تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران
سال:1398 | دوره:34 | شماره:3 (پیاپی 68) |تعداد مقالات:10

استفاده از انرژی های تجدید پذیر مثل زیست توده روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می کند زیرا کشورها متوجه می شوند که تولید انرژی از این طریق راه حلی برای انجام تعهدات بین المللی شان در راستای کاهش انتشار دی اکسید کربن می باشد. در سیستم های تبدیل انرژی از زیست توده به علت نیازهای انرژی تمامی فرآیند ها، سوخت هایی با ارزش گرمایی نسبتاً بالا از از نظر کارایی و بازده مطلوب تر هستند. در سیستم های تبدیل گرمایی، زیست توده با ارزش گرمایی بیشتر و ترکیب مناسب، مطلوب تر است. در این تحقیق، 10 زیست توده چوبی به منظور تولید انرژی مورد ارزیابی قرار گرفت. ویژگی های مورد بررسی این زیست توده ها برای ارزیابی شامل درصد رطوبت، خاکستر، مواد فرار، عناصر (کربن، هیدروژن، نیتروژن، گوگرد و اکسیژن) و ارزش گرمایی بودند. ارزش گرمایی زیست توده بر اساس دو روش محاسبه ای و اندازه گیری مستقیم به ترتیب براساس مقدار عناصر و بمب کالری متری تعیین شد. نتایج نشان داد زیست توده کاج تهران دارای درصد گوگرد بیشتری نسبت به بقیه است که در فرایند تولید انرژی از نقطه نظر زیست محیطی یک مورد نامطلوب محسوب می شود. زیست توده پرتغال تامسون دارای کمترین نسبت کربن ثابت به مواد فرار بوده و برای فرآیند گازی سازی مناسب تر است. بیشترین و کمترین ارزش گرمایی به ترتیب برای زیست توده حاصل از صنوبر دلتوئیدس و سیب تعیین شد.

در این مطالعه، اثر تیمار کرونا بر بهبود دوام پوشش های نیتروسلولزی و پلی یورتان مورد استفاده در صنعت مبلمان چوبی قبل و بعد از هوازدگی مورد بررسی قرار گرفت. تخته های تهیه شده از گونه چوبی صنوبر و راش بعد از تیمار کرونا با دستگاه فیلم کش پوشش داده شد و به مدت 30 روز در دستگاه هوازدگی تسریع شده قرار گرفت. سپس میزان تغییرات زاویه تماس، مقاومت به سایش خراشان و میزان چسبندگی کششی پوشش به سطح چوب مورد آنالیز قرار گرفت. نتایج نشان داد در اثر تیمار کرونا میزان زاویه تماس در گونه های چوبی کاهش یافت و بیشترین میزان کاهش زاویه تماس در چوب راش مشاهده شد. همچنین، نتایج آزمون چسبندگی نشان داد بیشترین میزان چسبندگی مربوط به پوشش پلی یورتان بود و پس از هوازدگی میزان چسبندگی پوشش ها کاهش یافت ولی استفاده از تیمار کرونا توانست علاوه بر افزایش مقاومت چسبندگی قبل از هوازدگی میزان چسبندگی را پس از هوازدگی به صورت معناداری بهبود بخشد. نتایج آزمون سایش نشان داد، در اثر پوشش دهی میزان مقاومت به سایش در گونه های چوبی افزایش یافت و بیشترین میزان در گونه راش پوشش داده شده با پلی یورتان مشاهده شد. پس از هوازدگی میزان مقاومت به سایش در تمامی نمونه ها کاهش یافت ولی استفاده از تیمار کرونا باعث افزایش مقاومت به سایش گردید. به طور کلی می توان گفت استفاده از تیمار کرونا به صورت معناداری در سطح اعتماد 95 درصد توانسته است قبل و بعد از هوازدگی میزان مقاومت به خواص مکانیکی و دوام پوشش ها را بهبود بخشد و در نتیجه باعث افزایش طول عمر مبلمان و سازه های چوبی شود.

