3-3-3- تهیه چسب مصرفی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..41
3-4- آمادهسازی ترکیبات آزمونی…………………………………………………………………………………………………………………………………………….42
3-4-1- نانو نقره کلوئیدی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………42
3-5- فرآیند اصلاح…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….42

3-5-1 تیمار نانونقره………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….43
3-5-2- تیمار گرمآبی و نانو-گرمآبی………………………………………………………………………………………………………………………………………..43
3-6- طیف سنجی مادون قرمز (FT-IR)………………………………………………………………………………………………………………………………..44
3-7- میکروسکوپ الکترونی (SEM)……………………………………………………………………………………………………………………………………….44
3-8- ساخت تخته و ثبت دما در ضخامت کیک ……………………………………………………………………………………………………………………..45
3-9- تهیه نمونههای آزمونی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..45
3-10- اندازهگیری خواص فیزیکی تختهها………………………………………………………………………………………………………………………………..46
3-10-1- محاسبه تغییرات وزن و میزان ماندگاری نانو روی خردهچوب راش…………………………………………………………………………46
3-10-2- محاسبه واکشیدگی ضخامت و جذب آب…………………………………………………………………………………………………………………47
3-11- اندازهگیری خواص مکانیکی………………………………………………………………………………………………………………………………………….47
3-11-1- خواصخمشی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………47
3-11-1-1- مدولگسیختگی (MOR)………………………………………………………………………………………………………………………………….47
3-11-1-2- مدولالاستیسیته (MOE)…………………………………………………………………………………………………………………………………..48
3-11-2- چسبندگیداخلی (IB)……………………………………………………………………………………………………………………………………………..48
3-12- تحلیل آماری………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….48
فصل چهارم: نتایج
4-1- شناسایی و بررسی ساختاری خردهچوب (SEM و EDS)…………………………………………………………………………………………..50
4-2- طیف سنجی مادون قرمز (FTIR)………………………………………………………………………………………………………………………………….53
4-3- اثر اصلاح ترکیبی نانو-گرمآبی بر روند انتقال حرارت……………………………………………………………………………………………………..55
4-4- خواص فیزیکی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….57
4-4-1- تغییرات وزن خردهچوب راش…………………………………………………………………………………………………………………………………….58
4-4-2- جذب آب……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..58
4-4-3- واکشیدگی ضخامت…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….60
4-5- خواص مکانیکی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….61
4-5- 1- خواص خمشی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………61
4-5-1-1- مدول گسیختگی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………61
4-5-1-2- مدولالاستیسیته……………………………………………………………………………………………………………………………………………………62
4-5-2- مقاومت چسبندگی داخلی…………………………………………………………………………………………………………………………………………63
فصل پنجم: بحث و نتیجهگیری
5-1- نوآوری روش……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………66
5-1- تصاویر میکروسکوپ الکترونی (SEM و EDS)…………………………………………………………………………………………………………….67
5-2- طیفسنجی FTIR………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….67
5-3- انتقال حرارت……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………68
5-4- خواص فیزیکی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………70
5-5- خواص مکانیکی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….72
5-5-1- خواصخمشی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………72
5-5-1-1- مدول گسیختگی…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….72
5-5-1-2- مدولالاستیسیته…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….73
5-5-2- چسبندگی داخلی……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….74
نتیجهگیری…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………75
پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………76
منابع………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….78
چکیده انگلیسی………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..86
فهرست شکلها
شکل 3-1- نانو نقره تولید شده………………………………………………………………………………………………………………………………………………..44
شکل 3-2- دستگاه اشباع مجهز به المنت حرارتی………………………………………………………………………………………………………………….45
شکل 3-3- نمایی از دستگاه میکروسکوپ الکترونی (SEM) واقع در آزمایشگاه رضایی……………………………………………………….46
شکل 4-1- تصویر SEM محلول کلوئیدی نانونقره تولید شده………………………………………………………………………………………………..52
شکل 4-2- تصویر SEM خردهچوب اشباع شده با نانو ذرات نقره……………………………………………………………………………………………53
شکل 4-3- تصویر SEM خردهچوب شاهد……………………………………………………………………………………………………………………………….53
شکل 4-4- طیف EDS خردهچوب اشباعشده با نانو…………………………………………………………………………………………………………………54
شکل 4-5- طیفهای FTIR نمونههای تیمار شده و شاهد………………………………………………………………………………………………………56
شکل 4-6- طیفهای FTIR نمونههای تیمار شده و شاهد………………………………………………………………………………………………………56
