صنایع چوب و کاغذ ایران
سال:1399 | دوره:11 | شماره:1 |تعداد مقالات:13

این مطالعه باهدف بررسی عملکرد خمشی CLT ساخته شده از گونه صنوبر (Populus alba)، چسب پلی اورتان و اتصال دهنده های مکانیکی انجام شد. مقدار مصرف چسب 300 گرم بر مترمربع بود. برای ساخت CLT، تخته های صنوبر در هوای آزاد خشک و سپس از چهار طرف رنده شدند. ضخامت و پهنای تخته ها به ترتیب 19 و 100 میلی متر بودند. ضخامت و پهنای نمونه CLT سه لایه برای آزمون خمش به ترتیب 57 و 80 میلی متر و نسبت طول دهانه به ارتفاع مقطع حدود 12 بود. آزمون خمش با دستگاه اینسترون مدل 4486 انجام شد. متغیرهای موردبررسی شامل نوع اتصال دهنده (شامل میخ فولادی گالوانیزه، میخ شانه ای یا تیپو ST و پیچ پانلی رزوه درشت)، تعداد اتصال دهنده (2 و 4)، چسب (با و بدون چسب) و جهت پانل (جهت طولی و عرضی پانل) بودند. نتایج نشان داد که بیشترین مقاومت خمشی (MOR) و مدول الاستیسیته خمشی (MOE) مربوط به جهت طولی CLT های ساخته شده با 4 عدد پیچ پانلی به همراه چسب و همچنین کمترین آن ها نیز مربوط به جهت عرضی CLT های ساخته شده با 2 عدد میخ تیپو به همراه چسب بوده است. نتایج نشان داد که مقاومت و مدول الاستیسیته خمشی با تغییر مستقل نوع اتصال دهنده، چسب (با و بدون چسب) و تعداد اتصال دهنده (2 و 4) به ترتیب 71 و 16، 16 و 400، 1 و 10 درصد تغییر می کند. مقاومت و مدول الاستیسیته خمشی نمونه های CLT در جهت طولی به ترتیب حدود سه و چهار برابر بیشتر از نمونه های CLTدر جهت عرضی است. نتایج نشان داد که مقاومت های خمشی CLT های ساخته شده با چسب به همراه میخ تیپو، میخ فولادی و پیچ در حد استاندارد ISO 16696-1 بود، اما مدول الاستیسیته خمشی آن ها به خصوص مدول در جهت طولی پانل در حد استاندارد نبود که لازم است مطالعات جامعی برای مقاوم سازی آن انجام شود.

سلولز استات به عنوان فیلتر در سیگار استفاده می شود که وظیفه اصلی آن، خنک کردن و تمیز کردن دود سیگار می باشد. نانو سلولز ها دارای پتانسیل زیادی هستند، چراکه سلولز جزو فراوان ترین مواد خام بیولوژیک موجود در طبیعت بوده و به راحتی می تواند در مقیاس های میکرومتر تا نانومتر قابل دسترس باشد. در این تحقیق فیلترهایی با استفاده از نانو الیاف سلولز با درصد خلوص 5/1، 2 و 3 درصد و اختلاط هرکدام از درصدهای مذکور با 5 درصد کربن فعال ساخته شد و میزان کارایی آن بر تصفیه مواد مضر قابل جذب در بدن انسان موردبررسی قرار گرفت. برای این منظور از روش انجماد سوسپانسیون نانو سلولز در نیتروژن مایع استفاده شد. پس از جایگذاری فیلترهای ساخته شده در سیگار، نمونه ها توسط دستگاه استعمال سیگار مورد آزمون قرار گرفتند و میزان مونوکسید کربن حاصل از سوختن سیگارها مستقیماً توسط دستگاه مذکور اندازه گیری شد و برای محاسبه میزان نیکوتین و قطران از آزمون کروماتوگرافی گازی بهره گرفته شد. نتایج به دست آمده از آزمون مونوکسید کربن و قطران نشان داد که استفاده از فیلترهای ساخته شده با نانوالیاف سلولز و کربن فعال در مقایسه با فیلترهای سلولز استات توانسته است به طور معنی داری سبب کاهش این عناصر سمی و مضر قابل جذب در ریه انسان گردد (به ترتیب 59 و 77 درصد). درحالی که نیکوتین در بین تیمارهای مختلف نسبت به نمونه شاهد تفاوت معنی داری را نشان نداد.