اثر دما، مقدار نانو فیبر سلولز و نانو ذرات رس بر خواص مکانیکی، فیزیکی، دینامیکی چندسازه های زیست تخریب پذیر ساخته شده از پلیمرهای بازیافتی نشاسته ذرت و خاک اره صنعتی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور نانو فیبر سلولز (CNF) و نانو ذرات رس (NC) در سه سطح صفر، 3 و 5 درصد توسط دستگاه مخلوط کن داخلی و چندسازه مختلط شد و با استفاده از روش قالب گیری تزریقی نمونه ها ساخته شدند. خواص مکانیکی شامل مقاومت کششی و خمشی، مدول کششی و خمشی در 4 دما 23، 40، 60، 80 درجه سانتیگراد اندازه گیری شد. آزمون ضربه، جذب آب و واکشیدگی ضخامت نیز بر اساس استانداردهای مربوطه انجام شد. نتایج نشان داد که افزودن دما موجب کاهش چشمگیر خواص مکانیکی می شود، افزایش نانو رس در هر دو سطح 3 و 5 درصد موجب افزایش خواص مکانیکی به غیر از مقاومت به ضربه می شود و این افزایش زمانی که 5 درصد نانو رس استفاده شد کمتر است و جذب آب در کوتاه مدت و بلند مدت و واکشیدگی ضخامت کاهش می یابد. استفاده از 5درصد نانوفیبر سلولز به نسبت 3 درصد نانو فیبر سلولز درصد بیشتری خواص مکانیکی به غیر از مقاومت به ضربه را افزایش می دهد استفاده از 5 درصد نانو فیبر سلولز به نسبت بیشتری جذب آب و واکشیدگی ضخامت را کاهش می دهد. آزمون دینامیکی-مکانیکی نشان داد نانو چند سازه های ساخته شده با 5 درصد نانو فیبر سلولز و نانو رس مدول ذخیره و دمای انتقال شیشه ایی بیشتری به نسبت چند سازه خالص داشتند. نتایج این تحقیق بیان می دارد که این نانو ذرات را می توان جهت بهبود خواص مکانیکی و ظاهری این چندسازه به کارگرفت.

در این پژوهش تاثیر پیش تیمار حرارتی در محیط نیتروژن بر خواص صوتی چوب های گردو و توت بررسی شد. برای این منظور تخته هایی به ابعاد 20×20×300 میلی متر و با رطوبت سبز از ناحیه چوب برون تهیه شد. تیمار حرارتی در دماهای 140 و 160 درجه سانتی گراد برای مدت 30 و 60 دقیقه و در فشار 2 پاسکال انجام شد. پس از تیمار حرارتی، نمونه ها به روش جابجایی هوای گرم در یک کوره آزمایشگاهی در دمای 50 درجه سانتی گراد، رطوبت نسبی 50 درصد و سرعت هوای 1 متر بر ثانیه تا میانگین رطوبت نهایی 8 درصد خشک شدند. مدول الاستیسیته دینامیک و میرایی ارتعاش با استفاده از آزمون صوتی تیر دو سر آزاد قبل و بعد از خشک کردن نمونه ها اندازه گیری شد. نتایج نشان داد تیمار حرارتی در دمای 140 درجه سانتی گراد برای مدت 30 دقیقه تاثیر معنی داری بر پارامترهای صوتی هیچ یک از چوب ها نداشت. در مقابل، تیمار حرارتی در دمای 160 درجه سانتی گراد موجب افزایش معنی دار در مدول الاستیسیته دینامیک و بهبود کیفیت ارتعاشی چوب های گردو و توت شد. نتایج طیف سنجی مادون قرمز و پراش اشعه ایکس نشان داد که بر خلاف چوب توت، در چوب گردو تخریب پلیمرهای دیوار سلولی و افزایش میزان بلورینگی در اثر تیمار حرارتی در دمای 160 درجه سانتی گراد رخ داد.