شکل 4-7- زمان رسیدن دما به 100 درجه سانتیگراد در تیمارهای مختلف…………………………………………………………………………58
شکل4-8- حداکثر دمای ثبت شدهی مغز کیک در سطوح مختلف تیمار…………………………………………………………………………………59
شکل 4-9- میانگین جذب آب پس از 2 ساعت غوطهوری………………………………………………………………………………………………………..61
شکل 4-10- میانگین جذب آب پس از 24 ساعت غوطهوری…………………………………………………………………………………………………..61
شکل 4-11- میانگین واکشیدگی ضخامت پس از 2 ساعت غوطهوری…………………………………………………………………………………….62
شکل 4-12- میانگین واکشیدگی ضخامت پس از 24 ساعت غوطهوری…………………………………………………………………………………..63
شکل4-13- اثر سطوح مختلف تیمار بر مدول گسیختگی…………………………………………………………………………………………………………54
شکل 4-14- اثر سطوح مختلف تیمار بر مدول الاستیسیته………………………………………………………………………………………………………65
شکل 4-15- اثر سطوح مختلف تیمار بر مقاومت چسبندگی داخلی………………………………………………………………………………………..66
فهرست جدولها
جدول 3-1- مشخصات فنی چسب مورد استفاده………………………………………………………………………………………………………………………33
جدول3-2- ابعاد و تعداد نمونههای آزمونی در هر تکرار و تیمار……………………………………………………………………………………………….37
جدول4-1- نتایج کمی طیف EDS…………………………………………………………………………………………………………………………………………..54
جدول 4-2- اثر تیمارهای مختلف بر انتقال حرارت طی فرآیند پرس گرم……………………………………………………………………………….57
جدول 4-3- اثر تیمار نانو، گرمآبی و نانو-گرمآبی بر تغییرات وزن……………………………………………………………………………………………60
بخش اول: مقدمه و کلیات
1-1- مقدمه
چوب از زمان پیدایش انسان تاکنون همواره بهعنوان مادهای بسیار مهم مطرح بودهاست. در سالهای اخیر، بازار مصرف اوراق فشردهچوبی گسترش قابلملاحظهای یافتهاست. از دلایل عمده آن مزایای ویژه پانلهای چوبی، مانند یکنواختی خواص کاربردی در سطح پانل، امکان تولید در ابعاد بزرگ و سطح صاف با کیفیت مطلوب میباشد (تومن1 و همکاران، 2010). در میان محصولات متنوع حاصل از فرآوردههای چوبی، تختهخردهچوب بهلحاظ تنوع استفاده، فرآیند نسبتاً ساده تولید و انعطافپذیری مواد اولیه از اهمیت ویژهای برخورداراست. این صنعت در اوایل قرن بیستم صنعتی گردید و با تولید رزینهای مصنوعی در دهههای چهل تا شصت میلادی توسعه چشمگیری یافت (فتحی و همکاران، 1389) . در کنار ویژگیهای منحصر به فرد تختهخردهچوب، این ماده دارای ویژگیهای نامطلوبی همچون ناپایداری ابعاد که از تبادل رطوبت با محیط پیرامون آن ناشی میشود، هست. این ویژگی باعث تغییر ابعاد چوب شده و بر روی خواص مکانیکی، هدایت حرارتی، صوتی و الکتریکی آن اثر میگذارد. همچنین این ماده دارای ویژگیهایی همچون تخریب زیستی، هوازدگی، قابلیت اشتعال و … هست.

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

در نتیجه، اگر فرآوردههای چوبی بدون هیچ گونه تیمار اصلاحی تحت شرایط نامطلوب (بخصوص مصارف بیرونی) بهکار روند، کیفیت آنها تحت تاثیر قرار میگیرد و عمر مفیدشان نیز محدودتر خواهد شد. جهت بهبود خواص، میبایست تیمار‌هایی روی فرآوردههای مرکب چوبی اعمال نمود تا کاربرد آنها را افزایش داد. در سالهای اخیر بیشتر از روشهای اصلاح چوب برای حل مشکلات زیستمحیطی، و بهبود خواص چوب و فرآوردههای آن استفاده میشود که تیمار گرمایی یکی از این روشها است (هیل2، 2006). در تجزیه حرارتی، همیسلولز نسبت به سایر پلیمرهای چوب بیشتر در معرض تخریب هستند (استام3، 1964؛ آلن4 و همکاران، 2002). تخریب سلولز نسبت به همیسلولز در دماهای بالاتر اتفاق میافتد، هرچند گاهی اوقات در دماهای پایین تخریب همیسلولز بسیار آهسته است (هیل، 2006). با حرارتدهی چوب در هوا به بیش از دمایc 120ْ، درجهی پلیمریزاسیون (DP) کاهش مییابد (فنگل و وگنر5، 1984). در مراحل آغازی تیمار، افزایش در درجه بلورینگی و وسعت نواحی بلوری ملاحظه شد، اما با افزایش زمان تیمار، هر دو کاهش مییابند (هیل، 2006).
تیمار گرمایی منجر به تغییر در خواص فیزیکی گوناگون از قبیل کاهش در رطوبت تعادل (اوباتایا و همکاران، 2000؛ اوباتایا و تومیتا6، 2002)، کاهش خاصیت هیگروسکوپیک (متسا کورتلینن7 و همکاران، 2006؛)، بهبود در چسبندگی (فولریچ8 و همکاران، 2006)، بهبود دوام طبیعی (بونسترا9 و همکاران، 2006؛ هانگر10 و همکاران، 2002؛ سیلر11 و همکاران، 2000)، افزایش نواحی بلوری12 سلولز (بویان13 و همکاران، 2000؛ تجادا14 و همکاران، 1997؛ اوداکا و فرنو15، 2003) و مقدار ظاهری لیگنین (کامدم16 و همکاران،2002؛ نوپنن17 و همکاران، 2004) میگردد. از سوی دیگر اصلاح حرارتی باعث کاهش استحکام و مقاومت چوب میشود (آویمی و وسترمارک18، 2005؛ هونگ و لین19، 2000؛ کامدم و همکاران، 2002) که مقدار این کاهش با زمان تیمار و گونه چوب مرتبط است. کاهش مقاومتها در سوزنیبرگان بیشتر از پهنبرگان بودهاست (بنگتسون20 و همکاران، 2002). در فرآیند ساخت تختهخردهجوب مرحله پرس از اهمیت بالایی برخوردار است که تاثیر مستقیمی در خواص کاربردی محصول و همچنین راندمان تولید میگذارد (دوستحسینی، 1380). بررسی تاثیر انتقال حرارت پرس و رابطه آن با ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی محصول، ما را در دستیابی به بهترین کیفیت کمک میکند. در سال‌های اخیر تلاشهای زیادی برای کاهش زمان پرس و افزایش بازدهی خط تولید به عمل آمدهاست. در همین راستا پیشرفت علوم با ظهور فناوری نانو سرعت قابل توجهی یافتهاست.
