صنایع چوب و کاغذ ایران
سال:1398 | دوره:10 | شماره:4 |تعداد مقالات:13

در تحقیق حاضر اثر سرعت بسته شدن پرس (در سه سطح 2/0، 4/0 و 6/0 میلی متر بر دقیقه) در سطح فشردگی ثابت 45 درصد، بر رفتار افت تنش و بازگشت فشردگی چوب توسکا موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش سرعت بسته شدن پرس، مقدار تنش ایجادشده در چوب ها افزایش یافت و علت این امر به شکست پیوندهای کووالانسی هیدروژنی و آزادسازی تنش در سرعت پرس پایین تر نسبت داده شد. دو مرحله آزادسازی تنش در منحنی های افت تنش مشاهده گردید. در مرحله اول، نرخ آزادسازی تنش بالا بود که به لغزش بین مولکول های چوبی و شکست پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی نسبت داده شد. در مرحله دوم، منحنی افت تنش تقریباً مسطح گردید. نتایج برهم نهی زمان-سرعت بسته شدن پرس، نشان داد که منحنی مرجع قادر به پیش بینی رفتار افت تنش تا تقریباً 380 ساعت (380 برابر زمان اصلی آزمون) می باشد. ازآنجایی که تنها با انتقال به صورت افقی، منحنی مرجع صافی حاصل نگردید و به انتقال در جهت عمودی نیز نیاز بود، می توان اظهار داشت با توجه به دما و رطوبت بالای چوب ها حین فشردگی، ماده دارای رفتار ترمورئولوژیکی پیچیده می باشد. با افزایش سرعت بسته شدن پرس از 2/0 تا 6/0 میلی متر بر دقیقه، مقدار بازگشت ضخامت تا 20 درصد افزایش یافت. همچنین یک رابطه خطی بین تنش باقیمانده پس از افت تنش یک ساعته و میزان بازگشت فشردگی حاصل گردید.

این تحقیق با هدف بررسی اصلاح مایع پخت فرآیند خمیرکاغذسازی نیمه شیمیایی سولفیت خنثی (NSSC) با اعمال تغییرات درصد مواد شیمیایی، افزایش میزان قلیائیت و تغییر زمان پخت برای تولید خمیرکاغذ شبه شیمیایی (سولفیت قلیایی) انجام شده است. در بین خمیرکاغذهای تولیدی، بهترین ترکیب با توجه به قلیائیت باقی مانده قابل قبول (11 pH >) و عدد کاپای قابل قبول (حدود 17) و کمترین مقدار وازده انتخاب شد. خمیرکاغذ سولفیت قلیایی خالص و همچنین اختلاط درصدهای مختلف خمیرکاغذ سولفیت قلیایی با خمیرکاغذ NSSC مقایسه و ارزیابی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که مقاومت کلی خمیرکاغذ اصلاح شده در مقایسه با خمیرکاغذ NSSC اولیه افزایش یافته است. بطوری که شاخص کشش خمیر کاغذ سولفیت قلیایی و NSSC به ترتیب حدود 2/66 و 4/32 نیوتن متر بر گرم است. با افزودن مقادیر بیشتر این نوع خمیرکاغذ، می توان ضمن تامین ویژگی های مقاومتی کاغذ، مقدار مصرف خمیرکاغذ الیاف بلند وارداتی را کاهش داد.