این تحقیق با هدف شناسایی و مقایسه یون های فلزی و ترکیبات آلی موجود در چوب افرا پلت و شیردار انجام شد. به همین منظور نمونه های آزمونی از چوب افرا پلت و شیردار منطقه جنگل داری نوشهر به صورت تصادفی انتخاب گردید. سپس طبق آزمون های استاندارد TAPPI از چوب این دو گونه آرد چوب و خاکستر تهیه شد. برای تعیین یون های فلزی از دستگاه جذب اتمی استفاده گردید. نتایج مربوط به یون های فلزی نشان داد که چوب افرا شیردار نسبت به چوب افرا پلت دارای منگنز، کبالت، آهن، روی و مس بیشتر ولی دارای پتاسیم کمتر می باشد. سپس مواد استخراجی توسط حلال استن از آرد چوب جداسازی گردید و باقیمانده مواد استخراجی به داخل یک ویال شیشه ای منتقل و به آن واکنشگر BSTFA اضافه شد. نمونه ها بعد از آماده سازی به دستگاه GC-MSتزریق شدند. برای شناسایی ترکیبات نیز از دیاگرام زمان بازداری، محاسبه ضریب کواتس و جدول آدامز استفاده گردید. نتایج حاصل از GC-MS نشان داد که در چوب افرا پلت 39 ترکیب وجود دارد، به طوری که بنزآلدئید، بیس (2-اتیل هگزیل) فتالات، جبرلین A3 و 2، 1-بنزن دی کربوکسیلیک اسید مهمترین ترکیبات هستند. در چوب افرا شیردار 24 ترکیب شناسایی شد که دی-لیمونن بیس (2-اتیل هگزیل) فتالات، α-ترپن و α-پینن به عنوان مهمترین ترکیبات می باشند. مقایسه کروماتوگرام های نمونه های مذکور نیز نشان داد که 2 ترکیب دی-لیمونن و بیس (2-اتیل هگزیل) فتالات در چوب افرا پلت و افرا شیردار به صورت مشترک وجود دارند. برخی از این ترکیبات می توانند اهمیت زیادی در مصارف و دوام چوب افرا پلت و شیردار داشته باشند.

این پژوهش به منظور تعیین ویژگی های مورفولوژیکی الیاف و ترکیب های شیمیایی ساقه ی آفتابگردان رقم چرنیانکا 66 کشت شده در منطقه ی آستارا انجام شد. پس از جمع آوری تعدادی ساقه از این رقم، تعداد 6 ساقه ی تقریبا هم اندازه، به منظور تعیین ویژگی های مورفولوژیکی الیاف و تعدادی ساقه ی دیگر نیز برای تعیین ترکیب های شیمیایی الیاف انتخاب شدند. آزمایشات مورفولوژیکی به منظور تعیین ابعاد الیاف و محاسبه ی ضرایب بیومتریک در 3 ارتفاع ساقه ها ( 5، 50 و 75 درصد ارتفاع هر ساقه) با دفیبره کردن الیاف به کمک روش فرانکلین انجام شد و تعیین ترکیب های شیمیایی طبق استاندارد TAPPI در دو حالت با پوست و بدون پوست انجام گردید. میانگین کل طول الیاف، قطر الیاف، قطر حفره و ضخامت دیواره به ترتیب 663، 848/29، 182/25 و 336/2 میکرون اندازه گیری شد و میانگین کل ضریب درهم رفتگی، ضریب انعطاف پذیری و شاخص رانکل نیز به ترتیب 681/22، 259/84 و 188/0 محاسبه گردید. میانگین کل درصد سلولز، لیگنین، مواد استخراجی محلول در استن، محلول در الکل، محلول در آب گرم و خاکستر نیز به ترتیب 066/40، 758/22، 953/3، 86/1، 186/2 و 208/3 تعیین شد. نتایج نشان داد که با افزایش ارتفاع ساقه، طول الیاف افزایش یافت، ولی این افزایش معنی دار نبود. همچنین با افزایش ارتفاع ساقه، قطر، قطر حفره و ضخامت دیواره سلولی الیاف کاهش یافتند که این کاهش برای قطر و قطر حفره ی سلولی در ارتفاع 75 درصد ساقه معنی دار بود، ولی برای ضخامت دیواره ی سلولی در طول ساقه معنی دار نبود. همچنین نتایج نشان داد که وجود پوست تاثیر معنی داری بر درصد همه ی ترکیب های شیمیایی داشته است، بطوریکه ساقه ی با پوست، دارای سلولز کمتر و لیگنین، مواد استخراجی و حاکستر بیشتری نسبت به ساقه ی بدون پوست است.

