پژوهش دانشگاهی – تاثیر تیمار روغن سویا بر جذب رطوبت و خواص مکانیکی تخته فیبر

۳-۲- ۱- تیمار روغن نمونه ها ۱۶

۳-۲-۱-۱- غوطهوری در ظرف حاوی روغن……………………………………………………………………..۱۷

۳-۲-۱-۱- سیلندر اشباع………………………………………………………………………………………………….۱۷

۳-۳- آزمون خواص فیزیکی …….. ۱۹

۳-۳-۱- آزمایش ثبات ابعادی…………………………………………………………………………………………..۲۰

۳-۴- آزمونهای مکانیکی…………………………………………………………………………………………………۲۰

۳-۴-۱- آزمون مقاومت به خمش ۲۰

۳-۴-۲- آزمون مقاومت به ضربه ۲۲

۳-۲-۴- روش تجزیه و تحلیل آماری ۲۳

فصل چهارم/ نتایج و بحث

۴-۱- بررسی میزان جذب روغن……………………………………………………………………………………….۲۶

۴-۲- اثر روش تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی نمونه های آزمونی ۲۸

۴-۲-۱- خواص فیزیکی ۲۹

۴-۲-۱-۱- جذب آب ۲۹

۴-۲-۱-۲- واکشیدگی ضخامت ۳۰

۴-۲-۲- ویژگیهای مکانیکی ۳۱

۴-۲-۲-۱- مدول الاستیسیته ۳۱

۴-۲-۲-۲- مقاومت خمشی ۳۲

۴-۲-۲-۳- مقاومت به ضربه ۳۳

۴-۳- اثر دمای تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی نمونه های آزمونی ۳۴

۴-۳-۱- خواص فیزیکی ۳۵

۴-۳-۱-۱- جذب آب ۳۵

۴-۳-۱-۲- واکشیدگی ضخامت ۳۶

۴-۳-۲- ویژگیهای مکانیکی ۳۷

۴-۳-۲-۱- مدول الاستیسیته ۳۷

۴-۳-۲-۲- مقاومت خمشی ۳۸

۴-۳-۲-۳- مقاومت به ضربه ۳۹

۴-۴- اثر دمای تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی نمونه های آزمونی ۴۰

۴-۴-۱- خواص فیزیکی ۴۱

۴-۴-۱-۱- جذب آب ۴۱

۴-۴-۱-۲- واکشیدگی ضخامت ۴۲

۴-۴-۲- ویژگیهای مکانیکی ۴۳

۴-۴-۲-۱- مدول الاستیسیته ۴۳

۴-۴-۲-۲- مقاومت خمشی ۴۴

۴-۴-۲-۳- مقاومت به ضربه ۴۵

فصل پنجم/ نتیجه‌گیری

۵-۱- نتیجه‌گیری ……۴۷

۵-۱-۱-درصد افزایش وزن نمونه های آزمونی……………………………………………………………………….۴۷

۵-۱-۲- اثر روش تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی نمونه های آزمونی…………………………….۴۷

۵-۱-۳- اثر دما تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی نمونه های آزمونی………………………………..۴۸

۵-۱-۴- اثر زمان تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی نمونه های آزمونی……………………………..۴۸

۵-۲- پیشنهادات …..۴۹

منابع

فهرست منابع ۵۰

فهرست جدول‌ها

عنوان صفحه

جدول ‏۱ ۱: مشخصات روغن سویا ۹

جدول ‏۳‑۱: ویژگیهای روغن سویا ۱۶

جدول ‏۳‑۲: شرایط متغیرهای روش، دما و زمان در تیمارهای مختلف ۱۹

جدول ۴-۱: : درصد افزایش وزن نمونه های آزمونی ۲۶

جدول ۴-۲: :میانگین نتایج اثر روش تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی نمونه های آزمونی ۲۸

جدول ‏۴-۳: نتایج تجزیه واریانس متغیرهای مختلف بر روی جذب آب چندسازه ۲۸

جدول ۴-۴: :میانگین نتایج اثر دما تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی نمونه های آزمونی ۳۴

جدول ‏۴-۵: نتایج تجزیه واریانس متغیرهای مختلف بر روی جذب آب چندسازه ۳۴

جدول ۴-۶::میانگین نتایج اثر زمان تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی نمونه های آزمونی ۴۰

