تأثیر استفاده از پودر تایر بازیافتی به‌عنوان فیلر رزین فنل فرمآلدهید بر خواص فیزیکی و مکانیکی LVL صنوبر تبریزی (Populous nigra)

بابایی شاهوردی, حسین; فرجی, فرشید; جمالی راد, لعیا; ‌ذبیح زاده, سید مجید

doi:10.22092/ijwpr.2025.370941.1816

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ دانش آموخته کارشناسی ارشد فرآورده‌های چندسازه چوب، دانشگاه گنبد کاووس، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی،گنبد، ایران

² استاد‌یار گروه صنایع چوب و کاغذ دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گنبد،گنبد، ایران

³ دانشیار گروه مهندسی و تکنولوژی چوب، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

⁴ دانشیار گروه صنایع چوب و کاغذ دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.

https://doi.org/10.22092/ijwpr.2025.370941.1816

چکیده

سابقه و هدف: استفاده از الوار لایه‌ای Laminated Veneer Lumber (LVL) به‌عنوان یکی از فراورده‌های نوین چوبی، امکان بهره‌برداری از گونه‌های سریع‌الرشد مانند Populous nigra را فراهم کرده و نقش مهمی در کاهش فشار بر جنگل‌های طبیعی دارد. باوجود مزایای متعدد، محدودیت اصلی LVL، حساسیت آن به تغییرات رطوبتی و کاهش نسبی دوام در شرایط محیطی است. در سال‌های اخیر توجه ویژه‌ای به افزودنی‌های نوین برای بهبود خواص این محصول شده است. در همین راستا، پودر تایر ضایعاتی به دلیل ماهیت هیدروفوبیک و ساختار پلیمری خود به‌عنوان فیلری جایگزین برای مواد سنتی مانند آرد گندم پیشنهاد گردیده است. این مطالعه باهدف بررسی اثر اندازه ذرات (۴۰، ۶۰ و ۸۰ مش) و درصد مصرف پودر تایر ضایعاتی (۱۰، ۲۰ و ۳۰ درصد) بر خواص مکانیکی و فیزیکی LVL صنوبر تبریزی انجام شد.
مواد و روش:‌ برای انجام این پژوهش، دو اصله درخت صنوبر تبریزی (Populous nigra) دوازده‌ساله برداشت و پس از پوست‌کنی و لایه‌برداری، لایه‌هایی به ضخامت ۲/۲ میلی‌متر تهیه شد. لایه‌ها تا رسیدن به رطوبت حدود ۵ درصد در خشک‌کن هوایی نگهداری گردید. به‌منظور آماده‌سازی چسب، رزین فنول ‌فرم‌آلدهید محلول در متانول بدون افزودنی انتخاب شد و پودر تایر ضایعاتی حاصل از بازیافت تایرهای فرسوده در کارخانه به سه اندازه ذرات (۴۰، ۶۰ و ۸۰ مش) آسیاب و جداسازی گردید. این پودر به نسبت‌های ۱۰، ۲۰ و ۳۰ درصد بر اساس وزن خشک رزین به مخلوط چسب افزوده شد. نمونه‌های شاهد با استفاده از رزین حاوی ۲۰ درصد آرد گندم به‌عنوان فیلر تهیه گردید. درمجموع ۲۷ پنل آزمایشی (۹ تیمار در سه تکرار) و سه پنل شاهد ساخته شد. فرایند پرس در دمای ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد، فشار ۳۰ کیلوگرم بر سانتی‌متر مربع و زمان ۸ دقیقه انجام شد. برای سنجش مقاومت خمشی و مدول‌الاستیسیته طبق استاندارد EN 310، واکشیدگی ضخامت و جذب آب طبق EN 317 و مقاومت نگهداری پیچ و میخ طبق ASTM D 1037 استفاده شد. طرح آماری مورد استفاده کاملاً تصادفی بود و تجزیه واریانس برای داده‌ها انجام شد. تفاوت میانگین‌ها با آزمون چند دامنه‌ای توکی در سطح ۹۵ و ۹۹ درصد بررسی گردید.
نتایج: نتایج نشان داد که حضور پودر تایر ضایعاتی تأثیر معناداری بر خواص فیزیکی و مکانیکی LVL صنوبر تبریزی دارد. مقاومت خمشی در تمامی تیمارهای حاوی پودر تایر نسبت به نمونه شاهد کاهش یافت، اما تفاوت آن در سطوح ۲۰ و ۳۰ درصد مصرف پود تایر نسبت به ۱۰ درصد کمتر بود. مدول‌الاستیسیته نیز روند مشابهی داشت، تیمارهای با ذرات ریزتر (۶۰ و ۸۰ مش) عملکرد بهتری نسبت به ذرات درشت‌تر (۴۰ مش) داشتند. در مورد مقاومت نگهداری پیچ و میخ، اثر متقابل دو عامل اصلی مشخص شد، به‌طوری‌که بهترین نتایج در ترکیب ۲۰ درصد مصرف پودر تایر و مش ۸۰ مشاهده گردید، درحالی‌که ضعیف‌ترین نتایج مربوط به ۱۰ درصد مصرف پودر تایر و ذرات ۴۰ بود. در بخش خواص فیزیکی، یافته‌ها حکایت از آن داشت که افزودن پودر تایر توانست میزان جذب آب و واکشیدگی ضخامت را به شکل محسوسی کاهش دهد. تیمارهای با ۳۰ درصد مصرف پودر تایر و مش ۸۰ کمترین جذب آب را داشتند و تیمارهای ۲۰ درصد مصرف پودر تایر و ذرات با مش 60 و 80 کاهش چشمگیری در واکشیدگی ضخامت نشان دادند. به‌طورکلی، داده‌ها نشان دادند که ذرات ریزتر و درصد مصرف بالاتر می‌توانند ثبات ابعادی و مقاومت رطوبتی LVL را به‌طور مؤثر بهبود دهند.
نتیجه‌گیری: براساس یافته‌ها، استفاده از پودر تایر ضایعاتی در رزین فنول ‌فرم‌آلدهید می‌تواند به‌عنوان رویکردی پایدار در تولید LVL صنوبر تبریزی مطرح شود. اگرچه خواص مکانیکی نمانند مقاومت خمشی اندکی کاهش یافت، اما مدول‌الاستیسیته و مقاومت اتصالات در شرایط بهینه حفظ شدند. از سوی دیگر، بهبود خواص فیزیکی مانند کاهش جذب آب و واکشیدگی ضخامت احتمالاً نتیجه تعامل مثبت بین پودر تایر و ماهیت آب‌گریز چسب فنول ‌فرم‌آلدهید است؛ بنابراین، کاربرد پودر تایر در فرمولاسیون چسب می‌تواند ضمن کمک به بازیافت ضایعات تایر، رویکردی مؤثر برای بهبود پایداری و توسعه اقتصاد چرخشی در صنعت چوب مهندسی‌شده باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

فیزیک و مکانیک چوب

مراجع

-Barzali, S., Jamalirad, L., Faraji, F. & Hajazi, S., 2015. Using cellulose nanofiber as filler of urea formaldehyde resin in plywood manufacture. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 6(2), 227-237.‏ https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.20089066.1394. 6.2.4.5

-Čabalová, I., Krilek, J., Bubeníková, T., Ružiak, I., Nemec, M., Lee, S.H., ... & Giudice, V.L., 2025. Utilization of waste tire and rubber from automobiles in the manufacturing of particleboards and evaluation of its properties. European Journal of Wood and Wood Products, 83(2), 67.‏ DOI: https://doi.org /10.1007/s00107-025-02215-1

-Chernega, V., 2024. The use of worn tires from the aspects of economic and environmental use. Sucasnì Tehnologìï Mašinobuduvannì Ta Transportì(23), 276–281. https://doi.org/10.36910/automash.v2i23. 1549

-Fayzullin, I., Gorbachev, A., Volfson, S., Serikbayev, Y., Nakyp, A. & Akylbekov, N., 2024. Composite material based on polypropylene and modified natural fillers. Polymers, 16(12), 1703.‏ doi: 10.3390/ polym16121703

-Jahan Latibari, A., 2007. Science and Technology of Lignocellulosic Materials Adhesion, Islamic Azad University, Karaj Branch, Chapters 1 to 10, 336 pp. (In Persian)

-Jahan Latibari, A., Arab Tabar Firuzjaei, H., Golbabaei, F., Kargarfard, A., Nourbakhsh, A. and Fakhrian Roghani, A., 1990. Investigation of the production of LB and LVL laminated wood and determination of their functional properties. Iranian Wood and Paper Science Research, -(12), 1-38. (In Persian) SID. https://sid.ir/paper/109584/fa

-Jia, D., Liu, Z., Wang, X. & Zhu, L., 2010. Preparation method for thermoset resin/waste rubber powder/waste tire fiber composite material.

-Katila, P., & Katila, M. 2011. New paradigm for saving the world’s forests Silva Fennica, 45(4). https://doi.org/10.14214/sf.448

-Li, L., Sun, X. & Jiang, W., 2020. Water resistance of phenol-formaldehyde resin and its application in wood adhesives. Journal of Applied Polymer Science. https://doi.org/10.3390/polym12122805

-Liu, J., Li, Y., Mo, H., Xie, E., Fang, J. & Gan, W., 2022. Current utilization of waste biomass as filler for wood adhesives: A review. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 115, 48-6. https://doi.org/10. 1016/j.jiec.2022.08.016

-Luqian, K. 2012. Study on recycling and utilization of waste 0tires for resource saving. Recyclable Resources and Circular Economy.

-Mangla, S., Sharma, S., Rajoria, Y.K. & Chikara, D., 2024. Modelling the combined impact of population density and its precursor on forest resources. International Journal of Global Warming, 32(4), 399–417. https://doi.org/10.1504/ijgw.2024.137164

-Manickaraj, K., Thirumalaisamy, R., Palanisamy, S., Ayrilmis, N., Massoud, E.E.S., Palaniappan, M. & Sankar, S.L., 2025. Value‐added utilization of agricultural wastes in biocomposite production: Characteristics and applications. Annals of the New York Academy of Sciences.‏ doi: 10.1111/nyas.15368

-Mapulanga, A.M. & Naito, H., 2018. Does A Higher Population Growth Cause Deforestation: A Study of Malawi's Rapid Deforestation (No. 2018-005). Faculty of Humanities and Social Sciences, University of Tsukuba.‏

-Özkaya, K., Dizel, T. & Imirzi, H.Ö., 2021. Study of effect of waste tire rubber which is a recycling material in production of laminated veneer lumber (LVL) boards. Progress in Rubber, Plastics and Recycling Technology, 37(4), 412-421 https://doi. org/10.1177/14777606211019408

-Rajasugunasekar, D., Devi, K.B., Singh, A., Selvam, P. & Chandra, A., 2023. An Integrative Review for the Role of Forests in Combating Climate Change and Promoting Sustainable Development. International Journal of Enviornment and Climate Change. https://doi.org/10.9734/ijecc/2023/v13i113614

-Shao, D., Xu, M., Cai, L. & Shi, S.Q., 2016. Fabrication of wood-rubber composites using rubber compound as a bonding agent instead of adhesives. Materials,

9(6), 469.‏ doi: 10.3390/ma906 0469

-Xu, M. & Li, J., 2012. Effect of adding rubber powder to poplar particles on composite properties. Bioresource Technology, 118, 56-60. DOI: 10.1016/ j.biortech.2012.02.041

-Xu, X., Tian, F. and Li, X., 2020. Regenerated waste tire powders as fillers for wood fiber composites, BioRes. 15(2), 3029-3040.

-Zhao, X., Zhang, Y., Li, Y., & Zhou, S., 2021. Improvement of mechanical properties of wood-based composites using phenol-formaldehyde resin. Journal of Adhesion Science and Technology.

-Zhang, J., Liu, H., Sablani, S.S. & Wu, Q., 2024. Recycling Functional Fillers from Waste Tires for Tailored Polystyrene Composites: Mechanical, Fire Retarding, Electromagnetic Field Shielding, and Acoustic Insulation Properties—A Short Review. Materials, 17(11), 2675.‏ https://doi.org/ 10.3390/ma17112675

تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران

تأثیر استفاده از پودر تایر بازیافتی به‌عنوان فیلر رزین فنل فرمآلدهید بر خواص فیزیکی و مکانیکی LVL صنوبر تبریزی (Populous nigra)

مراجع

مراجع

دوره 41، شماره 1 - شماره پیاپی 94
فروردین 1405
صفحه 32-45

تأثیر استفاده از پودر تایر بازیافتی به‌عنوان فیلر رزین فنل فرمآلدهید بر خواص فیزیکی و مکانیکی LVL صنوبر تبریزی (Populous nigra)

مراجع

مراجع

دوره 41، شماره 1 - شماره پیاپی 94فروردین 1405صفحه 32-45

دوره 41، شماره 1 - شماره پیاپی 94
فروردین 1405
صفحه 32-45