کربنات کلسیم رسوبی به عنوان یک پرکننده معدنی دارای مصارف صنعتی فراوانی می باشد. هدف از این تحقیق، اصلاح پرکننده ی کربنات کلسیم رسوبی با نشاسته کاتیونی ذرت و پلی اکریل آمید کاتیونی به منظور ایجاد خصوصیت پیوندیابی هیدروژنی با الیاف سلولزی جهت استفاده در صنایع کاغذسازی بوده است. نمونه ها ی کربنات کلسیم رسوبی با استفاده از روش اصلاح همزمان با سنتز تولید شدند و نتایج نشان داد که با استفاده از روش کربنی کردن آهک هیدراته می توان از آهک صنعتی به نانو ذرات کربنات کلسیم رسوبی با ساختار مکعبی شکل دست یافت. طبق نتایج FESEM، با استفاده از این روش می توان مورفولوژی و اندازه ذرات پرکننده را کنترل نمود. نتایج XRD و FT-IR حاکی از آن بودند که تمامی نمونه های سنتز شده دارای ساختار غالب کلسیت و مقدار اندکی از آراگونیت بوده اند. علاوه بر این، حضور ماده آلی در ساختار نمونه های اصلاح شده به وسیله تکنیک FT-IR مورد تائید قرار گرفت.

همراه با پیشرفت صنعت پلیمرهای مصنوعی، مونومرها به طور گسترده ای برای اصلاح چوب استفاده می شوند. جفت کننده ها نقش مهمی در تشکیل پیوند بین مونومرهای غیرقطبی و گروه های هیدروکسیل چوب ایفا می کنند. در بررسی اثر اصلاح با تری متوکسی سیلیل پروپیل-متاکریلات و تری اتوکسی وینیل سیلان به عنوان جفت کننده بر ویژگی های فیزیکی چوب پلیمر، نمونه های آزمونی به گروه های شاهد و حاوی استایرن (با و بدون جفت کننده های سیلانی) تقسیم بندی شدند. طیف سنجی زیر قرمز تبدیل فوریه، اصلاح با سیلان و حضور پلیمر در ساختار چوب را تأیید کرد. در سطوح حاوی سیلان آکریلاتی علاوه بر گروه کربونیل کتونی ساختار چوب، گروه کربونیل استری مزدوج نیز اضافه گردید. جذب مونومر پس از افزدون جفت کننده سیلانی در نمونه های حاوی سیلان وینیلی بیش از سیلان آکریلاتی افزایش یافت. علیرغم تعیین بیشترین جذب در اصلاح با سیلان وینیلی، بیشترین افزایش وزن در اصلاح تلفیقی حاوی هر دو ترکیب سیلانی/استایرن اندازه گیری شد. سیلان وینیلی با وزن مولکولی کمتر، علی رغم واکنش پذیرتر بودن ترکیب آکریلاتی، به نفوذ بیشتر این ترکیب به ساختار چوب منتهی شد که با پلیمریزاسیون بیشتر در کنار استایرن به نتایج بهتر در این سطح انجامید. اتصال دیواره سلولی اصلاح شده با ترکیبات سیلانی به پلیمر استایرن منجر به افزایش وزن بیشتر و کاهش تخلخل و درنهایت بهبود ثبات ابعاد شده و کارایی آب گریزی و اثر ضدواکشیدگی فرآورده حاصل بهبود یافت.

در این پژوهش، اثر فشرده سازی سطحی بر اشباع پذیری چوب کاج جنگلی و توزیع میکروسکوپی محلول اشباع در آن بررسی شد. فشرده-سازی در دو سطح 10 و 20 درصد و در دو جهت شعاعی و مماسی در دمای 160 درجه سانتی گراد و فشار20 کیلوگرم بر سانتی متر مربع در رطوبت تعادل 12 درصد برای مدت 3 دقیقه انجام شد. به منظور بررسی اشباع پذیری، نمونه ها به روش فشار متناوب همراه با خلاء ابتدایی با استفاده از رنگ رودامینB با غلظت5/0 درصد اشباع شدند و سپس با استفاده از نرم افزار ImageJ و میکروسکوپ نوری، پارامترهای اشباع پذیری اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که اثر فشرده سازی بر اشباع پذیری متأثر از جهت و مقدار فشرده سازی است. در اثر فشرده سازی، بر اشباع پذیری پره های چوبی افزوده شد ولی تراکئیدهای عرضی اشباع نشدند. اشباع پذیری چوب پایان بهتر از چوب آغاز بوده و کانال های رزینی نیز به خوبی اشباع شده بودند.