در این مطالعه، نانوکامپوزیت سه لایه شفاف متشکل از نانوفیبرهای سلولز چوب (WCNF)، نانو فیبرهای سلولز باکتریایی (BCNF) و نانوفیبرهای کیتین (ChNF) به صورت جداگانه به عنوان لایه ی وسط و اپوکسی به عنوان لایه های رویی و پشتی ساخته شد و ویژگی های آن مورد بررسی قرار گرفت. نانوفیبر سلولز و نانوفیبر کیتین ابتدا تبدیل به نانوفیلم شده و سپس بعد از جابجایی حلال با اتانول و استون در اپوکسی غوطه ور شدند و در نهایت نانوفیلم های آغشته به اپوکسی بعد از پرس سرد در آون خشک شدند تا نانوکامپوزیت سه لایه تهیه گردد. آزمون های FE-SEM، شفافیت و کشش نشان دادند که اپوکسی به لایه وسط (نانوفیلم) نفوذ کرده و موجب شفافیت و خواص مکانیکی بیشتر شده است. طبق آزمون XRD شاخص کریستالی نانوکامپوزیت ها کمتر از شاخص کریستالی نانوفیلم های خالص بود. آزمون ATR-FTIR حاکی از مشابهت پیک نانوکامپوزیت ها با پیک اپوکسی بود که دلیل آن حضور لایه اپوکسی در بالا و پایین فیلم نانوفیبر سلولز و نانوفیبر کیتین بود. خواص مکانیکی و شفافیت تمام نانوکامپوزیت ها بیشتر از نانوفیلم خالص بود. نانوکامپوزیت های حاوی BCNF و ChNF به ترتیب بیشترین خواص مکانیکی و شفافیت را نشان دادند.

این بررسی اثرات نسبت ضخامت بال به ارتفاع جان در سه سطح (1: 2، 5/3: 5/1 و 5: 2)، همینطور نسبت ضخامت به ارتفاع جان در سه سطح (2: 5/0، 5/3: 5/0، و 5: 5/0) و عرض بال در سه سطح (3، 8/3 و 6/4 سانتیمتر) به عنوان متغیرهای مستقل بر روی بعضی از خواص مکانیکی نظیر مدول گسیختگی (MOR) و مدول الاستیسیته (MOE) تیرهای I شکل ساخته شده از چوب زبان گنجشک (Fraxinus spp. ) را ارزیابی کرده است. برای این منظور، روش سطح پاسخ (RSM) برای ارزیابی اثرات متغیرهای مستقل بر روی MOR و MOE تیرهای I شکل بر اساس طرح محور چرخشی مرکب مرکزی (CCRD) با سه متغیر و سه سطح مورد استفاده قرار گرفت. در این ارزیابی، آزمون خمش مطابق استاندارد ASTM D-5055 انجام پذیرفت. معادله های مدل ریاضی توسط بهره گیری از برنامه شبیه ساز کامپیوتری به منظور یافتن اختلاف های معنی دار و تاثیرگذارترین متغیرها بدست آمد. بر اساس نتایج، مقادیر پیش بینی شده در تطابق با مقادیر بدست آمده بوده اند (مقدار R2 برای MOR و MOE به ترتیب برابر 99/0 و 98/0). بررسی نشان داد که RSM می تواند به طور موثری در مدل سازی خواص خمشی تیر I شکل مورد استفاده قرار گیرد. معلوم گردید که همه متغیرهای مستقل اثر مستقیم و معنی دار بر روی پاسخ ها داشته اند، بنحوی که نسبت ضخامت بال به ارتفاع جان، نسسبت ضخامت به ارتفاع تیر و عرض بال در سطوح به ترتیب برابر با 2: 5، 5: 5/0 وcm 6/4 مقادیر MOR و MOE را در حداکثر میزان قرار دادند. همزمان، بعضی از اثرات متقابل و مربع اثرات متغیرها نیز تاثیرات معنی داری داشته اند. بطور کلی، افزایش در نسبت ضخامت بال به ارتفاع، نسبت ضخامت به ارتفاع جان و عرض بال MOR و MOE تیرهای I شکل را افزایش داد. علاوه بر آن، نسبت ضخامت بال به ارتفاع جان بیشترین تاثیر را بر روی مقاومت خمشی تیر داشت.