کاربرد فناورینانو در بخش‌های مختلف صنایع چوب در حال افزایش است (سلیکر21، 2005؛ تقییاری، 2010). با توجه به پژوهشهای مختلف ثابت شدهاست. افزودن نانو ذرات فلزی به چوب و فرآوردههای آن، باعث بهبود خواص فیزیکی (بهمنی، 1391؛ ابراهیمنژاد، 1390؛ سیاهپشت، 1390؛ یکهخانی، 1390)، افزایش مقاومت چوب (بهمنی، 1391؛ رنگاور و همکاران، 2013؛ اختری و همکاران، 2012) و بهبود انتقال حرارت میشود (لایقی و همکاران، 1389؛ فرجاللهپور، 1389؛ رسام و همکاران، a2012؛ تقییاری، 2010؛ b2011 تقییاری و همکاران، a2011 ، a,b2012). از طرف دیگر تیمار حرارتی بعد از اشباع چوب با نانو ذرات فلزی بهدلیل قابلیت هدایت حرارتی، حرارت را سریعتر انتقال میدهد و باعث تغییرات بیشتری در ویژگیهای چوب میشود (سیاهپشت، 1390؛ تقی یاری، 2010). به همین دلیل در این پژوهش، اثر تیمار گرمآبی بر روی تخته خرده چوب اشباع شده با نانو ذرات بررسی خواهد شد.
1-2- فرضیات پژوهش:
1- تیمار ترکیبی نانو نقره-گرمآبی در مقایسه با تیمار گرمآبی موجب بهبود محسوستر خواص فیریکی تخته خردهچوب خواهدشد.
2-تیمار ترکیبی نانو نقره-گرمآبی باعث تغییر مقاومتهای مکانیکی چوب میشود.
3- نانو نقره باعث افزایش انتقال حرارت در خردهچوب، امکان اعمال تیمارحرارتی در دماهای پائینتر و کاهش زمان پرس میشود.
1-3- اهداف پژوهش:
1- کاهش زمان پرس گرم طی ساخت تخته.
2- حفظ مقاومتهای مکانیکی تختهخردهچوب اصلاح شده در حد استاندارد.
3- افزایش ثبات ابعاد تختهخردهچوب اصلاح شده به روش ترکیبی نانو-گرمآبی.
در این پژوهش از چوب گونهی راش پهن برگ بومی ایران به سبب پوشش وسیع سطح جنگلهای شمال کشور استفادهشد.
در این تحقیق اثر نانوذرات نقره با قابلیت هدایت حرارتی بالا بر تیمار گرمآبی خردهچوب راش مورد مطالعه قرار گرفت.
1-4- کلیات
1-4-1- راش
شاید بتوان راش را مهمترین جنس جنگلهای تجاری کشور (شمال) نامید. شخصی بهنام لینه در سال 1735میلادی، جنس راش را Fagus نامید. جنس Fagus متعلق به خانواده Fagaceae است که نه فقط به علت تعداد زیاد گونه (تقریباً 860 گونه) (ویسنی22، 1997)، بلکه به دلیل توزیع گسترده در جنگلهای نیمکرهشمالی و جنوبی از اهمیت خاصی برخوردار است (پیترس23، 1992).
گونه معروف آن در جنگلهای شمال Fagus orientalis است که حدود 4/17 درصد سطح کل جنگلهای طبیعی شمال، 96/29 درصد از حجم کل درختان سرپا و حدود 6/23 درصد کل درختان موجود را تشکیل میدهد (سازمان جنگلها و مراتع کشور، 1375؛ رسانه و همکاران، 1380؛ امینی و همکاران، 1388). میانگین موجودی در هکتار تودههای راش ایران به صورت خالص از 480 تا 740 مترمکعب در هکتار و تودههای آمیخته از 600 تا 700 مترمکعب در هکتار متغیر است (ثاقب طالبی، 1383). حد بالایی راشستانها در ناحیه غربی (گیلان) 1800 متر، در مازندران 2200 متر، و در ناحیه شرقی (گلستان) 1400 متر بالاتر از سطح دریای آزاد است (مروری مهاجر، 1384). اسامی محلی آن در مناطق مختلف شمال کشور، راش (گیلان، تنکابن،کلاردشت وکجور)، چلر، چلهر (نور)، مرس (مازندران)، راج (منجیل)، الاش، الواش و آلاش (درفک و طوالش)، قزل آغاج (گرگانرود)، قزل گز (آستارا) میباشد (ثابتی، 1382). وزن مخصوص چوب آن 9/0-6/0 گرم بر سانتیمترمکعب بوده و مقاومت آن به تغییرات حرارت و نیز به آفات چوبخوار کم است.
