تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران
سال:1400 | دوره:36 | شماره:3 (پیاپی 76) |تعداد مقالات:10

در پژوهش حاضر کیفیت سلولز گیاه استبرق (Calotropis procera) در 14 اکوتیپ (استان هرمزگان: فرودگاه، تازیان، ایسین، سورو، حاجی آباد، تنگ زاغ، گنج، آبماه، قطب آیاد، گنو، میناب، گهکم؛ استان فارس: قلاتویه و استان بوشهر) جهت بررسی پتانسیل های گیاه در رویشگاه طبیعی و بهره مندی از آن در برنامه های اصلاحی و اهلی سازی مورد ارزیابی قرار گرفت. نمونه ها در مرحله گلدهی در خرداد و تیرماه سال 1398 انتخاب و جمع آوری شدند. در این پژوهش، استخراج و جداسازی هولوسلولز و آلفاسلولز و نیز ابعاد الیاف از لحاظ طول و قطر الیاف، قطر حفره سلولی و ضخامت دیواره سلولی مورد بررسی قرار گرفت. از نظر کیفیت سلولز از بین 14 اکوتیپ مورد مطالعه بیشترین میزان هولوسلولز و آلفاسلولز به ترتیب در اکوتیپ هرمزگان-آبماه 59/54 و اکوتیپ بوشهر-حیدریه 1/61 درصد بود. با بررسی مقایسه میانگین ابعاد الیاف نشان داده شد که بیشترین طول الیاف در اکوتیپ میناب (81/0 میلی متر) و تازیان (78/0 میلی متر) بود. همچنین بیشترین قطر الیاف، قطر حفره سلولی و ضخامت دیواره سلولی به ترتیب 87/34، 58/23 و 64/5 میکرون در اکوتیپ ایسین بود. به طورکلی نتایج نشان داد با توجه به مناسب بودن الیاف و درصد سلولز زیاد آن، این گونه می تواند جهت استفاده در صنایع، مورد بررسی جامع قرار گیرد. با توجه به اینکه کشور ما، از منابع چوبی کمی برخوردار می باشد و از طرف دیگر این گونه خودرو، در مناطق جنوبی خشک و با منابع آبی کم کشورمان از رشد مناسبی برخوردار می باشد، می تواند به عنوان یک منبع چوبی در صنایع سلولزی مورد بررسی کلی قرار گیرد و در صورت مناسب بودن، به صورت گسترده کشت شود.

ویژگی های مکانیکی (مقاومت و مدول کششی، مقاومت و مدول خمشی)، رطوبتی (جذب آب و واکشیدگی ضخامت) و زیست تخریب پذیری چوب پلاستیک های تولید شده از پلی پروپیلن و آرد چوب صنوبر (آرد چوب در سه سطح صفر، بیست و بیست و پنج درصد) در حضور پودر نشاسته (در چهار سطح صفر، پنج، ده و پانزده درصد) به عنوان مقاومت دهنده زیستی بررسی شد. فرایند مخلوط سازی مواد در دو مرحله و ابتدا با استفاده از یک دستگاه اکسترودر و سپس با استفاده از یک دستگاه مخلوط کن داخلی هاکه انجام شد. عملیات تولید نهایی نمونه های آزمون های مکانیکی و رطوبتی با روش تزریق قالبی و نمونه های آزمون زیست تخریب پذیری با روش پرس گرم انجام شد. آزمون ها مطابق استانداردها و روش های اجرائی مدون انجام شد. نتایج آزمون های انجام شده نشان داد که با افزایش درصد وزنی آرد چوب در ترکیب، مقاومت های مکانیکی، جذب آب، واکشیدگی ضخامت و زیست تخریب پذیری چندسازه ها افزایش یافت. با افزایش درصد وزنی پودر نشاسته در ترکیب، مقاومت و مدول خمشی، مدول کششی، جذب آب، واکشیدگی ضخامت و زیست تخریب پذیری چندسازه ها افزایش یافت اما مقاومت به کشش کاهش یافت. مطالعات تکمیلی با میکروسکوپ الکترونی رویشی نشان داد که با افزودن آرد چوب و پودر نشاسته به ترکیب، شدت تخریب زیستی در سطح نمونه ها افزایش یافته. همچنین با افزودن پودر نشاسته در ترکیب، ذرات پودر نشاسته درون حفرات موجود در ساختار چندسازه قرار گرفته اند و بدین ترتیب میزان خلل و فرج در ساختار چندسازه ها کاهش یافته است.

