چکیده

در این بررسی، با استفاده از الیاف  پالایششده کارخانه چوب خزر کاسپین آمل، در سه سطح چسب 8 و 10 و 12 درصد وسه سطح پارافین 5/0 و 1 و 5/1 درصد، تخته فیبر بادانسیته متوسـط(MDF)  بـه روش خشک تهیه گردید. از ترکیب عوامل فوق 9 تیمار بوجود آمد و برای هـر تیمـار، تختـه هـایی بـا چهار تکرار ،ساخته شده است که جمعاً 36 تخته ساخته شده است. خواص فیزیکی و مکانیکی تخته MDF  نظیر مقاومـت خمشـی، چسـبندگی داخلـی، جـذب آب و واکشیدگی ضـخامت بعـد از 2 و 24 سـاعت غوطـه وری در آب، و نفوذپـذی ری گـازی در دوجهت موازی و عمود بر تخته مورد بررسی قرار گرفت. همچنین، برای ارزیابی تفاوت بـین بخـ    شهـای حاشیه ای و مرکزی، تمامی  نمونهگیری ها در دو بخش  حاشیهای و مرکزی انجام گرفته و با هـم مقایسـه شد.نتایج حاصل از اندازه گیری مقاومت خمشی و مقاومت چسبندگی داخلی نشان مـی دهـد کـه تخته  های ساخته شده در شرایط 12 درصد چسب و 5/0درصد پارافین دارای بالاترین میزان مقاومت می باشد.

همچنین نتایج حاصل از اندازه گیری جذب آب و واکشیدگی ضخامت بعد از 2 و 24 ساعت غوطه وری در آب و نتایج حاصل از اندازه گیری نفوذپذیری نشان می دهد ترکیب 12 درصد چسـبو 5/1 درص د پ ارافین دارای کمت رین می زان ج ذب آب و واکش یدگی ض خامت و کمت رین می زاننفوذپذیری گازی است همچنین بطور کلی نمونه های حاشیه ای با علامت (M) نفوذپذیری بیشتری به نمونه های عمق با علامت (D) می باشند. همچنین با نگاه دقیق تـر متوجـه مـی شـویم کـه نمونـه هـایعمودی با علامت (V) نفوذپذیری بیشتری نسبت به نمونه های افقی با علامت (H) می باشند

واژگان کلیدی: تخته فیبر با دانسیته متوسط، درصد چسـب، نفوذپـذیری گـازی، مقاومـت خمشـی، چسبندگی درونی، واکشیدگی ضخامتی، وزن مخصوص، دوام.