چوب راش ایران از نظر طبقهبندی جزء پهنبرگان با دانسیته متوسط محسوب میشود. چوبی است نسبتاً سنگین، مقاوم به ضربه و برای مصارفی نظیر تهیه روکش، درب و پنجرهسازی، کارهای ساختمانی، نجاری عمومی، تراورس راهآهن و … بسیار مناسب میباشد (پارسا پژوه، 1355).
1-4-2-تختهخردهچوب
در میان محصولات متنوع حاصل از منابع لیگنوسلولزی، تختهخردهچوب از جایگاه ویژهای به لحاظ تنوع در کاربرد، فرآیند نسبتا ساده تولید، انعطافپذیری بسیار زیاد در مواد اولیه مورد نیاز و همچنین پتانسیل زیاد در ایجاد اشتغال برخوردار است . این صنعت در اوایل قرن بیستم متولد گردید و با تولید رزینهای مصنوعی در دهههای چهل تا شصت میلادی توسعه چشمگیری یافت (فتحی و همکاران، 1389) .
این صنعت در حال حاضر به علت استفاده از هر گونه ضایعات چوبی اعم از شاخهها، مازاد مزارع پنبه و غلات، کتان و کنف و دیگر گیاهان چوبی و همچنین نداشتن عیوب متمرکز، یکنواختی خواص کاربردی در سطح، امکان تولید در ابعاد بزرگتر، سطوح صاف با کیفیت مطلوب و سهولت کاربرد در ردیف مهمترین صنایع وابسته به چوب قرار دارد. متاسفانه فرآوردههای چوبی و لیگنوسلولزی دارای ویژگیهای نامطلوبی چون بیثباتی ابعاد که از جذب رطوبت ناشی میشود، تخریب زیستی و قابلیت اشتعال هستند. لذا در سالهای اخیر سعی شده است با استفاده از روشهای متعدد اصلاحی مانند اصلاح شیمیایی، حرارتی و مکانیکی، معایب این فراوردهها را تعدیل نموده و آنها را برای کاربردهایی با قابلیتهایی فراتر، مورد استفاده قرار دهند.
1-4-3- اصلاح چوب
چوب مادهای مهندسی با ویژگیهای مناسب جهت ساخت درب، پنجره و کارهای ساختمانی و غیره میباشد. این ماده مهم طبیعی علاوه بر خصوصیات مناسب، دارای معایب فنی مهمی مانند عدم ثبات ابعاد، تخریب زیستی، قابلیت اشتعال، تخریب بر اثر اشعه ماورای بنفش و غیره میباشد که در بسیاری از موارد کاربردشان را محدود میکنند. بهمنظور بهبود خواص مزبور از شیوههای متعددی همچون حفاظت چوب با استفاده از مواد شیمیایی حفاظتی، استفاده از پوششهای بیرنگ یا رنگی به منظور محدود کردن جذب و دفع رطوبت و مقابله با اشعه خورشید و بسیاری روشهای دیگر استفاده نمودهاند. متاسفانه هر یک از این روشها نیز مشکلات زیست محیطی متعددی به بار آوردهاند.
اصلاح چوب با نگرشی چندجانبه، نه تنها به بالابردن مقاومتها و بسیاری از ویژگیهای نامطلوب آن میپردازد، بلکه به عنوان روشی نوین درصدد رفع اشکالات ناشی از فرآیندهای زیان آوری چون حفاظت و اصلاح با مواد شیمیایی سمی میپردازد (قربانی، 1387). این روشها اساساً بر مبنای اصولی که دوستدار طبیعت باشند، استوار هستند.
1-4-3-1- اصلاح حرارتی
در میان فرآیندهای اصلاح چوب کارآیی اصلاح حرارتی بیشترین پیشرفت تجاری را داشتهاست (تقییاری، 2010) که به عنوان یک روش بالقوه برای بهبود ثبات ابعادی چوب و افزایش مقاومت در برابر پوسیدگی (هیل، 2006) به رسمیت شناختهشدهاست. هدف از تیمار حرارتی چوب کاهش رفتار جذب آب از طریق اصلاح برخی از ترکیبات سازنده چوب در شرایط کنترلشده میباشد که منجر به تجزیه حرارتی اندک آن میشود. هدف از این نوع تیمارها برقراری تعادلی بین اصلاح ویژگی جذب رطوبت و مشکل کاهش مقاومت مکانیکی با توجه به نوع کاربرد فرآورده میباشد.
درجه حرارت بیش از 150 درجهسانتیگراد خواص فیزیکی و شیمیایی چوب را به طور دائم تغییر میدهد. در اثر تیمار حرارتی و با کاهش مکانهای آبدوست چوب، خاصیت نمپذیری آن کم میشود و جذب آب و واکشیدگی چوب تیمار حرارتیشده کاهش مییابد (کارتال24 و همکاران، 2007). اصلاح حرارتی با تیره رنگ کردن چوب، بهبود رطوبت تعادل و مقاومت به پوسیدگی، کاهش مقاومت چوب را به همراه دارد (سیرجانن25، 2001).