جدول ‏۴-۷: نتایج تجزیه واریانس متغیرهای مختلف بر روی جذب آب چندسازه ۴۰

فهرست شکل‌ها

عنوان صفحه

شکل ‏۱‑۱: واکنش اسیدچرب اشباع نشده بااکسیژن ۶

شکل ‏۳‑۱: الف) ظرف آلمینیومی(تیمار تحت فشار اتمسفر)، ب) سیلندر اشباع(تیمار به روش اشباع تحت خلا) ۱۷

شکل ‏۳‑۲: دستگاه اندازه گیری مقاومت به خمش ۲۱

شکل ‏۳‑۳: دستگاه اندازه گیری مقاومت به ضربه ۲۲

شکل ۴-۱: میزان جذب روغن نمونه های آزمونی تیمارهای انجام شدIه………………………………….۲۷

شکل ‏۴‑۲: اثر روش تیمار بر روی میزان جذب آب بعد از ۲ ساعت ۲۹

شکل ‏۴‑۳: اثر روش تیمار بر روی میزان واکشیدگی ضخامت ۳۰

شکل ‏۴ ۴: اثر روش تیمار بر مدول الاستیسیته ۳۱

شکل ‏۴‑۵: اثر روش تیمار بر مقاومت خمشی ۳۲

شکل ‏۴‑۶: اثر روش تیمار بر مقاومت به ضربه ۳۳

شکل ‏۴‑۷: اثر دمای تیمار بر جذب آب ۳۵

شکل ‏۴‑۸: اثر دمای اشباع بر واکشیدگی ضخامت ۳۶

شکل ‏۴‑۹: اثر دمای تیمار بر مدول الاستیسیته ۳۷

شکل ‏۴‑۱۰: اثر دمای تیمار بر مقاومت خمشی ۳۸

شکل ‏۴‑۱۱: اثر دمای اشباع بر مقاومت به ضربه ۳۹

شکل ‏۴‑۱۲: اثر زمان تیمار بر میزان جذب آب ۴۱

شکل ‏۴‑۱۳: اثر زمان تیمار بر واکشیدگی ضخامت بعد از ۲ ساعت غوطهوری در آب ۴۲

شکل ‏۴‑۱۴: اثر زمان تیمار بر مدول الاستیسیته ۴۳

شکل ‏۴‑۱۵: اثر زمان تیمار بر مقاومت خمشی ۴۴

شکل ‏۴‑۱۶: اثر زمان تیمار بر مقاومت به ضربه ۴۵

عنوان فهرست روابط صفحه

رابطه ‏۳‑۱:محاسبه درصد جذب روغن نمونه ها ۱۸

رابطه ‏۳‑۲:محاسبه درصد جذب آب نمونه ها ۲۰

رابطه ‏۳‑۳: درصد تغییرات واکشیدگی ضخامت ۲۰

رابطه ‏۳‑۴: محاسبه مقاومت خمشی ۲۲

رابطه ‏۳‑۵: محاسبه مدول الاستیسیته خمشی ۲۲

فصل اول

مقدمه و کلیات

۱-۱- مقدمه

تخته فیبر یکی از محصولات مرکب چوبی بوده که تولید آن در چند دهه گذشته رشد چشمگیری داشته و به علت برتر بودن نسبت به سایر فراورده های چوبی مورد توجه بازار مبلمان و دکوراسیون قرار گرفته است. با این وجود، این کامپوزیت علی رغم داشتن ویژگیهای مثیت، خصوصیات منفی نیز دارا میباشد که شامل جذب آب و به دنبال آن تغییر ابعاد در برابر رطوبت است. تغییر ابعاد محصولات چوبی در جریان جذب و دفع آب به خصوص در محصولات سنگین یکی از معضلات مهم این قراورده میباشد. زمانی که الیاف چوب فشرده شده و آب از سلولها خارج میشود، این افزایش حجم به طور کامل بازنگشته و در طی پروسه ای حجم دیواره های سلولی افزایش مییابد. این موضوع باعث شده که در شرایط معین مقدار آب بیشتری جذب گردد و به دنبال آن واکشیدگی حجمی بیشتری صورت گیرد. این پدیده در اثر شکسته شدن بعضی اتصالات در اثر نیروی واکشیدگی صورت میگیرد. بخشی از این فضاهای ایجاد شده دائمی بوده و در جریان خشک شدن مجدد از بین نمیرود. این مقدار به واکشیدگی محصولات محصولات فشرده مثل تخته فیبر اضافه شده و باعث کاهش دائمی مقاومت میشود. در سالهای اخیر سعی شده است که با بهره گرفتن از روش های متعدد اصلاحی، ویژگی این محصولات را اصلاح نموده و بتوان آنها را برای کاربردهایی فراتر از آنچه که تاکنون مورد استفاده قرار گرفته، بکار ببرند.