فهرست مطالب

 صفحه فهرست
  2 فصل اول –مقدمه
  7 1-1-فصل دوم-سابقه تحقیق
  11 ساختمان چوب
  11 2-1-ساختمان چوب پهن برگ
  12 2-3—نقش عناصراصلی تشکیل دهنده چوب پهن برگ در نفوذ پذیری
  14 2-4-ساختمان چوب سوزنی برگان
  15 2-5-نفوذ پذیری
  17 2-5-1-تعاریف نفوذ پذیری مطلق،مؤثر ونسبی
  18 2-5-2-انواع نفوذدر جامدات
  18 2-5-3-انواع جریان
  19 2-5-4-مدلها ی نفوذ پذیری قابل استفاده برای چوپ
  20 2-5-5-نفوذ پذیری وساختارچوپ
  21 2-5-6-تیل وتأثیر آن  برنفوذ پذیری
  22 2-5-7-دل قرمزی واثرات آن بر نفوذ پذیری
  22 2-5-8-چوب واکنشی
  24 2 -5-9-ارتباط نفوذ پذیری وتیمار پذیری (اشباع چوب)
  25 2-5-10-عوامل مؤثر بر نفوذپذیری
  25 2-5-11-تأثیر طول نمونه
  26 2-5-12-تأثیر خشک شدن
  27 2-5-13-تأثیر نوع مایعات
  28 2-5-14-نفوذ پذیری گاز
  29 2-5-15-علل تفاوت نفوذ پذیری مایع با گاز
  30 2-5-16-نفوذ پذیری جانبی
  31 2-5-17-اثر فشار بر نرخ جریان درچوب
  32 2-5-18-تلاشهای انجام شده برای به دست  اوردن نرخ جریان ثابت
  45 فصل سوم-مواد وروشها
  46 2-1-تهیه نمونه
  46 3-2-ساخت تخته ها
  46 3-3-مراحل تهیه نمونه ها ی آزمایشی
  47 3-3-1-خشک کردن الیاف
  47 3-3-2-چسب زنی الیاف
  47 3-3-3-شکل دادن کیک
  48 3 -3-4-پرس کردن
  48 3 -3-5-تهیه نمونه های ازمونی
  49 3-3-6-اندازه گیری خواص تخته ها
  49 آزمایش اندازه گیری مقاومت خمشی
  49  آزمایش اندازه گیری چسبندگی داخلی
  50 ازمایش انداره گیری میزان وکشیدگی ضخامت وجذب آن بعداز2و24ساعت
  51 آزمایش اندازه گیری  میزان نفوذ پذیری
  51 دستگاه اندازه گیری نفو ذپذیری
  52 3-4-روش انجام آزمایش
  57 فصل چهارم-نتایج
  58 4-1-ویژگیهای تخته فیبر
  58 4-2-مقاومت خمشی(MOR)
  59 4-2-1-تا ثیر   مستقل در صدچسب
  60 4-2-2-تاثیر مستقل پارافین
  62 4-2-3-تاثیر متقابل درصد چسب وپارافین
  63 4-3-مقاومت چسبندگی داخلی (IB)
  65 4-3-1-تا ثیرمستقل درصد چسب
  67 4 -3-2-تاثیر مستقل درصد پارافین
  67 4-3-3-تاثیر متفابل درصد چسب ودرصد پارافین
  68 4-4-واکشیدگی ضخامت( (TSوجذب اب((W.Aبعد از 2و24 ساعت غوطه وری
  71 4-4-1-تاثیر مستقل درصد چسب
  74 4-4-2-تاثیر مستقل درصد درصد پارافین
  77 4-4-3-تاثیر متقابل درصد چسب ودرصد پارافین
  81 4-5-نفوذ پذیری گازی
  82 4-5-1-تاثیر مستقل درصد چسب
  85 4-5-2-تاثیر مستقل درصد پارافین
  88 4-5-3-تاثیر متقابل درصد چسب ودر پارافین
  93 فصل پنجم –بحث ، نتیجه گیری وپیشنهادات
فصل ششم-پیوست
  98 6-1-روشی برای اندازه گیری نفوذ پذیری تشک الیاف خشک
  98 6-1-2-چکیده
  98 6-1-3-مقدمه
  104 6-1-4-واحد اندازه گیری
  107 6-1-5-نتایج وبحث

6-2-شبیه سازی سه بعدی –خواص ماکروسکوپی انتقال جرم وگرمـا از ریـز سـاختار شـبکه هـای

  112 الیاف چوب
  112 6-2-1-چکیده
  115 6-2-2-مواد وروشها
  128 6-3-اندازه گیری تشک الیاف خمیر تحت شرایط فرمینگ شبیه سازی شده
  128 6-3-1-چکیده
  128 6-3-2-مقدمه
  130 6-3-3-ساختار مکانیکی تست کننده های نفوذ پذیری
  134 6-3-4-نتیجه
منابع

 

پیشگفتار 

بیان مسئله

میزان جریان  تودهای سیال با انتشار سیال در داخل چوب یا اوراق فشرده چوب به وسیله نفوذپذیری آن اندازه گیری می شود. نفوذپذیری در تمام فرآیندهای صنایع چوب که مبتنی بر حرکت سیال به داخـل یا خارج چوب و اوراق فشرده چوب از قبیل خمیرسازی، تیمار بـا مـواد حفـاظتی، تیمارهـای کندسـوزکننده در برابر آتش، تیمار گرمایی و رطوبت دهی و نیز خشک کردن است، نقش مهم و اساسی دارد. عملاً هم در تحقیقاتی که برای ارتباط بین نفوذ پذیری و تیمار پذیری به عمل آمده است مشاهده شـده

که قابلیت تیمارپذیری تابعی از نفوذپذیری اسـ ت. در فـرآورده هـای مرکـب چـوبی همچـونMDF ،میزان نفوذپذیری ممکن است تاثیر زیادی بر قابلیت جذب آب و واکشیدگی داشـته باشـد کـه نیازمنـد

پژوهشی هایی در این راستا  میباشد.

