطر و ضخامت دیواره سلولی الیاف مربوط به گره ها بود. مقادیر خاکستر، مواد استخراجی (قابل حل در استن)، لیگنین و سلولز برگ در مقایسه با دیگر اجزای ساقه بیشتر بوده و درصد خاکستر و مواد استخراجی در ساقه از پایین به بالا افزایش ولی مقادیر سلولز و لیگنین در ساقه از پایین به بالا کاهش داشت. نتایج به دست آمده از این بررسی نشانگر آن است که میان بندهای ساقه برنج به لحاظ بلندتر بودن میانگین طول الیاف و دارا بودن مواد استخراجی، خاکستر و لیگنین کمتر نسبت به برگ ها برتر بوده و بنابراین برای خمیرکاغذ سازی مناسب تر خواهند بود. بنابراین در شیوه های آماده سازی مواد اولیه مورد استفاده خمیرکاغذ باید سعی شود تا قسمت های نامناسب تر کلش برنج نظیر برگ و گره ها را به طریقی حذف نمود.