تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران
سال:1399 | دوره:35 | شماره:1 (پیاپی 70) |تعداد مقالات:10

این پژوهش با هدف بررسی ویژگی های مکانیکی، گرماسنجی وزنی و ریخت شناسی چوب پلاستیک ساخته شده از ضایعات تخته-خرده چوب و تخته فیبر نیمه سنگین و دو نوع پلیمر بازیافتی (پلی اتیلن سنگین و پلی پروپیلن) با افزودن نانورس انجام شد. برای این منظور50% وزنی ضایعات دو نوع تخته مذکور، 50% وزنی پلیمر بازیافتی، 3% وزنی انیدرید مالئیک پیوند داده شده با دو نوع پلیمر و نانورس در سه سطح 3، 6 و 9 درصد وزنی، به وسیله یک اکسترودر دو ماردون ناهمسوگرد با یکدیگر مخلوط شدند. سپس نمونه های آزمونی استاندارد با استفاده از پرس تزریقی ساخته شده و ویژگی های مکانیکی و تخریب گرمایی آن ها مورد بررسی قرار گرفت. به منظور بررسی کیفیت پراکنش ذرات نانورس در ماده زمینه پلیمری و همچنین نحوه اتصال ماده لیگنوسلولزی و پلیمری در سطح اتصال از یک میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. نتایج نشان داد مقاومت کششی، خمشی و مدول آن ها در چندسازه پلی اتیلن بازیافتی و تخته خرده چوب با افزودن مقدار نانورس تا 3 درصد وزنی افزایش یافته و سپس کاهش می یابد، در حالی که برای چوب پلاستیک ساخته شده از پلی پروپیلن بازیافتی و تخته فیبر نیمه سنگین با افزودن نانورس، روند تغییر مقاومت ها و مدول آن ها کاهشی بود. مقاومت به ضربه فاق دار چوب پلاستیک با افزودن نانورس همواره کاهش یافته است که حاکی از افزایش سطح شکست چندسازه ها است. بررسی تصاویر میکروسکوپی نیز نشان داد که با افزودن نانورس از تعداد حفرات و فضاهای خالی کمتر شده اما پراکنش نامناسب و تجمع ذرات نانورس به خصوص در سطح 9% محرز است. نتایج آزمون گرماسنجی وزنی حاکی از آن است که با افزایش 3% وزنی نانورس، ثبات حرارتی چوب پلاستیک نسبت به شاهد کمی بهبود یافته و مقدار ماده باقیمانده پس از احتراق نیز افزایش یافت.

دراین تحقیق اثر استفاده از پروکسیدهیدروژن و هیپو کلریت سدیم بر رنگ بری خمیر کاغذ شیمیایی _ مکانیکی (CMP) بررسی شده است. بدین منظور خمیر کاغذ CMP رنگ بری نشده مخلوط پهن برگان از کارخانه چوب و کاغذ مازندران تهیه شد و با پروکسید هیدروژن و هیپو کلریت سدیم در دو سطح 3 و 4 درصد، در طی دو زمان 60 و 90 دقیقه، دمای 80 درجه سانتی گراد و درصد خشکی 8% رنگ بری گردید. به این ترتیب که در هر یک از تیمارها 30 گرم خمیر کاغذ همراه با پروکسید هیدروژن، سیلیکات سدیم، DTPA، هیدروکسید سدیم و هیپو کلریت سدیم برای رنگ بری آماده سازی شدند. در ادامه کاغذ دست ساز آزمایشگاهی با وزن پایه 60 گرم بر مترمربع تهیه و خواص نوری و مکانیکی آنها طبق آزمون TAPPI اندازه گیری و مقایسه شد. نتایج بدست آمده از بررسی ویژگی های نوری کاغذ دست ساز نشان می دهد که با افزایش زمان رنگ بری و سطح مواد شیمیایی ویژگی های نوری بهبود می یابد. به طوری که بیشترین روشنی و کمترین زردی در سطح 4 درصد و 90 دقیقه در رنگ بری با پروکسیدهیدروژن و بیشترین ماتی در نمونه شاهد مشاهده شد. همچنین ویژگی های مقاومتی مانند مقاومت به کشش، ترکیدن و پارگی کاغذ های رنگ بری شده افزایش یافت.