برای تیمار یک ماده متخلخل مثـلMDF  (از جملـه تیمـار گرمـایی، رطوبـت دهـی و تیمـار حفاظتی) باید اطلاعاتی از محیط متخلخل و نیز مکانیسـم انتقـال سـیال در ایـن محـیط متخلخـل داشـته باشیم.

هدف تحقیق

هدف از اجرای این تحقیق بررسی و اندازه گیری نفوذپذیری گـاز ی MDF و عوامـل مـوثر بـر آن از قبیل درصد چسب و پارافین مصرفی می باشد. برای این منظور از دسـتگاه نفوذپـذیری گـازی اسـتفاده شده است که در آن، هوا به عنوان س یال گازی شکل، عمل می کند  .

ضرورت و اهمیت تحقیق

با توجه به اهمیت نفوذپذیری در تمام فرآیندهای مرتبط با انتقال سیال در چوب و اوراق فشـرده چـوب(حفاظت و اشباع، خمیرسازی، تیمـا ر گرمـایی و رطوبـت دهـی، خشـک کـردن و…) و اسـتفاده بهینـهMDF در زمینه مقاومتها، سختی سطح، پایداری ابعاد و کاهش هزینه های تیمار مجدد، اهمیـت مسـالهروشن می گردد.

دیگر آنکه، تخته فیبر با دانسیته متوسط (MDF) نظیر دیگر مواد چوبی اگر در شرایط مناسب حمله عوامل مخرب قرار گیرد تخریب می گردد. تـاکنون روش متـداول بـرای حفاظـت اوراق فشـردهچوب و MDF مخلوط کردن مواد حفاظتی بارزین و سپس اسپری کردن آن بر روی خرده چـوب یـاالیاف می باشد (دوست حسینی 1380) اما با توجه به مشکلات موجود در ایـن روش هـا مثـل کـاهشآهارزنی الیاف، طولانی شدن زمان پرس، سمی شدن پساب کارخانه و … (ساکسـلند 1979) حفاظـتبه روش اشباع مورد توجه قرار می گیرد و ضرورت تحقیق بیشتر در این مورد را آشکار می کند.

از سوی دیگر، میزان جذب آب و واکشیدگی ضخامتی نیز با میزان تخلخل  فرآوردهی مرکب چوبی در ارتباط است و ممکن است دارای روابط رگرسیونی باشند که نیازمند تحقیقاتی در این زمینـهم یباشند.

اهمیت نفوذ پذیری گازی کامپوزیتهای چوب به شرح زیر است:

نفوذپذیری گازی در تیمار گرمایی و رطوبتی MDF نقش دارد.

افزایش نفوذپذیری باعث نفوذ هوا و بخار آب به کامپوزیت شده و در نتیجه سـبب هـوازدگیوکپک در کامپوزیت می گردد.

نفوذپذیری کامپوزیت در انتشار گاز فرمالدئید ازکامپوزیت نقش دارد .

نفوذپذیری کامپوزیت در بعضی محصولات خـاص مثـل فیلترهـای کاغـذی هـوا وروغـن درصنعت خودرو دارای اهمیت می باشد.

اندازه گیری نفوذپذیری به عنوان یکی از فاکتورهای مهم کنترل فرآیند در خط تولیدبه شـرحزیر به کار می رود:

1- اندازه گیری نفوذپذیری تشک الیاف خمیـر در ماشـین فرمینـگ در فرآینـد تـر( هونـگوهمکاران ,2000  )

2- اندازه گیری نفوذپذیری تشک الیاف قبـل از پـرس تختـهMDF و(پترسـن و همکـاران،

(2006

3- اندازه گیری نفوذپذیری تخته MDF بعد از پرس و تشکیل تخته (توئمن و همکـاران, 2008) بـهمنظور انجام عملیات تیمار حرارتی و رطوبت دادن  ( سا مخانیانی ،1388 )

فرضیه 

با توجه به آنکه افزایش میزان چسب مصرفی باعث می شود نقاط اتصال الیاف به کار رفته در تخته فیبـردانسیته متوسط افزایش یابد و در نتیجه فضای احتمالی برای گـذر سـیال کـاهش پیـدا کنـد، پـی شبینـیمی شود افزایش چسب باعث کاهش نفوذپذیری شود. همچنین، به دلیل تاثیری که بر چسبندگی الیـافمی گذارد و نیز افزایش خاصیت انعطاف پذیری در آنها، درصد پارافین مصرفی نیز باعث تغییر در میزان نفوذپذیری تختهفی بر با  دانسیته ی متوسط خواهد شد.