در این تحقیق از چسب اوره/ ملامین فرمالدهید با نسبت های مختلف (10: 90، 20: 80 و 30: 70)، خاک اره و ضایعات لاستیک با نسبت اختلاط (0: 100، 10: 90 و 20: 80) و دمای پرس (160، 170 و 180 درجه سانتی گراد) پانل های ساندویچی سبک ساخته شدند. همچنین لایه صنوبر 2 میلی متری روی سطوح پانل پرس شدند. آزمون های مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته، چسبندگی داخلی و مقاومت به فشار موازی الیاف به ترتیب بر اساس استاندارد ASTM آیین نامه C393، D1037 و C364 انجام شد. نتایج آزمون های مکانیکی توسط تجزیه واریانس و گروه بندی میانگین ها با آزمون چند دامنه ای دانکن با سطح اطمینان 95 درصد از نظر آماری تجزیه و تحلیل شدند. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار خواص مکانیکی پانل های ساندویچی در دمای 170 درجه سانتی گراد بود. افزودن 30 درصد رزین ملامین فرمالدهید موجب افزایش حداکثری خواص مکانیکی شد. افزایش میزان لاستیک تا 10 درصد موجب افزایش حداکثری مقاومت فشاری، مقاومت خمشی و چسبندگی داخلی شد و تخته های فاقد لاستیک حداکثر مدول الاستیسیته را دارا بودند.

نمونه ای از کاربردهای با ارزش افزوده زیاد برای نرمه ها و قطعات لیگنوسلولزی الیاف کارتن های کنگره ای کهنه می تواند تولید سوپرجاذب ها باشد. اما از آنجایی که جذب آب در سوپرجاذب ها باعث افت شدید خواص مقاومتی می گردد و افزودن مواد اتصال دهنده شیمیایی باعث افزایش هزینه ها و مشکلات زیست محیطی می شود، لذا در این پژوهش تلاش شد تا با استفاده از ذرات معدنی جاذب مانند کائولینیت در ساختار سوپرجاذب، ویژگی های مکانیکی آن بهبود یابد. بر همین اساس، تصاویر میکروسکوپی الکترونی، طیف های اشعه ایکس و قابلیت جذب آب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد سوپرجاذب طبیعی تولیدی بدون هیچ گونه ماده شیمیایی قابلیت جذب آب تا بیش از 30 برابر وزن خود را داشته است. در نهایت مشاهده شد که با افزودن مقادیر زیاد کائولینیت میزان جذب آب کاهش یافت، اما افزودن مقدار مناسب کمتری (5%) از کائولینیت باعث بهبود ویژگی مکانیکی سوپرجاذب گردید، بدون اینکه میزان جذب آب کاهش معنی داری پیدا کند.

در این تحقیق ازکاه گندم به عنوان یکی از مهم ترین پسماندهای لیگنو سلولزی برای تولید نانوالیاف سلولزی به روش الکتروریسی بهره گرفته شد. خمیرسازی کاه گندم به روش سودا-آنتراکینون و سپس برای حذف لیگنین، از توالی رنگبری دو مرحله ای با استفاده از دی اکسید کلر استفاده شد. تری فلوئورو استیک اسید و دی کلرو متان نیز برای انحلال الیاف سلولزی بدون زایلان یا الیاف سلولزی حل شونده (خالص سازی با استفاده از هیدرولیز قلیایی هیدروکسید سدیم) و خمیرکاغذ حاوی زایلان به منظور عبور از دستگاه الکتروریسی استفاده شده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داده است که نانو فیبرهای یکنواخت با قطر کمتر از یکصد نانومتر از الیاف سلولزی کاه گندم تولید شده است. متوسط قطری نانوالیاف و نانوالیاف بیددار در الیاف حاوی زایلان کمتر از الیاف سلولزی بدون زایلان می باشد. نتایج این تحقیق تاثیر مستقیم حضور زایلان بر فرایند الکتروریسی الیاف کاه گندم را ثابت کرده است.