در این مطالعه، ابتدا کاغذ و نانوکاغذ سلولزی تولید شده و سپس با استفاده از روش غوطه وری در"دودسیل تری اتوکسی سیلان" ضدآب شدند. در نتیجه تیمار سیلان، سطح آبدوست میکرو کاغذ و نانوکاغذ به سطح آب گریز تبدیل شد. آزمون عکس-برداریتصاویر FE-SEM نشان داد که نانوفیبرهای سلولزی در مقیاس نانومتری (زیر 100 نانومتر) نانوفیبرهای سلولزی را تایید کردقرار دارند. آزمون XPS نشان داد که سطح نمونه های تیمار شده حاوی سیلان است. با تیمار سیلان زاویه قطره آب به 104 درجه در نانوکاغذ و 153 درجه در کاغذ افزایش پیدا کرد لذا سطح سوپرضدآب آبگریز برای کاغذ ایجاد گردید. آزمون TGA ثابت کرد که میزان خاکستر نمونه های حاوی سیلان بیشتر از نمونه های بدون سیلان بوده و نیز تأیید شد که تیمار سیلان بر روی سطح به صورت چند لایه ای اتصال برقرار کرد. نمونه های تیمار شده با سیلان جذب آب کمتر و مقاومت مکانیکی بیشتری نسبت به نمونه های تیمار نشده نشان دادند. تیمار سیلان میکرو کاغذ و نانوکاغذ سبب ضدآب آبگریز شدن آن ها شده و می تواند سبب توسعه کاربردهای آن ها در فضاهای بیرونی (محیط های مرطوب) گردد.

این پژوهش با هدف ارزیابی دینامیکی و استاتیکی خواص الاستیکی اتصالات ایجاد شده درچوب نراد با استفاده از اتصالات متداول در صنایع چوب از جمله اتصال دم چلچله و فاق وزبانه در گونه نراد Abies alba) ) با استفاده از دو نوع چسب پلی ونیل استات (PVA) و سیانواکریلات(CA) صورت پذیرفت. ابعاد نمونه های تحقیق بر طبق استاندارد بین المللی ISO شماره 3129، 24*50*360 میلی متر مورد استفاده قرار گرفت و نتایج حاصله حاکی از آنست که، اثر نوع اتصال، نوع چسب، اندازه اتصال و همچنین اثر متقابل اندازه و نوع اتصال در آزمون دینامیکی و استاتیکی در سطح پنج درصد معنی دار گشتند. با افزایش طول زبانه اتصال و ارتفاع دم چلچله مدول الاستیسیته دینامیکی و استاتیکی افزایش یافت مدول الاستیسیته اتصال دم چلچله به دلیل شکل اتصال دهنده و همگن بودن بافت اتصال دهنده و همچنین عدم وجود خط چسب گسترده در این اتصال، به مدول الاستیسیته نمونه های اتصال نیافته (شاهد) نزدیک تر می باشد و همچنین چسب سیانواکریلات به دلیل تحمل تنش بالاتر و همچنین گیرایی سریعتر این چسب سبب بهبود خواص الاستیکی نمونه ها نسبت به چسب پلی ونیل استات گردید. با توجه به نتایج آزمون تی استیودنت و آزمون همبستگی پیرسون، مدول الاستیسیته دینامیک و استاتیک برآورد شده در تحقیق دارای رابطه معنی دار در سطح پنج درصد و دارای همبستگی مثبت برآورد گردید با توجه به همبستگی نتایج آزمون استاتیکی و دینامیکی، روش های بررسی غیرمخرب دینامیکی را می توان جایگزین مناسبی برای آزمون های مخرب استاتیکی، جهت ارزیابی و درجه بندی چوب آلات دانست.

