تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران
سال:1399 | دوره:35 | شماره:4 (پیاپی 73) |تعداد مقالات:7

پلیمرهای تقویت شده با الیاف (FRP) به دلیل سهولت مصرف و ویژگی های فیزیکی خاص آن یکی از روش های متداول تقویت، تعمیر و بازسازی سازه ها به شمار می رود. ارزیابی های مخرب و غیرمخرب برای بررسی ویژگی ها و پایداری FRP در راستای درک شرایط ساختاری آنها مورد استفاده قرار می گیرد. این پروهش با هدف بررسی عملکرد سازه ای اتصال گوشه ای مقاوم سازی شده با پلیمرهای تقویت شده با الیاف (FRP) تحت بارگذاری کشش قطری انجام شده است. اتصال های ساخته شده از دو گونه چوبی راش (Fagus orientalis) و نراد (Abies alba)، با کامپوزیت های تقویت شده با یک و دو لایه از الیاف کربن و شیشه مقاوم سازی شده و مورد آزمون کشش قطری قرار گرفتند. اتصال های گوشه ای فارسی با پین چوبی و چسب پلی وینیل استات ساخته شدند. عمل لایه گذاری الیاف به صورت دستی انجام شد. از رزین اپوکسی به عنوان ماتریس پلیمری استفاده شد. نتایج نشان دادند که چوب راش در مقایسه با نراد و الیاف شیشه نسبت به الیاف کربن عملکرد بهتری داشته اند. بررسی آزمونه های کشش قطری بعد از شکست نشان داد که استفاده از FRP ها بر روی سطوح اتصال های فارسی L شکل می تواند در برابر باز شدن اتصال تحت بار مقاومت کند، ولی با بالا رفتن بار و افزایش تغییر مکان عمودی، ضعف کلی چوب در کشش عمود بر الیاف و برش موازی الیاف در محل دوبل ها به دلیل وجود تمرکز تنش، باعث شکست چوب می شود. همچنین نتایج نشان داد که اتصال گوشه ای فارسی ساخته شده با گونه راش و 2 لایه از الیاف شیشه، دارای بیشترین ظرفیت تحمل تنش می باشد.

هدف از این مطالعه بررسی تاثیر پوشش دهی کاغذ بسته بندی با ترکیب پلی لاکتیک اسید-کیتوزان به دو روش اختلاط و پیوند زنی بود. بدین منظور از کاغذ دست ساز با گراماژ 80 گرم بر متر مربع و تهیه شده از خمیرکاغذ الیاف بلند کارخانه چوب و کاغذ مازندران استفاده شد. برای تهیه مواد پوشش دهی، پلی لاکتیک اسید 1 درصد در کلرفرم و کیتوزان ونانوکیتوزان یک درصد در اسید استیک تهیه گردید. در هر دو روش، پوشش دهی تا سه لایه پوشش انجام شد. سپس نمونه های کاغذ در آون خشک شدند. در روش اختلاط کیتوزان با پلی لاکتیک اسید مخلوط و سپس روی کاغذ پایه پوشش داده شدند. در روش پیوند زنی با اصلاح شیمیایی کیتوزان و پلی لاکتیک اسید به وسیله 01/0 گرم، N-3 دی متیل لامینو پروپیل N اتیل کربو دی ماید هیدروکلراید و 1/0 گرم ماده فعال سطح و 047/0 گرم 1 هیدروکسی بنزو تری آزول، محلول همگن تهیه و روی سطح کاغذ نشانده شد. در نهایت تمامی کاغذ ها از نظر آزمون های ممانعتی شامل اندازه گیری زاویه تماس، آزمون جذب آب و مقاومت به نفوذ هوا و آزمون های مقاومتی شامل شاخص ترکیدن مورد ارزیابی واقع شدند. . نتایج نشان داد که بیشترین مقاومت به نفوذ هوا در نمونه های پوشش داده شده به روش پیوند زنی نسبت به روش اختلاط، با سه لایه پوشش و کمترین مقاومت به نفوذ هوا در نمونه شاهد است. مقایسه کاهش جذب آب در نمونه های پوشش داده شده به روش اختلاط با روش پیوند زنی نشان داد که روش پیوند زنی سبب کاهش بیشتر حذب آب می شود. زاویه تماس در نمونه های پوشش داده شده در روش پیوند زنی نسبت به روش اختلاط بیشتربود.