کربوهیدرات های باگاس که عمدتاً شامل سلولز و همی سلولزها هستند، مواد اولیه مهمی در صنایع شیمیایی می باشند؛ چون آنها در مقادیر عظیم از زیست توده قابل تهیه اند و این موضوع کاربردشان را در مقیاس های بزرگ تسهیل کرده است. استحصال و خالص سازی ترکیبات شیمیایی موجود در زیست توده ها کاری دشوار، پرهزینه و مستلزم استفاده از روش های پیچیده و مواد و حلال های مختلف و مضر برای محیط زیست می باشد. لذا پژوهشگران به دنبال یافتن ترکیبات و فرایندهایی ساده تر، کم هزینه و کم خطرتر و البته دوست دار محیط زیست می باشند. اخیرا استفاده از حلال های یوتکتیک عمیق به عنوان یکی از این روش ها در فرایندپذیری زیست توده ها گزارش شده است. این پژوهش به بررسی تاثیرات استفاده از حلال های یوتکتیک جدید اسید اگزالیک-کولین کلراید و اسید لاکتیک-کولین کلراید در تیمار باگاس نیشکر پرداخته است. نتایج نشان داد که این حلال های نوین در انحلال و استخراج کربوهیدرات های کوتاه زنجیر و آمورف، بالاخص همی سلولزها موثر بوده به طوری که بازده نهایی به ترتیب به حدود 50 و 59% کاهش یافته و بخش عمده این افت مربوط به همی سلولزها بود. نسبت سلولز موجود در هولوسلولز در تمامی تیمارها افزایش یافته و به حدود 90% رسیده است. حلال اسید لاکتیک-کولین کلراید در انحلال لیگنین موثرتر بوده به طوری که میزان لیگنین به 2/6% کاهش یافت، اما حلال اسید اگزالیک-کولین کلراید در حذف لیگنین عملکرد خوبی نداشت و حداقل میزان لیگنین در ماده تیمارشده در حدود 11% بود. همچنین افت گرانروی خمیرکاغذ سلولزی حاصل از تیمار اسید لاکتیک-کولین کلراید نسبت به اسید اگزالیک-کولین کلراید خیلی کمتر بود، به طوری که گرانروی خمیرکاغذ سلولزی حاصل از این دو تیمار به-ترتیب 1/11 و 3/4 سانتی پواز بود.

در این تحقیق امکان طراحی و ساخت میز و صندلی خراطی شده استاندارد با استفاده از تنه نخل خرما جهت استفاده در صنعت مبلمان مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور از گرده بینه های خشک نخل خرما (Phoenix dactylifera L. ) الوارهایی به ابعاد 7×40×200 سانتی متر تهیه و سپس به مدت 15 روز در اتاق کلیما برای رسیدن به رطوبت تعادل 12 درصد نگه داری شد. سپس جهت ساخت میز و صندلی، ابتدا الوارها به تخته های کوچکتر برش داده و توسط اتصالات کام و زبانه و پین چوبی ساخته شدند. همچنین جهت ارزیابی قابلیت ابزارخوری، پرداخت سطحی، ظرفیت لنگر خمشی، پایداری و استحکام مبلمان به ترتیب از آزمون های زبری سنج، آزمون مکانیکی و آزمون مبلمان با استاندارد ملی ایران استفاده شد. نتایج مطالعات زبری سنج نشان داد، قابلیت پرداخت سطح بافت تنه نخل وجود دارد و با افزایش شماره سنباده میزان زبری سطح کاهش می یابد. بیشترین مقاومت به ظرفیت لنگر خمشی مربوط به اتصال کام و زبانه بود و به میزان 73 درصد مقاومت بیشتری نسبت به اتصال پین چوبی از خود نشان داد. همچنین، نتایج آزمون مبلمان نشان داد، میز و صندلی طراحی و ساخته شده با نخل خرما الزامات استحکام، دوام و ایمنی صندلی مطابق استانداردهای ملی و بین المللی را دارد. بنابراین می توان گفت، از تنه نخل خرما می توان در ساخت مبلمان استفاده نمود فقط بایستی اتصالات مورد استفاده به صورت کام وزبانه صورت پذیرد.