هدف از این پژوهش، اثر اشباع چوب صنوبر با نانو ولاستونیت و مخلوط نانو ولاستونیت و استایرن بر مقاومت به آتش و خواص مکانیکی چوب پلیمر ساخته شده می باشد. نمونه های چوب صنوبر(Populus deltoides) با نانو ولاستونیت با غلظت 4 درصد و مونومر استایرن محول در متانول با غلظت 75 درصد، با روش خلاء-فشار اشباع شدند. چهار تیمار مختلف چوب با نانو ولاستونیت، استایرن، اشباع مخلوط نانو ولاستونیت و استایرن (تیمار یک مرحله ای) به نسبت یک به یک و در نهایت، اشباع اولیه چوب به وسیله نانو ولاستونیت و سپس استایرن (تیمار دو مرحله ای) مورد بررسی قرار گرفت. در این تحقیق، خواص مقاومت به آتش و خواص مکانیکی نمونه ها بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که کاهش وزن چوب در برابر آتش در تیمار دو مرحله ای (NW+St)، 38/61 درصد و در تیمار یک مرحله ای (NW/St)، 68/69 درصد نسبت به نمونه شاهد بهبود یافت. دوام شعله تیمار NW/St نیز تقریباً با تیمار NW برابر می باشد و 30 درصد نسبت به نمونه شاهد بهبود نشان داد. کاهش سطح کربونیزه شده درتیمارهای دو مرحله ای (NW+St) و یک مرحله ای (NW/St) به ترتیب برابر 53/28 و 06/29 درصد بود که کاهش قابل توجه ای را نشان داد. نتایج آزمون های مکانیکی نشان داد که در اثر حضور ماده کندسوز کننده مقاومت به فشار موازی الیاف در تیمار NW/St بیشترین مقدار را در بین سایر تیمارها داشت که افزایشی برابر 41/57 درصد را نسبت به نمونه شاهد نشان داد. مدول الاستیسیته و گسیختگی تیمار NW/St به ترتیب 77/26 و 71/35 درصد نسبت به نمونه شاهد افزایش داشتند. به علاوه، مقاومت به سختی تیمار NW/St 09/107 درصد نسبت به نمونه شاهد افزایش نشان داد. در مجموع می توان نتیجه گیری کرد که مخلوط کردن نانو ولاستونیت با استایرن در عین حال که مقاومت چوب پلیمر را در برابر آتش افزایش داد، باعث بهبود خواص مکانیکی چوب پلیمر هم شد.

این تحقیق با هدف تاثیر استفاده از کیتوزان و نانوسلولز بر ویژگی های مقاومتی خمیرکاغذ شیمیایی-مکانیکی(CMP) انجام شد. به همین منظور، ابتدا مقداری ازخمیرشیمیایی-مکانیکی(CMP) رنگبری شده کارخانه چوب و کاغذ مازندران به عنوان نمونه شاهد انتخاب شد. سپس نانو الیاف سلولزی به صورت ژل سفید رنگ و در 3 سطح 0، 2 و 3 درصد استفاده گردید. همچنین کیتوزان در 5 سطح 0، 5/0، 1، 5/1و2 درصد به سوسپانسیون خمیر کاغذ CMP حاصل اضافه شد. از خمیرکاغذ های مذکور کاغذهایی با وزن پایه gr/m2 60 تهیه و خواص نوری و مقاومتی آن ها طبق آزمون های استاندارد TAPPI اندازه گیری و مقایسه گردید. نتایج نشان داد که با افزودن کیتوزان مقاومت های به پارگی، کششی، ترکیدن، طول پارگی، مقاومت به عبور هوا، زردی و سبز رنگی در کاغذ حاصل از خمیرکاغذ CMP افزایش و روشنی، جذب آب و فاکتورa* کاهش یافته است. با افزودن نانو سلولز و کیتوزان به خمیرکاغذ CMP مقاومت های کششی، ترکیدن، طول پارگی و مقاومت به عبور هوا، جذب آب، زردی و فاکتورa* افزایش و مقاومت به پارگی، روشنی، سبز رنگی، ماتی کاهش یافته است. نتایج نشان داد که افزودن 2 درصد کیتوزان و همچنین افزودن همزمان2 درصد کیتوزان و 3 درصد نانو سلولز به خمیرکاغذ CMP باعث بهبود اکثر ویژگی ها درکاغذ حاصل شده است و می تواند به عنوان تیمار برتر انتخاب و معرفی گردد.

در تولید مقوا به ویژه انواع با گراماژ بالا، محدودیت آبگیری از خمیرکاغذ، سرعت تولید کاغذ را به شدت پایین می آورد. در این حالت، یکی از راه کارهای متداول در بهبود آبگیری و افزایش سرعت ماشین کاغذ، تولید مقوای چندلایه می باشد. هرچند بعضی مواقع این لایه ها بدون اتصال دهنده روی یکدیگر قرار می گیرند، اما در اکثر مواقع برای تقویت استحکام پیوند بین لایه ای از نشاسته به عنوان افزودنی بین لایه ها استفاده می شود. در این تحقیق اثر پاشش دو نوع نشاسته متداول در صنعت (اکسید شده و خام) را در میزان پاشش های مختلف (صفر، 1، 5/1 و 2 گرم بر مترمربع) در بین دو لایه مقوا بررسی شد. لایه رویی مقوا از کاغذ حاصل از الیاف بازیافتی خمیرکاغذ چاپ وتحریر و لایه زیرین از کاغذ حاصل از الیاف بازیافتی خمیرکاغذ کارتن کنگره ای کهنه تشکیل شدند. گراماژ هر لایه حدود 100 گرم بر مترمربع در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که اسپری هر دو نوع نشاسته در بین دو لایه باعث افزایش قابل توجه ویژگی های مقاومتی اندازه گیری شده، نسبت به تیمار شاهد گردیدند. در مقایسه بین دو نوع نشاسته، نشاسته خام کارایی بهتری از نشاسته اکسید شده داشت. بیشترین تاثیر هر دو نوع نشاسته در ویژگی های اندازه گیری شده در سطح 5/1 گرم بر متر مربع اتفاق افتاد.

اسید پیرولیز یا سرکه چوب مایعی تیره رنگ است که از تراکم بخار و دود ساطع شده از پیرولیز حرارتی چوب یا هر ماده لیگنوسلولزی دیگر بدست می آید. در این تحقیق ابتدا یک کوره حرارت دهی ساخته شد تا با استفاده از آن امکان اعمال یک برنامه دمائی-زمانی دقیق وجود داشته باشد. سپس چوب سه گونه مختلف شامل بلوط، پرتقال و سرو تحت یک برنامه دمایی-زمانی مشخص تحت پیرولیز قرار گرفتند. بخار و دودهای ساطع شده از کوره داخل لوله ای به طول 20 متر با استفاده از جریان آب سرد خنک و متراکم شده و سپس به صورت مایع در داخل یک ظرف جمع آوری شدند. عمل پیرولیز در سه محدوده دمائی مختلف شامل 200، 260 و 330 درجه سانتی گراد انجام شد. اسید پیرولیزهای بدست آمده دارای رنگ و اسیدیته متفاوتی با توجه به دمای سرکه گیری بودند. گونه های مختلف چوب مورد استفاده برای سرکه گیری نیز بر روی این صفات اثرگذار بود. طی شرایط حرارت دهی استفاده شده در این مطالعه گونه سرو نسبت به گونه های پهن برگ درصد پیرولیز کمتری داشت. مقادیر افزایش وزن نمونه های چوبی تیمار شده با توجه به گونه ی چوب مورد اشباع، دمای تهیه اسید پیرولیز و همچنین چوب مورد استفاده برای پیرولیز از 5 تا 35 درصد متغییر بود. اسید پیرولیز های بدست آمده در دمای بالاتر منجر به درصد افزایش وزن بالاتری شدند. اسید پیرولیز های بدست آمده در دمای پایین تر با نرخ بیشتری از چوب های تیمار شده آبشویی شدند. همچنین گونه چوب مورد استفاده برای پیرولیز نیز اثر معنی داری بر روی میزان آبشویی مواد از چوب داشت.