نانو کامپوزیت های زیست تخریب پذیر مغناطیسی سلولز به طور گسترده ای در جذب آلودگی فلزات سنگین از آب مورد استفاده قرار گرفته اند. در این تحقیق کاغذ مغناطیسی با استفاده از الیاف بلند تجاری کرافت (NMP)، الیاف مغناطیسی با گلوکونیک اسید 1درصد (NMP/GA 1%)، نانو کریستال سلولز (MNCC) و کربوکسی متیل سلولز (MCMC) تولید و به عنوان جاذب در حذف آلودگی فلزات سنگین سرب و نیکل مورد استفاده قرار گرفتند. نانو کامپوزیت ها پس از تولید با آنالیزهای پراش اشعه ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM) و مغناطیس سنج ارتعاشی نمونه (VSM) مورد ارزیابی قرار گرفتند. الگوهای پراش اشعه ایکس نشان داد که الیاف و کامپوزیت های مغناطیسی با موفقیت تولید شده و پیک های مربوط به نانو مگنتیت در تمام نمونه ها مشاهده شد. بررسی نانو مگنتیت و نانو کریستال سلولز نشان داد که بیشتر ذرات دارای اندازه به ترتیب در محدوده ی 19-1 و 65-1 نانومتر بودند. بالاترین اشباع مغناطیسی مربوط به کامپوزیت مغناطیسی نانو کریستال سلولز بود. نمونه های جذب به وسیله طیف سنج نشر اتمی پلاسمای مایکروویو مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج آزمون جذب فلزات سرب و نیکل نشان داد که بالاترین میزان جذب سرب و نیکل توسط جاذب NMP/GA 1% و کمترین میزان جذب سرب ونیکل به ترتیب با MCMC و نمونه شاهد بوده است. همچنین فلز سرب جذب بالاتری نسبت به نیکل با تمامی جاذب ها داشته است.

در این تحقیق اثر گرافیت و دو ماده گرافیتی اصلاح شده در کاهش انتشار فرم آلدهید تخته فیبر نیمه سنگین (MDF) مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور گرافیت انبساط یافته (EG) از گرافیت (G) و گرافیت انبساط یافته اصلاح شده (MnO2-EG) از طریق فرآیند اینترکالیشن گرافیت انبساط یافته با دی اکسید منگنز تولید گردیدند. آزمونهای تعیین ویژگیهای ملکولی شامل تفرق اشعه X (XRD) و طیف سنجی پراش انرژی پرتو X (SEM-EDS) در خصوص مواد گرافیتی تولید شده انجام شد. ضمنا آزمون کالریمتری روبشی تفاضلی(DSC) برای ارزیابی رفتار حرارتی رزین تحت تاثیر مواد گرافیتی صورت پذیرفت. مواد موصوف به عنوان افزودنی در سه مقدار مصرف 1، 2 و 3 درصد وزنی(وزن خشک رزین) به رزین اوره فرم آلدهید افزوده و سپس از الیاف چسب خورده، تخته فیبر نیمه سنگین (MDF) با دانسیته اسمیkg/m3 750 ساخته شد. پس از ساخت تخته، آزمون انتشار فرم آلدهید روی نمونه های آزمون به روش دسیکاتور انجام شد. در مجموع MnO2-EG در مقایسه با شاهد و دو تیمار گرافیتی دیگر نتایج بهتری را نشان داد به طوری که در مقدار مصرف 3 درصد، انتشار فرم آلدهید را حدود 61 درصد کاهش داد. به نظر می رسد ملکول های فرم آلدهید جذب شده به لایه های گرافیتی انبساط یافته در معرض اکسیداسیون توسط ملکول های دی اکسید منگنز قرار گرفتند. از طرف دیگر همان گونه که آزمون DSC نشان داد بالاترین میزان آنتالپی واکنش در رزین حاوی MnO2-EG پدید آمد که نمایانگر افزایش واکنش ملکول های فرم آلدهید در ساختار رزین بوده است.

در پژوهش حاضر اثر دانسیته اسمی در دو سطح 800 و 1100 کیلوگرم بر متر مکعب و نسبت اختلاط خرده چوب صنعتی به سیمان در دو سطح 25% به 75% و 35% به 65% بر خواص مکانیکی و فیزیکی چندسازه چوب سیمان بررسی شد. پس از ساخت چندسازه ها، مقادیر دانسیته واقعی محاسبه شد. مدول الاستیسیته و مقاومت خمشی تخته ها مطابق با استاندارد EN 310، چسبندگی داخلی مطابق با استاندارد EN 319، جذب آب و واکشیدگی ضخامت پس از 2 و 24 ساعت غوطه وری، برابر استاندارد EN 317 و مقاومت به آتش طبق استاندارد ISO 11925 اندازه گیری شد. نتایج نشان داد با افزایش دانسیته، خواص خمشی شامل مدول الاستیسیته و مدول گسیختگی و همچنین مقاومت چسبندگی داخلی نمونه ها در اثر افزایش فشردگی و سطح تماس کافی بین الیاف و ماتریس سیمان بهبود یافت. با افزایش نسبت سیمان، مدول الاستیسیته نمونه ها افزایش معنی داری یافت. مدول گسیختگی به طور معکوس با افزایش نسبت سیمان تغییر کرد. افزایش نسبت اختلاط چوب به سیمان، منجر به پوشش ناکافی ذرات چوب توسط سیمان و کاهش مقاومت در برابر نیروهای کششی اعمال شده در آزمون چسبندگی داخلی شد. با افزایش دانسیته، ثبات ابعاد نمونه ها افزایش یافت. تغییر در نسبت اختلاط چوب به سیمان، اثر معنی داری بر ثبات ابعاد نمونه ها داشت؛ به طوری که افزایش نسبت اختلاط چوب به سیمان، موجب افزایش جذب آب و واکشیدگی ضخامت نمونه ها شد. مقاومت به آتش نمونه ها با افزایش دانسیته و افزایش نسبت سیمان، افزایش یافت. ویژگی های مکانیکی چندسازه های چوب سیمان ساخته شده در این پژوهش، با مقادیر قید شده در استاندارد EN 634-2 مطابقت داشت.