هدف 

اندازه گیری میزان نفوذپذیری  تختههای ساخته شده با درصد چسب پارافین مصرفی متفاوت  میباشد.

همچنین، بررسی تاثیرات کاهشی و یا افزایشی متغیرهای فوق در میزان نفوذپذیری نیز از جمله اهداف پژوهش کنونی است.

فصل اول   مقدمه 

1- مقدمه

در سالهای اخیر بازار مصرف صفحات فشرده چوبی گسترش قابل ملاحظه ای یافته است. از دلایل عمـدهاین موضوع افزایش هزینه تولید چوبهای بریده شده می باشد که با زیاد شـدن قیمـت گـرده بینـه و هزینـههای نیروی انسانی و دستمزد) در تبدیل آن، رابطه مستقیم دارد. این هزینه ها در فرآیند تولید که چوب را به خرده چوب و یا الیاف تبدیل نموده و در جریان پیوسته تولید به مصرف می رساند، کاهش چشمگیری یافته است.

علاوه بر قیمت تمام شده کمتر، پانل های چوبی دارای امتیازهای ویژه ای مانند نداشـتن عیـوب متمرکـز،یکنواختی خواص کاربردی در سطح پانل، امکان تولید در ابعاد بزرگتر، سطوح صاف با کیفیـت مطلـوبو سهولت کاربرد می باشد که سبب رشد و توسعه این صنایع و گسـترش بـازار مصـرف آنهـا شـده اسـت(دوست حسینی ،1380).

تخته فیبرها به دو روش فرایندتر و فرایند خشک ساخته می شوند کـ ه انـ واع تختـه فیبرهـای تـر بـه عنـوانانشعابی از تکنولوژی کاغذ و انواع تخته فیبرهای خشک به عنوان انشعابی از تکنولوژی تخته خرده چوب هستند. در هر دو روش، چوب و ضایعات کارخانه های صنایع چوب پس از تبدیل به خـرده چـوب، طـیفرآیند ویژه ای به الیاف یا اصطلاحاً خمیرچوب تبـدیل شـده، نهایتـاً بـه صـفحات محکـم و فشـرده قابـلمصرف به نام تخته فیبر، تغییر شکل می یابند. در روش تر، احتیاج به مواد چسبی نیست و اتصـالات ذراتفیبر در اثر چسبندگی طبیعی حاصل از نرم شدن لیگنین چوب و نیز به وسیله نیروهـای کششـی حاصـل ازپیوندهای هیدروژنی ملکول آب حاصل می شود. در عین حال در ایـن روش نیـاز بـه مقـدار زیـادی آباست تا باعث جابجایی و انتقال الیاف و پراکندگی و انتشار یکنواخت فیبرها شده و سرانجام به آنها شکل دهــــد. بنــــابراین آب زیــــادی بــــه ایــــن صــــورت بــــه فرآینــــد تولیــــد اضــــافه مــــی شــــود.

(فائزی پور ،1375)

در روش خشک، هوا عاملی برای نقل و انتقال الیاف، پراکندگی و انتشار آنها است. با نبودن آب در ایـنروش و در نتیجه عدم امکان چسبندگی الیاف حتماً می بایستی چسب را به آنها اضافه کرد.

تخته فیبر با  دانستیه متوسط یا(Medium Density Fibre board) MDF  انشـعابی از انـواع تختـهفیبرها می باشد که با هر دو روش تر و خشک ساخته می شود. اولین کارخانه تخته فیبر با دانسیته متوسـط(MDF) به روش خشـک در سـال 1965 مـیلادی در شـهر دپوزیـت ایالـت نیویـورک احـداث شـد ومحصول آن با نام تجارتی بارا بورد (Baraboard) به بازار عرضه شد (حسین زاده ،1371). برای اولین بار در آسیا کارخانه تخته روکش هوکاشین در ژاپن و بعد از آن کارخانه ای در تایوان شروع بـه سـاختMDF کردند.