پساب های صنعتی معمولاً، یکی از عمده ترین صنایع آلاینده محیط زیست به شمار می روند. تخلیه فاضلاب های رنگی صنایع در آب های پذیرنده منجر به بروز پدیده اتریفیکاسیون یون و ازنظر بهداشتی دارای خاصیت سرطان زایی و جهش زایی می باشد. لذا هدف از این تحقیق بررسی حذف رنگ متیلن آبی از محیط های آبی با استفاده از نانوکامپوزیت کربن فعال حاصل از پسماند توتون و نانو اکسید روی (TRAC/ZnO) می باشد. این تحقیق یک نوع مطالعه تجربی-آزمایشگاهی بود. در این مطالعه تأثیر پارامترهای مختلف بر عملکرد جاذب بررسی شد و ایزوترم ها و سینتیک های جذب به صورت غیرخطی تعیین شد و غلظت رنگ به روش اسپکتروفتومتری در طول موج 664 نانومتر اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که با افزایش زمان تماس، دوز جاذب و pH، میزان حذف افزایش خواهد یافت ولی با افزایش غلظت رنگ میزان حذف کاهش می یابد. بالاترین کارایی حذف برای غلظت اولیه 50 میلی گرم بر لیتر، pH برابر با 10، زمان فراصوت دهی 8 دقیقه و دوز جاذب 05/0 گرم بر لیتر به دست آمد. حذف رنگ با استفاده از نانوکامپوزیت TRAC/ZnO از ایزوترم فروندلیچ (99/0=R2) و سینتیک شبه مرتبه دوم (92/0= R2) تبعیت می کند. نتایج نشان داد که نانوکامپوزیت TRAC/ZnO به طور قابل ملاحظه ای قادر به حذف رنگ زای متیلن آبی در مدت زمان کم از محلول های آبی می باشد؛ بنابراین به عنوان یک جاذب مؤثر می تواند جهت حذف مواد رنگی مورداستفاده قرار گیرد.

بسته بندی مواد غذایی به عنوان یک لایه محافظ، یکی از مهم ترین عواملی است که نقش کلیدی در تأمین بهداشت و سلامت مواد غذایی ایفا می-کند. هدف از این پژوهش تهیه یک ماده بسته بندی کاغذی جدید از طریق پوشش دهی با یک پوشش ممانعتی پراکنده جدید بر پایه ترکیبی از پروتئین ایزوله سویا و امولسیون موم پلی اتیلن بود. برای این منظور ویژگی های مکانیکی، مقاومت به جذب آب و نفوذپذیری در برابر اکسیژن نمونه ها موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اگرچه با افزودن موم پلی اتیلن مقاومت کششی مقواهای پوشش دار کاهش پیدا کرد اما اختلاف قابل توجهی بین مقواهای پوشش دهی شده با پروتئین و ترکیب حاوی 30 درصد موم پلی اتیلن وجود نداشت و مقواهای پوشش-دهی شده با ترکیب حاوی 50 درصد موم پلی اتیلن تنها کاهش 6 درصدی در مقایسه با نمونه های پوشش دهی شده با پروتئین نشان دادند. با افزایش سهم پلی اتیلن در فرمولاسیون پوشش میزان نفوذپذیری اکسیژن در مقواهای پوشش دار افزایش یافت اما میزان جذب آب و نفوذپذیری بخارآب به طور چشمگیری کاهش پیدا کرد.

این تحقیق باهدف بررسی تولید فرآورده مرکب الیاف طبیعی-سیمان با استفاده از صنوبر، کاه گندم و سه نوع ماده افزودنی انجام شده است. در این تحقیق برای تولید کامپوزیت از کاه گندم (0، 15 و 30)، الیاف صنوبر (70، 85 و 100)، درصد استفاده از مواد افزودنی (3 سطح) و سه نوع ماده افزودنی (کلرید کلسیم، کلرید منیزیم و هیدروکسید کلسیم) استفاده گردید. پس از تهیه نمونه های آزمونی، مقاومت فشاری طی مدت زمانی (1، 3، 7 و 28 روز)، واکشیدگی ضخامت (TS)، مدول گسیختگی (MOR) و چسبندگی داخلی (IB) مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور بهینه سازی خواص کامپوزیت ها، معادله مدل ریاضی (مدل رگرسیون چند متغیره درجه دو) توسط روش سطح پاسخ ارزیابی گردید. بیشترین میزان مقاومت فشاری (5/32 مگا پاسکال) و کمترین آن (1/7 مگا پاسکال) 28 روزه به ترتیب مربوط به نمونه های دارای 7 درصد هیدروکسید کلسیم و 3 درصد کلرید منیزیم می باشد. همچنین کامپوزیت های دارای 30% کاه گندم و 70% الیاف صنوبر با میزان 3 درصد کلرید کلسیم نسبت به سایر نمونه ها دارای مدول گسیختگی بیشتری می باشند. به طورکلی، نتایج حاکی از آن است که ماده افزودنی کلرید کلسیم با میزان 5% و مقدار متوسط نسبت 15% کاه به 85% الیاف صنوبر به عنوان مقادیر بهینه جهت حصول مقادیر قابل قبول چسبندگی داخلی و مدول گسیختگی می باشد. مدل ارائه شده توسط روش سطح پاسخ با توجه به معنی داری آن در طی آنالیز آماری، برآورد مناسب و معنی داری برای تعیین نقطه مناسب کاربرد متغیرهای مورداستفاده را فراهم کرده است.

