بخش تحقیقات علوم چوب و فرآروده های آن

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد، فرآورده‌های چند سازه چوبی، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران

2 استادیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه گنبدکاووس، گنبدکاووس، ایران

3 دانشیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران

10.22092/ijwpr.2025.367890.1789

چکیده

سابقه و هدف: چوب به‌عنوان یک ماده طبیعی و تجدیدپذیر علاوه بر مزایای متعدد دارای برخی از معایب مانند تخریب آن در برابر شرایط بیرونی و بی‌ثباتی ابعادی به‌عنوان تابعی از نوسان رطوبت نسبی در محیط اطراف خود است. تیمار حرارتی می­تواند باعث بهبود پایداری ابعادی چوب و فراورده­های چندسازه چوبی از قبیل تخته خرده‌چوب، تخته فیبر و تخته تراشه جهت‌دار شود؛ زیرا تیمار حرارتی سبب تغییر شیمیایی چوب ازجمله کاهش همی‌سلولز و تعداد گروه­های هیدروکسیل می­گردد. هدف اصلی این تحقیق، ارزیابی ویژگی­های فیزیکی و مکانیکی تخته خرده چوب ساخته شده از سرشاخه درختان باغی - خرده چوب صنعتی تیمار شده با بخار آب بود.
مواد و روش­ها: خرده­چوب صنعتی از شرکت صنعت چوب شمال تهیه شد. از نسبت اختلاط خرده چوب به سرشاخه درختان باغی در سطح 70 : 30 استفاده شد. تیمار حرارتی خرده­های چوب در دمای 180 درجه سانتی‌گراد و در سه سطح زمان (15، 30 و 45 دقیقه) انجام شد. از رزین اوره فرم­آلدهید به میزان 10 درصد وزن خشک ماده اولیه و از کلرید آمونیوم به‌عنوان هاردنر به میزان 2 درصد وزن خشک رزین استفاده شد. پس از فرایند تیمار حرارتی و مخلوط کردن مواد اولیه با یکدیگر، کیک خرده چوب در دمای 160 درجه سانتی‌گراد به مدت زمان 5 دقیقه تحت پرس گرم قرار گرفت. برای انجام آزمون­های فیزیکی و مکانیکی از استانداردهای اروپایی مجموعه EN استفاده شد. خصوصیات فیزیکی و مکانیکی تخته­ها با استفاده از آنالیز واریانس در سطح اطمینان 95 درصد مورد تجزیه‌وتحلیل آماری قرار گرفت.
نتایج: نتایج نشان داد که تخته­های ساخته شده از خرده چوب­­های تیمار شده با زمان 45 دقیقه دارای بیشترین مقاومت خمشی، مدول‌الاستیسیته و چسبندگی داخلی بودند؛ زیرا در اثر اعمال تیمار حرارتی، لیگنین نرم و منشعب شده و نسبت کریستالیته سلولز بیشتر شده و مقاومت­های تخته بهبود پیدا کرده است. واکشیدگی ضخامت و جذب آب تخته­ها نیز با افزایش مدت زمان تیمار در حد معنی‌داری بهبود پیدا کرد. دلیل اصلی پایداری ابعاد را می­توان به کاهش مقدار همی­سلولزهای چوب و گروه­های هیدروکسیل موجود در چوب نسبت داد.
نتیجه ­گیری: با توجه به نتایج حاصل از این پژوهش، تیمار حرارتی به‌طور معنی­داری پایداری ابعاد تخته­ها را افزایش داد. مقاومت خمشی، مدول‌الاستیسیته و چسبندگی داخلی در نمونه­های تیمارشده بیشترین مقدار را داشت. در مقایسه با خواص تخته­های تولید شده با استاندارد EN، تخته­های تیمار شده با مدت زمان 30 و 45 دقیقه می­توانند برای تخته­های استاندارد از نوع تیپ 2، مورد استفاده قرار گیرند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