تخته MDF معمولاً با دانسیته حدود 65/0 تا 8/0 گرم بـه سـانتی متـر مکعـب تولیـد مـی شـود و دارایساختار همگن، سطوحی صاف و لبه های فشرده و متراکم می باشد که مانند چوب ماسیو قابلیـت بـرش وماشین کاری دارند. تخته فیبر با دانسیته متوسط را می توان با سـطوحی کـه دارای نقـوش برجسـته چـوببوده و یا با انواع روکش های مصنوعی پوشیده شده اند در ضخامتهای 6 تا 40 میلی متر تولید نمود.

یکنواختی پروفیل دانسیته این فرآورده، چسبندگی داخلی آن را افزایش داده و امکان تاب برداشتن تختـهدر شرایط مختلف کاربرد را کاهش می دهد. مصرف عمده تخته فیبر با دانسیته متوسط به عنوان مغزی در صنایع مبلمان می باشد.

آمار سازمان خوار و بار و کشاورزی جهان بیانگر آن است که در سالهای 1982 تا 1992 میلادی تولید جهانی تخته خرده چوب نزول کرده  و صنعت تولید MDF و OSB در کشورها مختلف اسـتقرار یافتـهکه می تواند بیانگر مزایای نسبی و علاقه مندی زیادتر به این دو محصول در اروپا و امریکا باشد. همچنین در سالهای 1996 و 1997 میلادی 84 واحد کارخانه تختـه فیبـر بـا دانسـیته متوسـط در جهـان بـه ثبـترسیده است که از این تعداد ،37 کارخانه در آسیاست که ثبت 27 واحد آنها تأیید شده و 9 واحد دیگر در حال توسعه یا مدرنیزه کردن طرح بودند .سهم کشور چـین در فهرسـت آسـیا بـا تنهـایی 13 کارخانـهجدید و 3 کارخانه در حال توسعه می باشد.

آمار فوق نشان می دهد که تولید سالانه ایـن م حصـول در سـالهای اخیـر رو بـه افـزایش مـی باشـد و ایـنحرکت بیانگر برتری MDF در بازارهای جهانی بر محصولات مشابه می باشد.

در فرآیند تولید تخته فیبر دو عملیات تیمار حرارتی و رطوبت دادن بر روی تخته انجام مـی گیـرد کـه بـهمیزان زیادی به نفوذپذیری گازی تخته ها بستگی دارد.

همانطور که می دانیم انتقال سیال در چـوب و مـواد لیگنوسـلولزی از جملـهMDF  بـه دو بخـش اصـلیتقسیم می گردد بخش اول جریان توده ای سیال در فضاهای خالی مرتبط چوب ما در اثـر گرادیـان فشـارمویین یا استاتیک می باشد به این نوع جریان گاه جابجایی جزئی نیز گفته می شود چـون  آن ـرا مـی تـوانمربوط به گرادیان جابجایی غلظت دانست بخش دوم انتشار است که به دونوع  می باشد: انتشار گازی که عبارتست از حرکت بخار آب از طریق هوای داخل حفرات سلول ها و انتشار آب آغشتگی که در داخل جدار سلول چوب صورت می گیرد. که به مقدار زیادی به نفوذپذیری گازی تخته فیبر و چـوب بسـتگیدارد  .

در تیمار حرارتی که در مورد تخته فیبر متداول است، به منظور بهبود خواص کاربردی این فرآورده مانند مقاومتها، سختی سطح ، پایداری ابعاد، و قابلیت جذب رطوبت به کار می رود. در این تیمـار تختـه هـا درمحفظه هایی شبیه کوره که دارای سیستم گردش هوا نیز می باشد، در معرض دمـای حـدود 180 درجـهسانتیگراد قرار می گیرند. تأثیر مثبت تیمار حرارتی به تغییرات فیزیکی و شیمیایی چوب از قبیل نرم شـدنو روانی لیگنین و افزایش اتصالات سلولز و دیگر پلیمرهای چوب نسبت داده مـی شـود. در صـورتی کـهتخته مدت طولانی در معرض حرارت بالا قرار گیرد، نتایج نامطلوبی که به تجزیه سلولز مربوط می شود ،حاصل خواهد شد.