در راستای استفاده بهینه از نرمه ها و قطعات الیاف و نحوه کاربرد آنها در ساختار کاغذ، چند نوع مقوای چند لایه تولید شد و اثر جداسازی و انتقال نرمه ها و ذرات ریز به لایه وسط و یا حذف آنها از لایه های فوقانی و تحتانی، بر ویژگی های فیزیکی و مکانیکی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج مشخص نمود که با حذف نرمه و تولید مقوای سه لایه بدون نرمه، مقاومت خمشی و شاخص مقاومت خمشی مقوا افزایش یافت. هرچند بررسی ویژگی حجیمی و نیز تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی مقواها نشان داد، لایه های بدون نرمه، حجیم و ناهموار بوده اند در حالی که افزودن نرمه به لایه های وسط، تراکم این لایه را بسیار زیاد نموده است. آزمون خاکستر نرمه ها مشخص ساخت که درصد قابل توجهی از نرمه ها و ذرات ریز را پرکننده ها و مواد معدنی تشکیل داده بودند. همچنین مشخص گردید که تولید مقوا باساختار چندلایه، اثر منفی بر ویژگی های فیزیکی و مکانیکی بررسی شده نداشته است.

هدف از این پژوهش، بررسی توان نگه داری اتصال های T شکل ساخته شده با بیسکویت چوبی است. اتصال های بیسکویت، اتصال های صفحه ای نیز نامیده می شوند که به طورمعمول از چوب راش کمی فشرده ساخته می شوند. بیسکویت ها در اتصالات ساخته شده با آن ها، رطوبت چسب های پایه آبی را جذب نموده و با واکشیده شدن آن ها در شیارها، باعث ایجاد اتصال مناسب و محکم می شوند. گونه ی اعضای اتصال از چوب های راش (Fagus orientalis) و نراد (Abies alba)، اندازه بیسکویت شامل 10 و 20 (1 عدد بیسکویت در هر اتصال) و چسب های پلی وینیل استات (PVAc)، پلی اورتان (PU) و اوره فرمالدهید (UF) به عنوان متغیرهای این تحقیق در نظر گرفته شدند. پس از ساخت نمونه ها، آزمون توان نگه داری بیسکویت انجام شد. نتایج نشان داد که اثر مستقل هر یک از عوامل متغیر یعنی گونه اعضای اتصال و نوع چسب بر توان نگه داری اتصال های بیسکویتی در سطح 1 درصد معنی دار، ولی اثر مستقل اندازه بیسکویت معنی دار نمی باشد. همچنین نتایج نشان داد که توان نگه داری اتصال های ساخته شده با گونه راش نسبت به گونه نراد بیشتر بوده است. چسب پلی اورتان نسبت به سایر چسب ها بهترین عملکرد را داشته است. درنهایت بهترین عملکرد اتصال های ساخته شده با بیسکویت (گونه راش، بیسکویت اندازه 10 و چسب پلی اورتان) با اتصال های ساخته شده با دوبل چوبی مقایسه شد که اتصال های ساخته شده با بیسکویت نسبت به اتصال های ساخته شده با دوبل چوبی، توان نگه داری بیشتری را نشان دادند.

بریکت های سوختی نوعی از سوخت های زیستی جامد می باشند که باهدف تولید برق و حرارت تولید می شوند. تحقیق حاضر بهبود پارامترهای فنی بریکت های سوختی را به وسیله اتصال دهنده های سلولزی در مقیاس میکرومتری و نانومتری بررسی می کند. بریکت های سوختی از باگاس نیشکر تولید و فرآیند متراکم سازی به وسیله دستگاه بریکت ساز آزمایشگاهی در فشار MPa 150 و دمای OC 100 انجام گرفت. اتصال دهنده های سلولزی شامل خرده های کاغذ بازیافتی، خمیرکاغذ بازیافتی، نرمه های الیاف بازیافتی و نانولیگنوسلولز بازیافتی در سه درصد نسبت 3، 6 و 9% استفاده شده است. نتایج نشان دادند نانولیگنوسلولز و نرمه های الیاف بازیافتی تأثیر بیشتری بر خواص فیزیکی و مکانیکی بریکت ها داشته به طوری که در سطح 9%، نرمه های الیاف بیشترین مقاومت فشاری و ارزش حرارتی را به ترتیب برابر N/mm 26 و Mj/kg 80/22 و نانولیگنوسلولز به ترتیب برابر N/mm 34 و Mj/kg 85/19 نشان دادند.