هدف از پژوهش حاضر، بررسی عملکرد و پایش شکست در اتصال دوبل چوبی جوشکاری شده با کمک ریزنگارهای میکروسکوپ الکترونی روبشی می باشد. در این راستا اتصال هایی از گونه ها ی چوبی ممرز (Carpinus betulus) و نراد (Abies alba)، با دوبل های صاف و شیاردار از گونه ی ممرز به قطر 10 و 12 میلی متر ساخته شدند. اعضای اتصال مطابق با استاندارد EN 326-1 برش داده شد و پس از ساخت طبق استاندارد EN 319 تحت آزمون کشش قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که اثر مستقل عوامل متغیر بر مقاومت کششی معنی دار بود. بررسی تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از محل شکست عضو اتصال جوشکاری شده نشان داد که شکست در محل اتصال رخ نداده، بلکه ناحیه جوشکاری شده ی بین دوبل و عضو اتصال، مقاومت بیشتری از اعضای چوبی را طی بارگذاری کششی از خود نشان داده اند. همچنین بررسی تصویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که اجزای خط جوشکاری بر روی دوبل های با سطح صاف باقی نمانده و سطح دوبل نیز دچار ریزترک ها شده است؛ ولی در دوبل های شیاردار، سطوح دوبل، سالم و قسمتی از اجزای خط جوشکاری نیز بر روی دوبل ها باقی مانده است. بر اساس نتایج این تحقیق، استفاده از جوشکاری در ساخت اتصال، نه تنها اتصالی با عملکرد سازه ای مناسب با دوبلی با قطر کمتر و سطح صاف را فراهم می سازد، بلکه امکان استفاده بهینه از چوب را در ساخت اتصال به روش جوشکاری به جای چسب های متداول فراهم می کند. این امر صرفه جویی در مواد اولیه، کاهش هزینه تهیه مواد اولیه، کاهش زمان اتصال و در نتیجه کاهش هزینه ی تولید را در بر خواهد داشت.

مواد چسبناک به عنوان یکی از چالش های اساسی در صنعت کاغذسازی و به ویژه فرآیند بازیافت کارتن های کنگره ای کهنه (OCC) مطرح هستند. استفاده از پلیمرهای کاتیونی تثبیت کننده یکی از مهمترین رویکردهای متداول کنترل این مواد مضر محسوب می شود. با این وجود، بدیهی است که علاوه بر ماهیت تثبیت کنندگی، بر ویژگی محصول نهایی نیز تاثیرگذار باشند. در این پژوهش، تاثیر استفاده از پلیمر کاتیونی صنعتیGL به عنوان عامل کنترل کننده مواد چسبناک در خمیرکاغذ OCC در سه سطح 4/0، 8/0 و 2/1 درصد و در دو محدوده pH 4 و 7 ویژگی های مقاومتی کاغذهای دست ساز بررسی شد. شناسایی GL توسط طیف سنجی FT-IR ثابت کرد که این ماده بر پایه پلی دادمک سنتز می شود. نتایج نشان داد که استفاده از این پلیمرکاتیونی در شرایط عملیاتی مناسب احتمالاً با متاثر ساختن شکل گیری و پیوندیابی بین الیاف با خنثی سازی و سپس تثبیت و دلمه کردن مواد چسبناک و نرمه ها به الیاف سبب بهبود ویژگی های مقاومتی کاغذ دست ساز شده است. این افزایش در 4=pH و7= pHبه ترتیب برای مقاومت به کشش 35 و 30 درصد، مقاومت به ترکیدن کاغذ 12 و 10 درصد، مقاومت به فشار لهیدگی لبه در حالت حلقه (RCT) 29 و 21 درصد، مقاومت به فشار لایه میانی (CMT) 19 و 32 درصد و مقاومت به پاره شدن کاغذ 10 و 13 درصد اندازه گیری شد. به عنوان یک نتیجه گیری کلی، استفاده از 4/0 درصد پلیمرکاتیونی در 7pH= به عنوان مقدار بهینه تثبیت کننده کاتیونیGL برای کاربردهای صنعتی پیشنهاد می شود.