با توجه به اینکه ایران از جمله کشورهای زلزله خیز جهان است، لذا استفاده از مصالح ساختمانی پیش ساخته از جمله چوب یکی از راهکارهای لازم جهت ایجاد ساختمانی ایمن می باشد. از مهمترین مزایای سازه های چوبی مقاومت بالای آن ها در برای انواع بلایای طبیعی (زلزله، سیل و آتش سوزی) می باشد. بر این مبنا، پژوهش حاضر با هدف کاربرد روش دلفی در شناسایی شاخص های کیفی موثر بر مدل مدیریت ریسک در سازه های چوبی در مناطق زلزله خیز کشور ایران انجام گرفته است. روش پژوهش برحسب هدف، بنیادی-کاربردی؛ برحسب نوع داده، کیفی است. جامعه آماری پژوهش شامل خبرگان دانشگاهی و سازمانی بودند که با استفاده از روش نمونه-گیری غیرتصادفی هدفمند وکفایت داده ها و اصل اشباع در مجموع با 30 نفر مصاحبه گردید. برای گرداوری داده ها، از مصاحبه نیمه ساختار یافته استفاده شد. تجزیه وتحلیل داده ها در بخش کیفی، با شیوه دلفی انجام شد. نتایج حاصل از یافته های این پژوهش نشان داد که درمجموع، 43 عامل ریسکی در سازه های چوبی وجود دارد که به دو دسته ریسک داخلی و خارجی تقسیم بندی گردید. از بین این 43 ریسک، 11 ریسک اصلی مؤثر بر پیاده سازی مدیریت ریسک در کاربرد سازه های چوبی مسکونی در مناطق زلزله خیز کشور ایران شناسایی شدند.

در این پژوهش، چوب نراد با روش رتیفیکاسیون اصلاح گرمایی شد و ویژگی های فیزیکی و مکانیکی چوب نراد اصلاح گرمایی شده مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور، ابتدا نمونه هایی از چوب نراد به ابعاد cm3 100 × 6 × 6 (طولی، شعاعی، مماسی) تهیه شدند. پس از تعیین رطوبت نمونه های چوبی درون محفظه استیل تیمار گرمایی قرار گرفتند و در محیط گاز نیتروژن در دماهای 180، 200 و 220 درجه سانتی گراد به مدت 15 ساعت تیمار شدند. ویژگی های فیزیکی مانند، دانسیته، جذب آب، واکشیدگی حجمی، ثبات ابعاد و ویژگی های مکانیکی مانند مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته، مقاومت برش موازی الیاف، مقاومت فشار موازی الیاف و مقاومت به ضربه چوب های تیمار شده مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که با افزایش دمای تیمار در اصلاح گرمایی چوب نراد مقادیر جذب آب و واکشیدگی کاهش و ثبات ابعاد در چوب های تیمار شده افزایش یافتند. دانسیته، مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته، مقاومت برش موازی الیاف، مقاومت فشار موازی الیاف و مقاومت به ضربه نیز با اصلاح گرمایی چوب نراد کاهش نشان دادند.