1-4-3-2- تیمار گرمآبی26
تیمار گرمآبی یکی از روشهای متداول اصلاح حرارتی چوب با اعمال حرارت در محیط آب میباشد. طی تیمار گرمآبی، آب ناقل گرما است و حضور آب باعث افزایش واکنشپذیری ترکیبات چوب میشود. گرما سبب انجام واکنشهای تخریبی همیسلولزها، کریستالی شدن سلولز و انجام واکنشهای تراکمی لیگنین و همچنین تشکیل پیوندهای عرضی لیگنین میشود (تجیردسما و میلیتز27، 2005؛ گروت28 و همکاران، 2001؛ گروت و همکاران، 1999؛ ایلدیز و گوموسکایا29، 2007).
در اثر تیمار گرمآبی، بهبود خواص فیزیکی (محبی و ثنایی، 2005؛ تجیردسما و میلیتز، 2005؛ آب? و یاماموتا30، 2006) و کاهش خواص مکانیکی چوب و فرآوردههای آن (طلایی و همکاران، 1390؛ سانکویست31 و همکاران، 2006؛ محبی و همکاران، 2007) مشاهده میگردد. مقاومت در برابر عوامل مخرب زیستی (میلیتز، 2002)، تغییر ساختار شیمیایی چوب (تجیردسما و همکاران، 1998؛ تجیردسما و میلیتز، 2005؛ گروت و همکاران، 2001؛ بونسترا و تجیردسما، 2006) و تغییر رنگ چوب (سانکویست، 2002؛ سانکویست و همکاران، 2006) از نتایج دیگر این تیمار میباشد.
1-5- فناوری نانو
نانو تکنولوژی عبارت است از فناوری در سطوح اتمها، مولکولها، و ابر مولکولها در محدوده 1 تا 100 نانومتر (سلیمی، 1387؛ دیداری وهمکاران، 1390). طی سالهای اخیر فناوری جدید نانو در ایران و کشورهای مختلف جهان وارد عرصههای مختلف علمی و صنعتی شدهاست. نانو تکنولوژی یک فرصت فوقالعاده و علم مدرن برای حفاظت چوب از طریق آفتکشهای فلزی منحصر بهفرد است. نانو ذرات با اندازه کوچک بهراحتی به منافذ موجود در چوب دسترسی پیدا میکنند و موجب بهبود ویژگیهای چندسازه میشود (بات32 و همکاران، 2008).
چوبهایى که با استفاده از فناورى نانو اصلاح مىشوند بسیار مستحکمتر از محصولات روشهاى سنتى خواهندبود. بهطور خلاصه می‌توان گفت با به کاربردن تکنولوژی نانو خواص فیزیکی، مکانیکی و بیولوژیکی چوب بهبود مییابد (سیاهپشت، 1390). در این راستا اخیراً اشباع چوب‌الات با نانو ذرات فلزی و متعاقباً، تیمار گرمایی نمونه‌ها مورد بررسی قرار گرفتهاست (سیاهپشت، 1390؛ دهقانیان، 1391؛ مرادی، 1391؛ تقییاری، 2010).
1-5-1- نانو ذرات
اولین و مهمترین عنصر پایه در فناوری نانو، نانوذره است. منظور از نانوذره ذراتی با ابعاد نانومتری در هر سه بعد میباشد. نانوذرات میتوانند از مواد مختلفی تشکیل شوند، مانند نانوذرات فلزی، سرامیکی و … . یک نانوذره، ذره‌ای است که ابعاد آن در حدود ? تا ??? نانومتر باشد. نانوذرات به دلیل اندازه بسیار ریز و سطح ویژه بسیار زیاد، به شدت واکنشپذیر هستند. نانو مواد عنصری متداول شامل نانونقره (Nano Ag)، نانوطلا (Nano Au)، نانومس (Nano Cu)، نانوآهن (Nano Fe)، نانونیکل (Nano Ni)، نانوسیلیس (Nano Si)، نانوتیتانیوم (Nano Ti)، نانوروی (Nano Zn) و … میباشند. نانومحلولها نیز دستهای دیگر از نانومواد هستند که از ترکیب نانوذرات عنصری (مانند نانو نقره)، اکسیدی یا غیراکسیدی در یک حلال تهیه میشوند. این حلال میتواند آب مقطر، انواع الکل مانند اتانول، متانول، پروپانول و … باشد.
1-5-1-1- فرآیندهای تولید نانو ذرات:
روشهای ساخت مواد نانویی را میتوان در دو مقوله کلی دستهبندی کرد:
1) بالا به پایین: عبارتست از روش خردکردن یک تکه از ماده بوسیله بریدن، تراشیدن و کوچک کردن آن به ابعادی که میخواهیم. در واقع این امکان وجود دارد که مواد را آنقدر تجزیه کنیم تا در حد نانومتری برسند. امروزه این عمل توسط شکست فیزیکی و شیمیایی انجام پذیر میباشد.
2) پایین به بالا: در طی این روش ساخت ، اتمها و مولکولها بطور خیلی دقیق کنار هم قرار داده میشوند تا به یک ساختار نانویی برسیم، که این بواسطه خاصیت خودآرایی قابل حصول میباشد.
روش تولید پایین به بالا را فقط میتوان برای ساخت مواد در مقیاس نانو متری استفاده کرد، اما روشهای تولید بالا به پایین هم برای تولید مواد نانو و هم میکرو و … کاربرد دارند.