برای محاسبات طراحی یا شبیه سازی مبدل های حرارتی تولید انرژی از زیست توده، محاسبه ارزش حرارتی یکی از مهمترین خواص سوخت های زیست توده است. در هر فرآیند تبدیل انرژی از زیست توده به علت نیازهای انرژی تمامی فرآیند ها از نظر کارایی و بازده، سوخت هایی با ارزش گرمایی خالص زیاد معمولاً مطلوب هستند. 8 پسماند غیرچوبی سلولزی در این تحقیق مورد ارزیابی قرار گرفت. ویژگی های مهم مورد نیاز این پسماندها برای ارزیابی شامل درصد رطوبت، خاکستر، مواد فرار، عناصر (کربن، هیدروژن، نیتروژن، گوگرد و اکسیژن)، ارزش گرمایی ناخالص و خالص بودند. ارزش گرمایی بر اساس دو روش محاسبه ای و اندازه گیری مستقیم (با بمب کالری متری) تعیین شد. نتایج نشان داد مقدار گوگرد پسماندها به عنوان یک عامل محدودکننده و آلاینده محیط زیست بیش از سایر گزارش ها می باشد. به دلیل مقدار زیاد خاکستر در پیت باگاس، توصیه می-شود به صورت مخلوط با باگاس برای افزایش کارایی مبدل های حرارتی استفاده شود. استفاده از سیستم گازی سازی برای باگاس و نی به دلیل دارا بودن مواد فرار زیاد نسبت به سایر پسماندها ارجحیت دارد. بیشترین ارزش حرارتی به ترتیب برای ساقه ذرت و باگاس و کمترین ارزش حرارتی برای پیت باگاس و ساقه برنج تعیین شد. بین دو روش مورد استفاده برای تعیین ارزش حرارتی همبستگی خوبی وجود دارد که نشان دهنده استفاده از مدل محاسباتی مناسب است.

در این پژوهش، اثر مقدار ذرات نانوگرافن بر ویژگی های مکانیکی و فیزیکی چندسازه حاصل از پلی اتیلن سنگین و آرد ساقه کلزا مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، آرد ساقه کلزا و پلی اتیلن سنگین با نسبت وزنی 50 درصد، به همراه ماده سازگارکننده (phc3) و نانوگرافن (در چهار سطح 0، 5/0، 1، 5/1 و phc2) توسط دستگاه مخلوط کن داخلی با یکدیگر ترکیب شده و نمونه های آزمونی توسط دستگاه قالبگیری تزریقی ساخته شد. سپس آزمون های فیزیکی و مکانیکی شامل جذب آب، واکشیدگی ضخامت، استحکام کششی و خمشی، و مقاومت به ضربه فاقدار بر روی نمونه ها انجام گرفت. همچنین به منظور مطالعه نحوه پراکنش نانوذرات گرافن در چندسازه از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FE-SEM) استفاده شد. نتایج نشان داد با افزایش مقدار نانوگرافن مدول کششی، مدول خمشی، مقاومت کششی و مقاومت خمشی چندسازه افزایش می یابد، درحالی که مقاومت به ضربه، جذب آب و واکشیدگی ضخامت نمونه ها کاهش می یابد. میکروگراف های تهیه شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FE-SEM) نشان داد که استفاده از 1درصد نانوگرافن سبب بهبود چسبندگی بین پرکننده و پلیمر شده است، و در درصدهای بالاتر، ذرات نانوگرافن تمایل به تجمع و تشکیل کلوخه را نشان دادند.