این پژوهش با هدف بررسی تاثیر تیمار گرمآبی-مکانیکی و نیز شرایط پرس بر خواص فیزیکی و مکانیکی چوب صنوبر (Populus deltoides) انجام گرفت. در این بررسی تیمار گرمآبی در آب جوش و برای مدت زمان صفر، 60 و 120 دقیقه انجام گردید. سپس تیمار فشرده سازی با استفاده از پرس گرم در دو فاز الف-پرس تماسی و ب-پرس فشاری، برای مدت زمان پرس 60 دقیقه (30 دقیقه پرس تماسی و 30 دقیقه پرس فشاری) و 90 دقیقه (30 دقیقه پرس تماسی و 60 دقیقه پرس فشاری) انجام شد. همچنین از سه دمای پرس 160، 180 و 200 درجه سانتی گراد برای فشرده سازی استفاده شد. میزان متراکم سازی (ضریب فشردگی) چوب صنوبر 40 درصد و میزان فشار پرس 50-55 بار بود. آزمون های فیزیکی و مکانیکی شامل اندازه گیری دانسیته، میزان بازگشت فنری (Springback) بلافاصله بعد از پرس، جذب آب و واکشیدگی در راستای فشردگی، مقاومت خمشی (خمش سه نقطه ای) و مدول الاستیسیته هستند که بر روی نمونه ها انجام گرفت. نتایج به دست آمده نیز با استفاده از طرح آماری کاملا تصادفی متعادل مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان دادند که فرایند گرمآبی-مکانیکی سبب بهبود خواص فیزیکی و مکانیکی نمونه ها می گردد؛ به طوری که این فرایند سبب کاهش بازگشت فنری پس از پرس، کاهش جذب آب و واکشیدگی در راستای فشردگی و نیز افزایش مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته می گردد.

یکی از راه های غلبه بر کمبود منابع چوبی، کشت درختان صنعتی می باشد. در این بین برای سرمایه گذاری بهینه در بخش زراعت چوب باید به مواردی از قبیل میزان رشد سالیانه گونه مورد کشت، تطابق گونه با آب و هوای منطقه، سازگاری با خاک محل کشت و همچنین کیفیت چوب تولیدی و قابلیت آن به عنوان ماده اولیه مورد استفاده در صنایع لیگنوسلولزی توجه گردد. یکی از ارقام صنوبر با رشد فوق العاده سریع که به تازگی معرفی شده، صنوبر هیبرید مفید (Populus euphratica Oliv. × P. alba L. ) می باشد. از آنجایی که چوب و ضایعات چوبی تولید شده درحین تبدیل مکانیکی چوب، به عنوان منبع اصلی مورد استفاده در تولید چندسازه چوب پلاستیک می باشد، در این پژوهش استفاده از آرد چوب درخت 4 ساله صنوبر هیبرید "مفید" به عنوان ماده پرکننده در تولید چوب پلاستیک پلی اتیلنی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که چندسازه های دارای پرکننده لیگنوسلولزی صنوبر مفید دارای خواص مکانیکی و فیزیکی قابل قبول و تقریباً مشابه با چندسازه های حاوی آرد چوب مخلوط پهن برگان (تیمار شاهد) بودند. نتایج نشان داد که در هردو آزمون کشش و خمش تغییر طول در حین اعمال نیرو در چندسازه های دارای پرکننده صنوبر کمتر بود، بنابراین مدول های کششی و خمشی نسبت به چندسازه های شاهد بیشتر بود. نتایج نشان داد که استفاده از آرد چوب صنوبر سبب افت میزان مقاومت به ضربه گردید. همچنین از بین تیمارهای 20، 30 و 40 درصد پرکننده، تیمار دارای 30 درصد پرکننده دارای بیشترین خواص مقاومتی بود. تمامی نمونه ها دارای خواص جذب آب و واکشیدگی ضخامت قابل قبولی بودند.