نانو ذرات، را میتوان از روشهای متنوعی تهیه کرد. روشهای متفاوت به منظور بدست آوردن خواص ویژه بهینه مواد استفاده میشوند. این خواص شامل اما نه محدود به، سایز (قطر، طول و حجم)، توزیع اندازه ذرات، تقارن خواص سطحی، پوششهای سطحی، خلوص، کاربری راحت و مناسب برای تولید انبوه میباشند. روشهای استفاده شده برای اهداف تجاری یا تولید نانو ذرات به 4 گروه عمده تقسیم بندی میشوند که عبارتند از:
1. پروسههای فاز گازی شامل تولید با پیرولیز شعله، تبخیر در دمای بالا و پلاسما.
2. رسوبدهی فاز بخار.
3. روشهای فاز مایع یا کلوئید که در آن واکنشهای شیمیایی در حلال، باعث تشکیل کلوئید میشود.
4. پروسههای مکانیکی شامل سایش، آسیابکردن و آلیاژسازی.
1-5-1-2- نانو نقره
در سالهای اخیر با کشف تکنولوژی نانو، امیدهای فراوانی جهت کاهش مصرف مواد شیمیایی و داشتن محیط زیستی سالمتر بوجود آمدهاست (عبدالهی و همکاران، 1389). نانو نقره یکی از پرکاربردترین محصولات نانوتکنولوژی است که با خاصیت ضدمیکروبی قادر است بیش از 650 گونه باکتری، ویروس و قارچ را از بین ببرد. 56 درصد نانوی تولید شده در سطح جهان را به خود اختصاص میدهد (سالاری جو و همکاران، 1391).
نانو نقره توان جذب آب چوب را کاهش میدهد و این امکان وجود دارد که این ذرات با گروههای هیدروکسیل آزاد اجزای چوب پیوند تشکیل دهد (رسام و همکاران، 2010). نقره خالص دارای بالاترین هدایت الکتریکی و گرمایی در بین تمامی عناصر میباشد. نانو ذرات نقره به علت اندازهکوچک در ابعاد، سطح موثر در چوب به حجم ذرات افزایش یافته و براحتی به منافذ موجود در چوب دسترسی پیدا میکنند، و موجب بهبود ویژگیهای چوب میشود (تقی یاری، 2010).
مزایای استفاده از نانو نقره :
1- غیر سمی، 2- غیرشیمیائی (محلول در آب)، 3- سازگاری با محیط زیست، 4- غیر محرک برای بدن، 5- فاقد حساسیت زائی، 6- مقاوم در برابر حرارت، 7- وسیع الطیف بودن در کاربرد، 8- تاثیر بسیار بالا و سریع حتی در غلظتهای کم، 9- ماندگاری بسیار بالا در سطوح مورد مصرف، 10- افزایش مقاومت و سازگاری در میکروارگانیسم.
1-5-2- انتقال حرارت نانو ذرات فلزی
ذرات معلق فوقریز، انتقال حرارت نانوسیالها را تغییر داده و انتفال حرارت را بهبود میدهند (ایمن و ویلفرد33، 2000) .به طوریکه این افزایش قابل توجه حتی در غلظتهای پایین نانوسیال نیز مشاهده میشود (تقییاری، 2010، تقییاری، a2011، تقییاری و همکاران، a2011، تقییاری و همکاران، a2012). نتایج تجربی نشان داد که هدایت حرارتی نانوفلزات بیشتر از هدایت حرارتی فلز پایه است (ژیانگ و آرون34، 2007). افزایش هدایت حرارتی نانوذره به اندازه مناسب ذرات و پخش به صورت ذرات ریز نسبت داده میشود (زمزمیان، 1388). در کل افزایش ضریب رسانش گرمایی نانوسیالات به جزء حجمی ذره، اندازه و شکل نانوذرات، نوع سیال پایه و نانوذرات، مقدار اسیدیته نانوسیالات و نوع پوشش ذره بستگی دارد (حمیدی، 1388). تیمارحرارتی بعد از اشباع چوب با نانوذرات فلزی با قابلیت هدایت حرارتی، حرارت را سریعتر به درون چوب انتقال میدهد و باعث تغییرات بیشتری در ویژگیهای چوب میشود (تقییاری، 2010). کاهش تجمع حرارت در یک نقطه نکتهای مهم است که در نتیجه آن ممکن است تخریب حرارتی چوب، کربونیزه شدن و پیرولیز به تاخیر بیفتد.
1-6-کلوئیدها
اصطلاح کلوئید از ترکیب دو کلمه یونانی Kolla (به معنی چسب) و eidos (به معنای شبیه) بدست آمدهاست که اولین بار توسط دانشمند انگلیسی بنام توماس گراهام در سال 1861 بکار بردهشد. این دانشمند عبور مواد مختلف را از درون غشای 1 تراوا آزمایش کرد. او دریافت که گروهی از اجسام به‌آسانی از درون غشا عبور می‌کنند و گروه دیگر به هیچ وجه از آن نمی‌گذرند. اجسام گروه اول را کریستالوئید (شبهبلور) وگروه دوم را کلویید (شبهچسب) نامید. یکی از مهمترین خواص ذرات پراکنده کلوئیدی، باردار بودن آنهاست. ذرات کلوئیدی با بار الکتریکی یکسان یکدیگر را دفع میکنند و مانع از لخته شدن و تجمع ذرات کلوئیدی میشوند، این خصوصیت باعث پایداری سیستم کلوئیدی میشود.