تکنولوژی تولید تخته فیبر تازه پرس شده صرفنظر از تیمار حرارتی یا باز پختن، رطوبتی حدود صفر دارد. این تخته پس از مصرف با هوای محیط خود تعادل حاصل می کند و تحت شـرایط متعـارف رطوبـت آن به 3 الی 10 درصد می رسد. این افزایش رطوبت موجب انبساط خطی خواهد شد که ممکن است سـببکمانش پانل دیوار کوب یاروکوب گردد و اگر جذب رطوبت منقطع و یـا نایکنواخـت باشـد بـه کمـانیشدن، تاب برداشتن و سایر تغییر شکلهای پانل منجر خواهد شـ د. قـرار دادن تختـه در فضـای کلیمـاتیزه و رساندن رطوبت آن به میانگین دامنه تغییرات رطوبت در شرایط مصرف دشواری تغییر شـکل تختـه را بـهحداقل می رساند و این عمل خود یک استاندارد است. متداول ترین نوع سیستم مرطوب کننده پیوسته یـاتونلی است و اغلب به دنبال اتو نصب می شود.

سیستم مرطوب کننده مانند کوره چوب خشک کنی است که برعکس کار می کند هوای دارای رطوبت نسبی زیاد بین تخته ها عبور داده می  شود، بخشی از بخار آب آن توسط تخته جذب می گردد و گرمای نهانی تخته (دراثر جذب آب) با هوا گرفته خواهد شد.

برای تیمار درست یک ماده متخلخل (از جمله تیمارحرارتی و رطوبت دهی) باید اطلاعاتی از محیط متخلخل و نیز مکانیسم انتقال سیال در این محیط متخلخل داشته باشیم. میزان جریان توده ای سیال یا انتشار سیال در داخل چوب به وسیله نفوذپذیری آن اندازه گیری می شود. نفوذپذیری درتمام فرآیندهای صنایع چوبی که مبتنی بر حرکت سیال به داخل و یا خارج چوب و اوراق فشرده چوب از قبیل خمیرسازی، تیمار با مواد حفاظتی، تیمارهای کند سوز کننده در برابر آتش، تیمار حرارتی و رطوبت دهی و نیز خشک کردن چوب است، نقش مهم و اساسی دارد. عملاً هم در تحقیقاتی که برای ارتباط بین نفوذپذیری و تیمار پذیری به عمل آمده است مشاهده شده که قابلیت تیمارپذیری تابعی از نفوذپذیری است.

هدف از اجرای این تحقیق بررسی و اندازه گیری نفوذپذیری MDF نسبت به گاز و عوامل موثر بر آن از قبیل درصد چسب و پارافین مصرفی می باشد. برای این منظور از دستگاه اندازه گیری نفوذپذیری گازی استفاده خواهد شد. با توجه به اهمیت نفوذپذیری در تمام فرآیندهای مرتبط با انتقال سیال در

چوب (حفاظت و اشباع چوب، خمیرسازی، تیمار حرارتی و رطوبت دهی، خشک کردن   و …) استفاده بهینه از MDF در زمینه مقاومتها، سختی سطح، پایداری ابعاد و کاهش هزینه های تیمار مجدد، اهمیت مساله روشن می گردد.

دیگر آنکه تخته فیبر با دانسیته متوسط (MDF) نظیر دیگر مواد چوبی اگر در شرایط مناسب حمله عوامل مخرب قرار گیرد تخریب می گردد. تاکنون روش متداول برای حفاظت اوراق فشرده چوب و MDF مخلوط کردن مواد حفاظتی بارزین و سپس اسپری کردن آن بر روی خرده چوب یا الیاف   می باشد (دوست حسینی 1380) اما باتوجه به مشکلات موجود در این روش ها مثل کاهش آهار زنی الیاف، طولانی شدن زمان پرس، سمی شدن پساب کارخانه و … (ساکسلند 1979) حفاظت به روش اشباع مورد توجه قرار می گیرد و ضرورت تحقیق بیشتر در این مورد را آشکار می کند.


مقطع : کارشناسی ارشد

دانلود بخشی از تاثير درصد چسب و پارافين مصرفي در ميزان نفوذ پذيري گازيMDF

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید