نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.
چکیده
بیان مسئله و اهداف: پوششدهی سطح چوب نقش مهمی در افزایش دوام، پایداری ابعادی و مقاومت آن در برابر عوامل محیطی دارد. در این میان، پوششهای پلییورتان پایه آب (WBPU) بهدلیل سازگاری زیستمحیطی و عملکرد مناسب، بهعنوان جایگزینی پایدار برای سامانههای پایه حلال مورد توجه قرار گرفتهاند. با این حال، عملکرد این پوششها بهشدت تحت تأثیر روش اعمال و ضخامت فیلم قرار دارد. علیرغم اهمیت این عامل، بررسی نظاممند اثر ضخامت پوشش، بهویژه هنگام اعمال با روشهای نوین مانند روش اسپینکوتینگ ، در شرایط کهنگی تسریعشده محدود است. در پژوهش حاضر، روش اسپینکوتینگ بهعنوان رویکردی نوآورانه برای پوششدهی چوب معرفی شده و اثر ضخامتهای مختلف پوشش WBPU بر عملکرد سطحی و مکانیکی چوب راش (Fagus orientalis) ارزیابی میشود. هدف اصلی، تعیین ضخامت بهینهای است که تعادل مناسبی میان آبگریزی، چسبندگی، ثبات ظاهری و دوام در برابر کهنگی ایجاد کند.
مواد و روشها: در این پژوهش، نمونههای چوب راش با استفاده از یک پوشش پلییورتان پایه آب آکریلیکی تجاری، بهروش اسپینکوتینگ و در چهار سطح (۳، ۶، ۹ و ۱۲ دور پوشش) تیمار شدند. در هر دور، سرعت چرخش ۲۰۰۰ دور بر دقیقه و زمان اعمال ۳۰ ثانیه بود. ضخامت نهایی فیلمها با استریو میکروسکوپ و پردازش تصویری اندازهگیری شد. مجموعهای جامع از آزمونهای فیزیکی و سطحی، قبل و بعد از کهنگی تسریعشده، بر روی نمونهها انجام گرفت؛ از جمله جذب آب، زبری سطح، زاویه تماس قطره آب، تغییر رنگ (ΔE) چسبندگی کششی و چسبندگی خراشی. کهنگی تسریعشده از طریق قراردهی در محفظهی دما-رطوبت انجام شد. در ادامه، برای یافتن ضخامت بهینه، از بهینهسازی چندمعیاره با استفاده از ابزار Response Optimizer نرمافزار Minitab بهرهگیری شد.
نتایج: نتایج نشان داد که افزایش تعداد لایهها، ضخامت پوشش را بهصورت تقریباً خطی از ۷۵ تا ۲۸۶ میکرومتر افزایش داد. پوششهای ضخیمتر، جذب آب کمتری نشان دادند و زاویه تماس قطره آب در آنها بیش از ۹۰ درجه بود که بیانگر افزایش خاصیت آبگریزی است. پس از کهنگی، تغییر رنگ نمونهها در پوششهای ضخیمتر کاهش یافت؛ بهطوریکه تیمار ۹ دور بهترین تعادل را از نظر ثبات رنگ (84/7). زبری پایین و حفظ براقیت داشت. این تیمار همچنین بالاترین چسبندگی کششی را پیش از کهنگی (99/2 مگاپاسکال) نشان داد و پس از کهنگی نیز چسبندگی قابل توجهی حفظ شد که بیانگر اتصال بین سطحی قوی و ساختار پایدار بود. در مقابل، تیمار ۱۲ دور با وجود مقاومت رطوبتی بالاتر، افت چسبندگی قابل ملاحظهای داشت که احتمالاً ناشی از تنشهای داخلی یا ایجاد ریزترک در لایههای ضخیم بود. چسبندگی خراشی در همه تیمارها در شرایط اولیه در سطح (5B) باقی ماند، ولی در تیمارهای ضخیمتر پس از کهنگی کمی کاهش یافت.
فرایند بهینهسازی چندمعیاره نشان داد که ضخامت حدود ۲۰۶ میکرومتر (مطابق با تیمار ۹ دور)، بالاترین امتیاز مطلوبیت ترکیبی (94/0) را در میان تمامی پارامترهای ارزیابیشده کسب میکند. این یافته تأیید میکند که افزایش ضخامت از یک مقدار بهینه، لزوماً بهبود عملکرد را در پی ندارد و حتی ممکن است به افت چسبندگی یا یکنواختی ظاهری بهعلت تنش مکانیکی در فرآیند خشکشدن یا طی عمر مفید منجر شود.
نتیجهگیری: میتوان نتیجه گرفت که اسپینکوتینگ روشی مؤثر و نوآورانه برای اعمال پوششهای یکنواخت و با ضخامت کنترلشده پلییورتان پایه آب بر روی زیرلایههای چوبی است. ضخامت پوشش، عامل تعیینکنندهای در بهبود مقاومت رطوبتی، کیفیت سطح، ثبات رنگ و چسبندگی نهایی بهشمار میرود. ضخامت میانه در حدود ۲۱۰ میکرومتر، بهترین عملکرد ترکیبی را ارائه میدهد و برای کاربردهای عملی در مبلمان داخلی، اجزای معماری و حفاظت از آثار چوبی پیشنهاد میشود. این پژوهش مبنایی مناسب برای توسعهی سامانههای پوششدهی پایدار و مهندسیشده در صنعت چوب فراهم میآورد.
کلیدواژهها
)