-Abasi, M., Vaziri, V., Faraji, F. and Aminian, H., 2018. Study on physical and mechanical properties of particleboard made of wood particles-waste tire powder. Journal of Wood and Forest Science and Technology, 25(2): 165-176.  10.22069/jwfst.2018. 14320.1722
-Avarand, M., Jamalirad, L., Aminian, H. and Vaziri, V., 2018. Physical and mechanical properties of particleboard made from mixing corn stalk, wheat straw and industrial wood particles. Journal of Wood and Forest Science and Technology, 25(4): 103-115. 10.22069/jwfst.2018.14859.1740
-Awoyemi, L. and Westermark, U., 2005. Effects of borate impregnation on the response of wood strength to heat treatment. Wood Science Technology, 39: 484-491.https://doi.org/10.1007/s00226-005-0001-5
-Boonstra, M. J., Van Acker, J., Kegel, E. and Stevens, M., 2006. Optimization of a two-stage heat treatment process: durability aspects. Wood Science Technology, 41: 31-57. https://doi.org/10.1007/ s00226-006-0087-4
-Doosthosseini, K. and Khademi Eslam, H., 1993. Investigating the use of fruit trees in the particleboard industry. Iranian Natural Resources Journal, 1(46): 63-77.
-Enayati, A. A., Reisi, M. and Edalat, H. R., 2009. Investigation of physical and mechanical properties of particleboard made from apricot pruning and industrial wood particles. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 24(2): 244-253. https://doi.org/10.22092/ijwpr.2009.117379
-EN 310:1993 Wood based panel. Determination of modulus of elasticity in bending and of bending strength.The European Committee for Standardization. Brussels, Belgium. https://doi.org/ 10.3403/00299457
- EN 312. 2010. Particleboard – Specification. Re- quirements for general purpose boards for use in dry conditions. The European Committee for Standardization. Brussels, Belgium.
- EN 317. 1993. Particleboard and fiberboards. Determination of swelling in thickness after immersion in water. The European Committee for Standardization. Brussels, Belgium.
- EN 319. 1993. Determination of tensile strength perpendicular to the plane of the board. The European Committee for Standardization. Brussels, Belgium.
-EN 326-1. 1994. Wood-based panels sampling, cutting and inspection sampling and cutting of test pieces and    expression of test results. The European Committee for Standardization. Brussels, Belgium. https://doi.org/10.3403/00332747
-Follrich, J., Muller, U. and Gindl, W., 2006. Effects of thermal modification on the adhesion between spruce wood (Picea abies) and a thermoplastic polymer. Holzroh-Werkst, 64: 373-376. https://doi.org/10. 1007/s00107-006-0107-y
-Hemmasi, A.H., Alvandi, H., Bazyar, B. and Kargarfard, A., 2017. Survey on the effects of pre-heat treatment on the mechanical and physical properties of particleboard. Journal of Renewable Natural Resources Research, 7(1): 11-22.
-Hatefnia, H., Enayati, A.A., Doosthosseini, K. and Azadfallah, M., 2012. Evaluation of steam pretreatment of poplar wood particles on the mechanical and physical properties of particleboard. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 26(4): 682-698. https://doi.org/10.22092/ijwpr.2011. 117255
-Hill, C., 2006. Wood modification: chemical, thermal, and other processes. Wiley Series in Renewable Resources, NJ. 239p. 10.1002/0470021748
-Kakaras, L. A. and Paoadopoulos, A. N., 2000. The effects of drying temperature of wood chips upon the internal bond strength of particleboard. Technological Educational institute of Karditsa, Department of Wood and Furnit Technology-design, 43100, Kardisa Greece.
-Kargarfard, A., Hosseinzadeh, A., Nourbakhsh, A., Doosthosseini, K. and Niknam, F., 2006. Utilization of apple wood pruning in particleboard production. Journal of Pajouhesh and Sazandegi, 3(73): 27-32.
- Kargarfard, A., Nourbakhsh, A. and Hosseinkhani, H., 2007. Investigation on medium density fiber board from horn beam wood. Pajouhesh & Sazandegi, 68: 38-47.
-Kartal, S. N., Hwang, W. J. and Imamura, Y., 2007. Water absorption of boron-treated and heat- modified wood. Wood Science and Technology, 53: 454-457. https://doi.org/10.1007/s10086-007-0877-9
-Kocaefe, D., Poncsak, S. and Boluk, Y., 2008. Effect of thermal treatment on the chemical composition and mechanical properties of birch and aspen. Bioresources, 3(2): 517-537. https://doi.org/ 10.15376/biores.3.2.517-537
- Kocaefe, D., Poncsak, S. and Tang, J., 2010. Effect of heat treatment on the mechanical properties of North American jack pine: thermogravimetric study. J Mater Sic, 45: 681-687. https://doi.org/ 10.1007/s10853-009-3985-7
-Metsa-Kortelainen, S., Antikainen, T. and Vitanieni, P., 2006. The water absorption of sapwood and heartwood of Scots pine and Norway spruce heat-treated at different temperatures. Holzroh-Werkst, 64: 192-197. https://doi.org/10.1007/s00107-005-0063-y
-Mohebby, B., Ilbeighi, F. and Kazemi-Najafi, S., 2008. Influence of hydrothermal modification of fibers on some physical and mechanical properties of medium density fiberboard (MDF). Holz alsroh-und Werkstoff , 66: 213-218. https://doi.org/10.1007/ s00107-008-0231-y
-Obataya, E. and Tomita, B., 2002. Hygroscopicity of heat-treated wood Reversible and irreversible reductions in the hygroscopicity of wood due to heating. Mokuzai Gakkaishi, 48: 288-295.
-Ohlmeyer, M. and Lukowsky, D., 2004. Wood-passed panels produced from thermal treated wood-properties and perspectives. In Wood-frames housing durability and dister issues conference. October 4-6, las Vegas, USA:pp: 127-131.
-Ozcan, S., Ozcifci, A., Hiziroglu, S. and Toker, H., 2012. Effects of heat treatment and surface roughness
         on bonding strength. Constr Build Mater, 33: 7-13. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2012.01.008
-Pesarakloo, A., Dehghani, M., Kargarfard, A. and Tabarsa, T., 2013. The effects of thermal treatment
        and resin type on physical and mechanical properties of kenaf stalk particleboard. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 28(2): 313-328.
-Taghiyari, H.R. (2010). Study on the effect of nano-silver impregnation on mechanical properties of heat-treated Populus nigra. Wood Science Technology, 45(2): 399-440. https://doi.org/10.1007/s00226-010-0343-5     
-Udaka, E. and Furuno, T., 2003. Change in crystalline structure of compressed wood by treatment with a
       closed heating system. Mokuzai Gakkaishi, 49: 1-6.
 -Won, K. R., Kim, T. H., Hwang, K., Chong, S. H., Hon, N. E. and Byeon, H. S., 2012. Effect of heat treatment on the bending strength and hardness of wood. Journal of Korean Wood Science and Technology, 40(5): 303-310. https://doi.org/10.5658/wood. 2012.40.5.303
 -Yarifirouzabadi, Z., Vaziri, V., Kord, B. and Jamalirad, L., 2020. Investigation the effect of nanographene particles on physical and mechanical properties of high density polyethylene-rapeseed of stalk flour composites. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 10(4): 629-641.