نگرانی در زمینه آلودگی محیط ناشی از زباله های مواد بسته بندی بر پایه پلاستیک های نفتی، انگیزه لازم برای پژوهش و بررسی مواد بسته بندی زیست تخریب پذیر را افزایش داده است. در این پژوهش به منظور ایجاد ارزش افزوده و فرآوری مجدد کاغذهای بازیافتی، از آن ها نانوکریستال سلولز تولید شده و با مقادیر (%3، %5، 7%، %9 و 11%) به نانوکامپوزیت هیدروکسی پروپیل متیل سلولز/ نشاسته کاتیونی افزوده گشت و خواص ساختاری، مقاومتی و ممانعتی آن ها بررسی شد. بازده نانوذرات کریستال سلولز تولید شده از این آلفاسلولز، در حدود 65% بدست آمد و طبق نتایج آزمون (TEM)، نانوذرات بدست آمده میله ای شکل و دارای طول 100 تا 150 نانومتر و قطر 15 تا 30 نانومتر بوده اند. همچنین درجه کریستالیته آن ها طبق آزمون پراش پرتو ایکس، %6/79 بدست آمد. مطابق نتایج، با افزودن نانوکریستال سلولز به نانوکامپوزیت ها، مقاومت کشش، مقاومت به جذب رطوبت و مقاومت به نفوذپذیری به عبور اکسیژن آ ن ها افزایش یافت و تنها کرنش تا نقطه شکست (انعطاف پذیری) آن ها کاهش یافت و بهترین خواص مقاومتی و ممانعتی نانوکامپوزیت های تولید شده در حضور 9% نانوکریستال سلولز حاصل از کاغذهای بازیافتی بدست آمدند.

یکی از معضلات آزمون های غیر مخرب در کشف ناهمگنی ها در چوب و فراورده های چوبی، محل قرارگیری آن ها نسبت به گره و شکم ارتعاشی می باشد. به طوریکه ممکن است ناهمگنی های مخفی که در محل گره ی ارتعاشی قرار گرفته اند، در این گونه مواد تاثیری بر مدول الاستیسیته ی دینامیک نداشته باشند و قابل تشخیص نباشند. در این تحقیق به بررسی ایجاد اتصال سربه سر ساده در تیرهای بلوط بلند مازو (Quercus castaneifolia) با ابعاد 2×4×72 سانتی متر (طولی×شعاعی×مماسی) با بلوک های خارج شده از نواحی 06/0 و 50/0 سانتی متر طول تیر همان تیرها پرداخته شده است. نتایج حاکی از آن بود که ایجاد اتصال در ناحیه ی 50/0 سانتی متر طول تیر اثر معنی داری بر مقادیر حاصل از مدول الاستیسیته ی دینامیک ندارد در حالیکه ایجاد این اتصال در ناحیه ی 06/0 سانتی متر طول تیر تاثیر معنی داری بر مقادیر مدول الاستیسیته دارد. همچنین در هر دو نوع اتصال مقادیر میرایی ارتعاش و کارایی تبدیل آکوستیک به ترتیب با افزایش و کاهش روبه رو شدند که میزان این تغییرات در ناحیه ی 06/0 سانتی متر طول تیر بیشتر بود. به طور کل می توان گفت، با توجه به اثر گره و شکم ارتعاشی و از طرف دیگر محل قرارگیری اتصال در دو ناحیه، فاکتور کارایی تبدیل آکوستیک فاکتور مناسبی برای تخمین زدن مکان اتصال و یا همان ناهمگنی می باشد.