در این تحقیق، تأثیر افزودن آرد سویا به چسب اوره فرم آلدهید بر ویژگی های فیزیکی، مکانیکی و میزان انتشار فرم-آلدهید در تخته لایه مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، ابتدا آرد سویا در سه سطح 5، 10 و 15 درصد (بر اساس وزن خشک چسب اوره فرم آلدهید) با چسب اوره فرم آلدهید مخلوط و تخته سه لایه ناهمسو از لایه های گونه صنوبر ساخته شد. ویژگی های تخته های تولید شده از جمله انتشار فرم آلدهید مطابق استاندارد EN-717-3، مقاومت برشی بر اساس استاندارد EN-314 و جذب آب و واکشیدگی ضخامت بر اساس استاندارد EN-317 اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که افزایش آرد سویا تا سطح 15 درصد سبب کاهش 34/29 درصدی میزان انتشار فرم آلدهید گردید. هم چنین افزایش سطح آرد سویا به چسب اوره فرم آلدهید تا سطح 15 درصد سبب افزایش میزان مقاومت برشی نمونه ها گردیده است. به علاوه، آزمون مقاومت به لایه شدن هم مطابق استاندارد ANSI/HPV-HP1 نتایج قابل قبولی (از نظر امکان استفاده از فرآورده در مکان های درون و برون ساختمانی) نشان داد. نتایج آزمون جذب آب و واکشیدگی ضخامت 2 و 24 ساعت نیز نشان داد که افزودن آرد سویا سبب افزایش اندک میزان جذب آب و واکشیدگی ضخامت می گردد. به-طوریکه بیشترین میزان جذب آب و مربوط به افزودن آرد سویا به چسب اوره فرم آلدهید در سطح 10 بوده است، درحالی که واکشیدگی ضخامت نمونه ها از نظر آماری در همه سطوح آرد سویا در یک گروه نسبت به نمونه شاهد قرار گرفتند و با یکدیگر اختلاف معنی داری نداشتند. درحالی که واکشیدگی ضخامت نمونه ها از نظر آماری در همه سطوح آرد سویا در یک گروه نسبت به نمونه شاهد قرار گرفتند و با یکدیگر اختلاف معنی داری نداشتند.

در این پژوهش به بررسی اثر نانو ژل ولاستونیت بر خواص فیزیکی، مکانیکی و ریخت شناسی چند سازه ساخته شده از باگاس و سیمان پرداخته شده است. نسبت اختلاط باگاس به عنوان ماده لیگنوسلولزی با سیمان پرتلند، در سه سطح (85: 15، 25: 75 و65: 35 درصد) و نانو ولاستونیت در سه سطح صفر، 3 و 7 درصد به عنوان عوامل متغیر این تحقیق در نظر گرفته شد. دانسیته کیک تمام تخته ها مقدار 1/1 گرم بر سانتیمتر مکعب و تقویت کننده ی کلرید کلسیم به مقدار 5 درصد برای تمام تیمارها، به عنوان عوامل ثابت در نظر گرفته شدند. خواص مکانیکی و فیزیکی نمونهها شامل مدول گسیختگی، مدول الاستیسیته، چسبندگی داخلی، واکشیدگی ضخامت پس از 2 و 24 ساعت غوطهوری در آب و دانسیته تخته ها مطابق استاندارد 634-DIN-EN و مقاومت به آتش(درصد کاهش وزن) طبق استاندارد 11925-ISO اندازهگیری شدند. در این تحقیق مقدار حرارت هیدراتاسیون مخلوط سیمان، باگاس و نانو ولاستونیت با استفاده از یک ترموکوپل و فلاکس اندازه گیری شد. همچنین تصاویر میکروسکوپی (SEM) جهت بررسی خواص ریخت شناسی چندسازه و نحوه پراکنش نانو، از نمونهها تهیه شد. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار نانو ولاستونیت، درصد کاهش وزن تخته ها کمتر، حرارت هیدراتاسیون بالاتر و خواص فیزیکی و مکانیکی بهبود یافت. مدول گسیختگی، مدول الاستیسیته و چسبندگی داخلی تخته ها با افزایش مقدار درصد باگاس کاهش یافت و حداکثر مقدار آن در استفاده از 15 درصد تفاله نیشکر به دست آمد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش میزان تفاله نیشکر در تخته ها، افزایش قابل توجهی در واکشیدگی ضخامت تخته ها به وجود آمد. استنتاج از عکس برداری میکروسکوپی (SEM) نشان داد که حد مطلوب نانو ولاستونیت می تواند حفره های خالی را پر کرده و یک ساختار یکنواخت به وجود آورد و در نتیجه خواص تخته ها بهبود یابد.