یون سولفید2 S-نشات گرفته از Na2S باقی مانده در مایع پخت سیاه منشا تولید گاز H2S در چرخه بازیابی مایع پخت سیاه در صنعت خمیرکاغذسازی کرافت است. در این پژوهش سعی شد با حذف یون مذکوراز این مایع با استفاده از جاذب های تهیه شده (Cu-PAC و Cu-BWP100) از تولید H2S جلوگیری شود. جاذب ها از غوطه ور نمودن کربن فعال پودری (PAC) و پودر چوب راش با مش 100 (BWP100) در محلول M1/0 از CuCl2 تولید شدند. ویژگی های جاذب ها در قبل و بعد از بارگذاری یون مس به وسیله آنالیزهای FTIR و BET و SEM-FEI تعیین شد. در نهایت کارایی این جاذب ها در حذف یون S-2 از مایع پخت سیاه با سه سطح سولفیدیته (22% و 20%، 18%) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله از آنالیزهای FTIR و BET و SEM-FEI نشان دادند یون Cu+2 بدون آن که هیچ گونه تغییری در ساختار جاذب ها به وجود آورد، بر روی سطوح مواد آلی اولیه قرارگرفته اند. داده های آزمایشی مربوط به جاذب Cu-PAC نشان دادند که مطابقت بیشتری با معادله فرندلیچ و تبعیت بیشتری با معادله شبه درجه دوم داشت درحالیکه در مورد جاذب Cu-BWP100 این تطابق با معادله لانگمویر و تبعیت از معادله شبه درجه اول بود. جاذب Cu-PAC قابلیت حذف 93/79% و Cu-BWP10003/60% از یونS-2 را از مایع پخت سیاه دارد. جاذب Cu-PAC با داشتن سطح ویژه بیشتر توانایی بالاتری در حذف یون S-2 از مایع پخت سیاه نسبت به جاذب Cu-BWP100 دارد. در کل جاذب های نام برده شده با حذف یون S-2 توانایی بالایی در کاهش تولید H2S خواهند داشت.

در این پژوهش خواص مقاومتی نانو کامپوزیت چوب پلاستیک تولید شده با استفاده از 5 سطح پسماند های سلولزی (باگاس، ساقه ذرت، ساقه برنج، ساقه آفتاب گردان و ساقه کلزا)، سه سطح مواد نانویی (نانولوله های کربنی، نانو سیلیس، نانو رس) و ضایعات پلیمری شهری (پلی پروپیلن PP و پلی اتیلن سنگین HDPE و غیره) مورد بررسی قرار گرفت. بمنظور اتصال شیمیایی کامپوزیتهای الیاف چوب/پلیمر از مواد شیمیایی و تقویت کننده (عوامل جفت کننده) به دلیل خواص آبدوستی الیاف سلولزی و آب گریزی پلاستیک ها استفاده شده است. برای بررسی ویژگیهای مکانیکی و اتصال کامپوزیت ها از دستگاه های اکسترودر و پرس گرم استفاده شد. نتایج نشان داده که استفاده از ضایعات پلیمری سنگین HDPE سبب افزایش مقاومت کششی، مدو ل خمشی و مقاومت به ضربه نسبت به ضایعات پلی پروپیلن شده است. در خصوص استفاده از ضایعات و پسماندهای کشاورزی در ساخت کامپوزیت های چوب-پلاستیک به طورکلی نتایج نشان داده است که افزودن ضایعات لیفی کشاورزی در چندسازه چوب پلاستیک به طور مشخص سبب بهبود خواص خمشی و کششی گردیده است. و دربین آنها ساقه باگاس دارای برتری محسوسی نسبت به مواد لیگنوسلولزی دیگر داشته است. استفاده از ضایعات پلیمری و پسماند های کشاورزی با استفاده از نانو سیلیس بهترین نتیجه مقاومت ها را نشان داده است به طورکلی نتایج نشان داده است که استفاده از ضایعات لیفی کشاورزی به عنوان تقویت کننده در چندسازه های چوب پلاستیک دارای خواص مکانیکی مورد انتظار می باشند.