با توجه به اینکه الیاف سلولزی در کاغذسازی حاوی بار منفی هستند، بنابراین برخی مواد افزودنی پلیمری که در داخل خمیرکاغذ به کار می روند، حامل یون های دارای بار مخالف (پلی الکترولیت کاتیونی) می باشند. این در حالی است که با افزایش هدایت الکتریکی سوسپانسیون، کارایی بسیاری از پلی الکترولیت ها با مشکل مواجه می شود. لذا با توجه به تلاش صنایع به بستن سیستم آب و مصرف آب تازه کمتر و در نتیجه افزایش هدایت الکتریکی خمیرکاغذ، لازم به بررسی است که عملکرد مواد افزودنی کارآمد برپایه پلی الکترولیت ها نظیر نشاسته کاتیونی-نانوسیلیکای آنیونی تا چه حد تحت تاثیر منفی قرار می گیرد. به همین دلیل میزان تاثیرپذیری عملکرد ترکیب افزودنی مذکور از هدایت الکتریکی خمیرکاغذ مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد هدایت الکتریکی تاثیر منفی بر کارایی این سیستم ماده افزودنی پایانه تر داشته است؛ اما میزان تاثیرگذاری آن به ویژگی مورد بررسی مرتبط بوده است. چنانکه در برخی ویژگی ها در مقدار کم پلی الکترولیت و هدایت الکتریکی زیاد، کارایی مثبت این سیستم ماده افزودنی دیگر معنی دار نبود. اما در برخی دیگر از ویژگی های خمیرکاغذ، نظیر پیوند درونی و درجه روانی، علیرغم اثرات منفی هدایت الکتریکی زیاد، همچنان کارایی مثبت نشاسته– نانوسیلیکا بصورت معنی داری مشهود بود.

این مطالعه با هدف ساخت سازه سبک و کاهش اتلاف انرژی انجام گردیده است بدین منظور تولید محصولات چوب سیمان یا فرآورده های کامپوزیت با ترکیب ذرات آلی مانند الیاف چوب و مواد لیگنوسلولزی با یونولیت مد نظر قرار گرفت. محصول مورد بررسی شامل چوب سیمان ساخته شده از الیاف روزنامه باطله و خرده چوب صنوبر با ضخامت 20 میلی متر در دو طرف سازه و یونولیت با ضخامت 10 میلیمتر در وسط سازه تولید گردید. فرآورده های تولیدی چوب سیمان یونولیت دارای خواص ترکیبی از چوب سیمان و یونولیت خواهد داشت. در این تحقیق با توجه به فاکتورهای متغیر مورد مطالعه که شامل مواد لیگنوسلولزی و مقدار ماده افزودنی (همانند کلرید کلسیم (Caclدر دو سطح 3 و 5 درصد بوده، نمونه های آزمونی تهیه شدند. بهترین شرایط مقاومتی ساخت سازه استفاده از 10% مواد لیگنوسلولزی بدست آمد. ضخامت نمونه ها در دو سطح یونولیت یکسان بوده و کلیه شرایط ساخت مانند میزان آبدهی، فشار پرس، میزان هم زدگی بطور یکسان و ثابت در نظر گرفته شد. در آزمایش خمش استاتیک میانگین نیروی حداکثر بار برای شکست آجر معمولی برابر 26/3933 نیوتن و میانگین بار حداکثر برای شکستن چوب سیمان یونولیت 78/389 نیوتن بدست آمد که در حدود 10% مقاومت آجر معمولی را دارد اما آجر معمولی در هنگام شکست بصورت ناگهانی می شکند در حالیکه آجر یونولیت بصورت تدریجی شکسته می شود و خواص عایق بودن بدلیل دارا بودن الیاف سلولزی و یونولیت در آن از آجر معمولی بیشتر است با توجه به مقاومت پایین برای استفاده در قسمت های پارتیشن بندی پیشنهاد می گردد.