میتوان گفت علم کلوئیدها، علمخواص و فرآیند سیستمهای همگن میباشد. روشهای کلوئیدی یک روش ساده برای سنتز نانوذرات فراهم آوردهاند. این روش قادر است که تولید نسبتاً مستقیمی با کمیت مناسب برای نانوذرات فلزی با قیمت عالی فراهم آورد. یکی از مشکلات اساسی روش کلوئیدی این است که در اغلب محلولهای کلوئیدی پدیده پیر سختی رخ میدهد، که این امر موجب افزایش اندازه ذرات با گذشت زمان میشود. لذا به منظور جلوگیری از افزایش اندازه ذرات، محلول کلوئیدی ساخته شده در زمان کوتاهی باید مورد استفاده قرار گیرد.
1-7- میکروسکوپ الکترونی35 (SEM)
قدرت تفکیک تصاویر میکروسکوپی با توجه به نوع پرتوی مورد استفاده مشخص میشود. به عنوان مثال، استفاده از میکروسکوپهای نوری، قدرت تفکیکی در حدود میکرومتر را نشان میدهد در حالی که استفاده از میکروسکوپهای الکترونی، قدرت تفکیکی در حدود یک نانومتر تا چند انگستروم را نشان میدهد. با استفاده از میکروسکوپهای الکترونی، تصاویر با بزرگنمایی بالا از ماده به دست میآید تا بتوان جزئیات آن را با دقت مطالعه نمود. بنابراین میتوان گفت میکروسکوپهای الکترونی بهدلیل محدودیت میکروسکوپهای نوری توسعه پیدا کردهاست. در میکروسکوپهای الکترونی بجای نور از پرتوی الکترونی استفاده می‌شود. از آنجایی که طول موج الکترون میتواند بسیار کوتاه باشد، پس در میکروسکوپهای الکترونی میتوان به بزرگنمائی بسیار بالا دست یافت. در واقع میکروسکوپ‌ الکترونی براساس قوانین امواج الکترومغناطیس کار میکند و مانند تمام میکروسکوپها از لنزهای شیئ و چشمی تشکیل شده، با این تفاوت که در میکروسکوپ‌ الکترونی، به جای نور از پرتوهای الکترونی پرانرژی استفاده میگردد. علاوه بر این، لنزها نیز در این نوع میکروسکوپ‌ از نوع لنزهای الکترومغناطیس میباشند که با لنزهای نوری متفاوت میباشند (مرعشی و همکاران، 1389).
بخش دوم: پیشینه تحقیق
2-1- اثر تیمار گرمایی بر خواص کاربردی چوب و فرآوردههای آن
2-1-1- خواص فیزیکی
میرزایی و همکاران (1391) ویژگیهای ترشوندگی، چینخوردگی36 و قابلیت جذب آب چوبهای راش و پالونیا تیمار گرمآبی شده در دماهای 130 و 150 درجه سانتیگراد و مدت زمان 30 دقیقه را بررسی کردند. آنها به این نتیجه رسیدند که در دمای بالا (150 درجه سانتیگراد) چگالی نمونهها افزایش یافت و پدیده چینخوردگی در همه ابعاد چوب مشاهده شد و میزان چینخوردگی در جهت مماسی بیش از دیگر جهات بود. زوایه ترشوندگی چوب نیز با افزایش دمای تیمار بیشتر شد. همچنین تیمار گرمآبی سبب کاهش جذب آب چوبهای تیمار شده و افزایش ویژگی آبگریزی آنها شد.
طلایی و همکاران (1390) به بررسی مقایسهای ویژگیهای فیزیکی چوب راش در دو محیط فراگیر متفاوت (آب و بخار آب) در دمای 180 درجه سانتیگراد به مدت 1 و 2 ساعت پرداختند. آنها دریافتند که چگالی خشک نمونههای تیمار شده به روش گرمآبی در مقایسه با نمونههای تیمار شده به روش بخارگرمایی کاهش بیشتری را نشان داد. همچنین نمونهها در اثر تیمار گرمآبی واکشیدگی کمتر و ثبات ابعاد بیشتری نسبت به تیمار بخارگرمایی پیدا کردهبود.
نتایج بدست آمده از تحقیق هاتفنیا و همکاران (1390) طی بخاردهی خردهچوب نشان داد با بالا رفتن شدت تیمار بخاردهی، جذب آب و واکشیدگی ضخامت تختهها پس از 24 ساعت غوطهوری در آب کاهش یافت. بیشترین بهبود خواص فیزیکی در تختههای ساخته شده با خردهچوبهای تیمار شده دردمای 185 درجه سانتیگراد به مدت 45 دقیقه مشاهده گردید.