در این تحقیق، تأثیر پیش استخراج های آب داغ و قلیا بر روی ویژگی های خمیرکاغذهای مونواتانول آمین-آنتراکینون باگاس مورد بررسی قرار گرفت و نتایج با خمیرکاغذسازی سودا مقایسه شد. پیش استخراج قلیای 10% در مدت زمان 30 دقیقه با میزان بازده کل 7/94 درصد و بازده هولوسلولز برابر با 6/71 درصد و پیش استخراج آب داغ، با نسبت مایع به باگاس 10 به 1 در مدت زمان 45 دقیقه با میزان بازده کل 94 درصد و بازده هولوسلولز 4/69 درصد، به عنوان تیمارهای بهینه انتخاب گردیدند. مونواتانول آمین به صورت خالص ودر نسبت های مختلف همراه با آب استفاده شد. عامل متغیر، نسبت مونواتانول آمین به آب در سه نسبت 100 به 0، 75 به 25 و 50 به 50 بود و عوامل ثابت شامل نسبت مایع پخت به باگاس6 به1، زمان پخت در دمای بیشینه 60 دقیقه، دمای پخت C◦ 165 و 1/0% آنتراکینون در نظر گرفته شدند. بر اساس نتایج به دست آمده، خمیرکاغذهای تولید شده با نسبت مونو اتانول آمین به آب 75 به 25 (ازباگاس پیش استخراج نشده)، دارای بیشترین بازده کل (9/61) و عدد کاپای قابل قبول (5/19) بودند. مرحله پیش استخرا ج سبب بهبود بازده خمیرکاغذ، در هر دو فرآیند مونواتانول آمین-آنتراکینون و سودا شد. بعد از پیش استخراج، شاخص مقاومت به کشش و طول پارگی خمیرکاغذهای حاصله افت کرد. برخلاف این دو عامل، شاخص مقاومت به پارگی خمیرکاغذهای حاصل از باگاس پیش استخراج شده، افزایش پیدا کرد. درجه روشنی خمیرکاغذهای سودا حاصل از باگاس استخراج شده و نشده در مقایسه با خمیرکاغذهای مونواتانول آمین بیشتر بود. ماتی خمیرکاغذها بعد از مرحله پیش استخراج تقریبا بدون تغییر باقی ماند.

کاربرد گسترده چوبهای اصلاح گرمایی شده در مصارف بیرونی و محیطهای با رطوبت نسبی و دمای بالا، مطالعه ویژگی های مکانیکی و رفتار خزشی این فرآورده را حائزاهمیت نموده است. هدف کلی این پژوهش بررسی اثر دمای آزمون بر رفتار خزشی چوب اصلاح گرمایی شده افرا پلت بود. اصلاح گرمایی بر روی نمونه های خشک چوب افرا در سه سطح دمایی160، 175 و 190 درجه سانتی گراد انجام شد. آزمون خمش استاتیک چهار نقطه ای برای تعیین میزان بار موردنیاز در آزمون خزش، در سه تکرار در هر سطح دمای اصلاح، انجام شد. برای انجام آزمون های خزش، سه سطح دمای آزمون 21، 40 و 60 درجه سانتی گراد و مدت زمان آزمون 65 ساعت در نظر گرفته شد. نتایج آزمون خمش نشان داد اصلاح گرمایی موجب کاهش مدول گسیختگی نسبت به نمونه های شاهد گردید؛ اما مقدار مدول الاستیسیته تغییر معناداری نیافت. نتایج آزمون خزشی نشان داد با افزایش دمای آزمون، مقادیر عکس مدول آنی و خزشی افزایش یافت. با افزایش دمای اصلاح نیز مقدار عکس مدول خزشی افزایش یافت. بررسی ضریب کارایی ضد خزش برای ارزیابی تأثیر دمای آزمون بر میزان خزش در سطوح مختلف اصلاح، نشان داد اصلاح گرمایی در دمای 160 درجه سانتی گراد به بهبود مقاومت در برابر خزش در دماهای آزمون بالاتر منجر شد که علت این امر به افزایش بلورینگی سلولز و واکنش های تراکمی لیگنین نسبت داده شد که به پلاستیکی شدن کمتر چوب در دماهای آزمون بالاتر منجر می شود.