با توجه به شرایط تیمار و نوع گاز استفاده شده، پلاسما اثرات متفاوتی بر روی نم پذیری سطح چوب دارد. گازهای هیدروکربنی معمولاً باعث از بین رفتن گروه های آبدوست سطح شده و با ایجاد ساختارهای زبر میکروسکوپی موجب آبگریزی می شوند. در این تحقیق از تیمار پلاسمای گلاید همراه با گاز متان به منظور آبگریزی سطح چوب و ایجاد مقاومت در برابر هوازدگی استفاده شد. چوب صنوبر دلتوئیدس (Populus deltoides) تحت شرایط مختلف آزمایشگاهی مانند زمان، ولتاژ، فرکانس، فاصله بین الکترود ها و جریان ورودی و خروجی گاز در داخل یک راکتور با گاز متان در معرض پلاسمای گلاید قرار گرفت. سپس ویژگی های سطح چوب با استفاده میکروسکوپ الکترونی روبشی، اندازه گیری زاویه تماس قطره آب، طیف سنجی مادون قرمز انعکاسی (ATR-FTIR)، زبرسنجی و رنگ سنجی مورد مطالعه قرار گرفت. پس از آن نمونه ها با استفاده از چرخ هوازدگی گاردنر در معرض هوازدگی تسریع شده قرار گرفتند و مجدداً ویژگی های آنها بررسی شد. بررسی تصاویر الکترونی نشان داد که پلاسما باعث ایجاد لایه زگیلی مانند روی سطح چوب می شود که می تواند بر اثر رسوب مواد جدید و یا اثرات فیزیکی پلاسما (حکاکی سطح) باشد. تیمار پلاسما باعث افزایش قابل-توجه زاویه تماس قطره آب بر روی سطح نمونه ها شد. نمونه های تیمار شده سطح زبرتری نسبت به نمونه شاهد داشتند. سطح نمونه های تیمار شده به طورکلی تیره تر از نمونه شاهد بود. پس از اعمال هوازدگی بر روی نمونه ها، اثرگذاری تیمارها بر روی آبگریزی سطح تا حد زیادی از دست رفت. سطوح تیمار شده بر اثر هوازدگی، تغییرات زبری کمتری نسبت به شاهد داشتند و رنگ تیره آنها نیز بعد از هوازدگی به نقره ای فام تغییر یافت. استفاده از پلاسمای گلاید گاز متان پتانسیل زیادی برای ایجاد سطوح آب گریز بر روی سطح چوب نشان داد، اما این لایه دوام چندانی نداشته و بر اثر هوازدگی اثر خود را از دست داد.

در این پژوهش آنالیز گرماسنج پوبشی تفاضلی، دینامیکی-مکانیکی و زیست تجزیه پذیری چندسازه پلی لاکتیک اسید/ الیاف چوبی (PLA) با استفاده از سه سطح نانو گرافن (75/0، 5/1 و 3 درصد) مورد بررسی قرار گرفته است. جهت اختلاط مواد با همدیگر از میکسر داخلی و جهت ساخت نمونه های استاندارد از پرس تحت فشار استفاده شده است. در بررسی آنالیز گرماسنج پوبشی تفاضلی مشاهده شده افزودن الیاف و همچنین نانو گرافن تاثیر مثبتی بر دمای انتقال شیشه ای و درجه بلورینگی داشته که نشان دهنده تغییر از ویژگی نرم و انعطاف به حالت سخت و سفت است. آنالیز دینامیکی – مکانیکی نشان داده است که افزایش الیاف چوبی به پلی لاکتیک اسید خالص باعث افزایش در مدول ذخیره چندسازه شده و با افزودن نانو گرافن به ترکیب افزایش بیشتری مشاهده شده است. بالاترین میزان مدول ذخیره مربوط به چندسازه پلی لاکتیک اسید/ 30 درصد الیاف و 30 درصد الیاف بوده است. بررسی پیک tan δ مشاهده شد که با حضور الیاف چوبی و نانو گرافن دما به سمت دمای بالاتر انتقال یافته که نشان دهنده محدودیت حرکت مولکول ها بواسطه بهبود یافتن واکنش الیاف در پلیمر PLA است. آزمون زیست تجزیه پذیری نشان داد که افزودن الیاف به PLA خالص باعث افزایش چشمگیری در کاهش وزن چندسازه شده است. افزودن نانو گرافن به چندسازه PLA باعث کاهش وزن کمتری در چندسازه ها شده است.