فلاح مقدم و همکاران (1389) تیمار گرمآبی الیاف را در حرارتهای 120، 150 و 180 درجه سانتیگراد به مدت 0، 30 و 90 دقیقه بر خواص فیزیکی تختهفیبر نیمهسنگین (MDF) مطالعه کردند و دریافتند که با افزایش حرارت از 120 به 180 درجه سانتیگراد، جذب آب و واکشیدگی ضخامت تختهها کاهش قابل توجهی یافته و ابعاد تختهها ثبات مییابند. آنها اثر افزایش زمان تیمار بر جذب آب را بیمعنی ولی افزایش دما بر جذب آب را معنیدار گزارش کردند. سرعت واکشیدگی ضخامت در نخستین دقایق غوطهوری به حداکثر رسید و همچنین، افزایش دمای تیمار باعث افت سرعت واکشیدگی ضخامت شد، بهطوری که کمترین سرعت واکشیدگی ضخامت در دمای 180 درجه سانتیگراد و زمان 90 دقیقه به دست آمد.
میرزایی و همکاران (2012) بیان کردند که بر اثر تیمار گرمآبی در درجه حرارتهای 130 و 150 درجه سانتیگراد و مدت زمان 30 دقیقه، دانسیته، همکشیدگی و زاویه تماس بلوکهای چوبی تیمار شده افزایش یافت، در حالی که جذب آب و PH کاهش یافتهبود.
آیریلمیس و همکاران (2011) اثر تیمار حرارتی الیاف کائوچو37 (Hevea brasiliensis) بر واکشیدگی ضخامت تختهفیبر نیمهسنگین در سه دمای 120، 150 و 180 درجه سانتیگراد و دو زمان 15 و 30 دقیقه را مورد بررسی قرار دادند. آنها در این تحقیق به این نتیجه رسیدند که با افزایش دما و زمان تیمار، واکشیدگی ضخامت تختهها کاهش یافت و الیاف تیمار حرارتی شده در دمای 180 درجه سانتیگراد برای 30 دقیقه بهعلت واکشیدگی ضخامت پایین کاربردی میباشد.
پان38 و همکاران (2010) اصلاح حرارتی توسط بخار آب بر خواص فیزیکی تختهفیبر ساخته شده از کلش برنج39 در چهار سطح دمایی (120، 150، 185 و 210 درجه سانتیگراد) و زمان 90 دقیقه را انجام دادند. با افزایش دمای تیمار کاهش وزن افزایش یافت، بهطوریکه با افزایش دما از 150 به 210 درجه سانتیگراد، این مقدار از 56/1% به 8/12% رسید. جذب آب و واکشیدگی ضخامت نمونههای تیمار شده در 24 ساعت غوطهوری، نسبت به نمونههای شاهد کاهش یافت.
دل منزی40 و همکاران (2009) در بررسی اثر اصلاح حرارتی بر خواص فیزیکی تخته تراشه (OSB) در دو سطح دمایی (190 و 220 درجه سانتیگراد) و سه مقطع زمانی (12، 16 و 20 دقیقه)، کاهش واکشیدگی ضخامت، جذب آب، و رطوبت تعادل در مقایسه با نمونههای تیمار نشده دست یافتند.
محبی و همکاران (2007) اثر پیش تیمار گرمآبی الیاف بر خواص فیزیکی تختهفیبر نیمهسنگین را بررسی کردند. آنها الیاف چوب را در سیلندری اشباع از آب تحت دمای (120، 150و 180 درجه سانتیگراد) به مدت 0، 30 و 90 دقیقه تیمار کردند. بهبود معنیدار واکشیدگی ضخامت و کاهش بسیار اندک جذب آب در تختههای تیمار شده مشاهده گردید.
محبی و ثنایی (2005) به مطالعه اثر تیمار گرمآبی بر خواص فیزیکی چوب راش (Fagus orientalis) طی دو مرحله پرداختند. مرحله اول تیمار گرمآبی نمونهها در سه سطح دمایی (160، 180 و 200 درجه سانتیگراد) و سه سطح زمانی (4، 5 و 6 ساعت) بود. در مرحله دوم، نمونههای گرمآبی در آون بر مبنای دماهای اولیه، به مدت 16 ساعت، تیمار شدند که به کاهش واکشیدگی حجمی و جذب رطوبت منتهی شد. کمترین واکشیدگی حجمی اولیه و نهایی بهترتیب در نمونههای تیمار شده (180 درجه سانتیگراد برای 4 ساعت) و (180 درجه سانتیگراد برای 6 ساعت) مشخص شد. همچنین حداقل جذب رطوبت در نمونههای تیمار شده (160 درجه سانتیگراد برای 4 ساعت) اندازهگیری شد.
تیجیردسما و میلیتز (2005) در بررسی اصلاح گرمآبی بر خواص فیزیکی چوب راش (Fagus silvatica L.) و کاج اسکاتلندی (Pinus sylvestris L.) دریافتند بااعمال تیمارگرمآبی واکنشهای استریفیکاسیون رخ میدهد که نقش مهمی در کاهش خواص هیگروسکوپیک و در نتیجه بهبود ثبات ابعادی چوب دارد.
2-1-2- خواص مکانیکی
هاتفنیا و همکاران (1390) با بررسی پیشتیمار گرمایی (بخاردهی) بر خردهچوب، درچهار سطح دمایی (155، 165، 175 و 185درجه سانتیگراد) و سه بازهی زمانی (15، 30 و 45 دقیقه) دریافتند که بخاردهی باعث کاهش مدولخمشی41 (MOR)، چسبندگیداخلی42 (IB) و افزایش مدولالاستیسیته43 (MOE) تخته گردید.

دسته بندی : پایان نامه ها

پاسخ دهید