صنوبر ازجمله گونه های پرکاربرد در صنعت کاغذسازی می باشد و نیاز به تولید چوب آن به صورت زراعت چوب و بررسی عوامل مؤثر در ویژگی های بیومتری الیاف، آناتومی، فیزیکی، شیمیایی چوب آن بسیار حائز اهمیت است. ازجمله عکس العمل های درختان چوبده ازجمله صنوبر به تنش ها و عوامل محیطی، تشکیل چوب واکنشی (چوب کششی) در ساختار چوب آن ها می باشد. چوب کششی منبع غنی از سلولز است که می توان با تولید درختانی با چوب کششی بیشتر، میزان سلولز بیشتری را برای مصارف فراوان سلولز ازجمله تولید کاغذ و یا سوخت-های زیستی در اختیار داشت. هدف از این تحقیق، تحریک تشکیل چوب کششی در نهال های دوساله صنوبر (Populus alba) به وسیله اعمال خم متناوب، کوددهی نیتروژن (NPK) و هورمون جیبرلین (G) می باشد. اعمال خم به صورت متناوب یک ماه در یک جهت و ماه بعدی در جهت مخالف در طول فصل رویش، تیمار کود یک بار در اول و یک بار در وسط فصل رویش و تیمار جیبرلین یک بار اوایل فصل رویش اعمال شدند. پس از پایان فصل رویش ویژگی های رویشی، فیزیکی و آناتومی موردبررسی قرار گرفت. بررسی رنگ آمیزی دوگانه سافرانین/آسترابلو در تصاویر مقطع عرضی نمونه ها نشان داد که به طورکلی تیما رهای تحت خم متناوب نسبت به تیمارهای قائم دارای سطح چوب کششی و ضخامت لایه ژلاتینی بیشتری بودند. همچنین، تیمار خم متناوب با NPK+G دارای دانسیته بیشتر، هم کشیدگی طولی بیشتر، هم کشیدگی شعاعی و مماسی کمتر، قطر آوند و درواقع میانگین مساحت آوند کمتر، تخلخل کمتر، طول الیاف و ضخامت دیواره بیشتر، قطر کلی و قطر حفره الیاف کمتری بود. این نتایج اظهار داشت که این تیمار بیشترین اثر را در تحریک چوب کششی داشت و شدت تشکیل چوب کششی در این نمونه ها بیشتر بود.

در این مطالعه تأثیر شیره درخت پسته وحشی (بنه) بر روی ویژگی های فیزیکی و مکانیکی چوب صنوبر مورد بررسی قرار گرفت. نمونه-های چوبی به دو روش خلاء-فشار و غوطه وری با غلظت های 1، 3، 6، 9، 12 و 15 درصد اشباع شدند. آزمون های فیزیکی و مکانیکی بر اساس استاندارد های مربوطه انجام شد. بیشترین افزایش وزن نمونه ها و ماندگاری ماده حفاظتی به ترتیب 52/18 درصد و 78/71 کیلوگرم بر مترمکعب در تیمار با روش خلاء-فشار در غلظت 15 درصد به دست آمد. نتایج نشان داد که در روش خلاء-فشار استفاده از شیره درخت پسته وحشی جذب آب و واکشیدگی حجمی چوب های تیمار شده را به ترتیب 35 و 5/24 درصد در مدت زمان 168 ساعت کاهش داد. مقاومت به فشار موازی الیاف در نمونه های تیمار شده با روش خلاء-فشار تغییر محسوسی نداشت. اشباع نمونه های چوبی با روش خلاء-فشار تا غلظت 3 درصد باعث افزایش مقاومت به سختی شد اما افزایش غلظت ماده حفاظتی از 3 درصد به 15 درصد، مقاومت به سختی نمونه ها را کاهش داد. نتایج طیف سنجی مادون قرمز تفاوتی بین طیف نمونه اشباع شده با شیره درخت پسته وحشی و نمونه شاهد نشان نداد و پیک جدیدی مشاهده نشد که نشان می دهد شیره درخت بنه در ترکیبات اصلی دیواره سلولی تغییری ایجاد نکرده است.