دانلود متن کامل پایان نامه در سایت jemo.ir موجود است

اگرچه به نظر میرسد که تخته فیبر نسبت به سایر محصولات چوبی در برابر رطوبت مقاومت بیشتری داشته باشد ولی این مقاومت در بین تخته فیبرهای مختلف بسته به روش تولید، نوع رزین مصرفی، تیمارهای صورت گرفته بر روی تخته،… میتواند متفاوت باشد. از جمله این روشها میتوان به انتخاب مناسب نوع گونهی چوبی، شرایط بهینه سازی الیاف، حجیم کردن سلولهای چوبی، نوع چسب مصرفی و مقدار آن، آهارزنی با موم، تیمار حرارتی و تیمار روغن، اشاره کرد. این روش های اصلاحی اغلب با هم مرتبط بوده و مشخص کردن یک روش و یا یک مرحله از آن ممکن است متغیرهای دیگر را تحت تاثیر قرار دهد. در مقابل انتخاب یک سطح از یک روش اصلاحی بر روی رفتار واکشیدگی ضخامت تاثیر گذار نمیباشد مگر اینکه سطح خاصی از دیگر متغیرها نیز مشخص شده باشد(کارل[۱]،۱۹۹۷).

در این تحقیق، تیمار روغن با بهره گرفتن از روغن سویا مورد بررسی قرار گرفته است. در دهه های اخیر توجه گسترده به مسائل زیستی سبب کاهش استفاده از ترکیبات شیمیایی مضر برای سلامتی انسانها و محیط زیست شده است(کوسفا و همکاران[۲]، ۲۰۰۷). روغنهای گیاهی به علت عدم سمیت و عاری بودن از دیاکسیدکربن زیست سازگار بوده و برای انجام تیمار فراورده های چوبی مناسب میباشند. روغن پس از خشک شدن یک پوشش شبکهای سرتاسر کامپوزیت ایجاد و مانند یک غشا در مقابل رطوبت عمل مینماید. علاوه بر این، به داخل حفرات سلولی نفوذ کرده و به علت آب گریز بودن موجب کاهش جذب فراوردهای چوبی میگردد. تنها نکتهای که باید مورد توجه قرار گیرد تاثیر این تیمار بر روی مقاومتهای مکانیکی تخته فیبر میباشد. که در این تحقیق علاوه بر بررسی میزان کاهش واکشیدگی ضخامت و جذب آب مورد بررسی قرار گرفته است.

۱-۱-۱- فرضیه ها

تیمار روغن سویا موجب کاهش جذب رطوبت و واکشیدگی ضخامت تخته فیبر میگردد.

تیمار روغن سویا بر روی خواص مکانیکی تخته فیبر تاثیر گذار است.

۳- نوع روش تیمار،دما وزمان آن بر میزان تغییر خواص تخته فیبر تاثیر گذار است.

۱-۱-۲- اهداف تحقیق

بررسی افزایش ثبات ابعادی تخته فیبر از طریق تیمار روغن سویا

بررسی تاثیر تیمار روغن سویا بر خواص مکانیکی تخته فیبر

۳- بررسی نوع روش، زمان و دمای تیمار بر خواص فیزیکی و مکانیکی تخته فیبر

۱-۲- کلیات

۱-۲-۱- تیمار روغن

در فرایند تولید تخته فیبر، تیمار روغن امری اختیاری است و از آن فقط در تولید تخته فیبر نازک با دانسیته کم و زیاد استفاده میشود. این تیمار توسط شرکت مازونیت ابداع شد، بدین ترتیب که که روغن را جهت بهبود خواص تخته فیبر، به داخل آن تزریق کردند. این روغنها به روغن خشک شونده(oil drying) شهرت داشته و به علت داشتن خاصیت اکسیداتیو خودکار، بدون هیچگونه اصلاح و یا اضافه کردن ماده شیمیایی، با اکسیژن هوا واکنش داده و سخت میشوند( تریو و همکاران[۳]، ۲۰۰۱ ).

توانایی سخت شدن در این روغنها ناشی از وجود اسیدهای چرب اشباع نشده است.این اسیدها که شامل لینولئیک، لینولینیک، اولئیک، اروسیک، راکیورپیک، و ایگزاپنتان اسید بوده که مطایق شکل ۱-۱ به علت داشتن پیوندهای دوگانه کربن توانایی واکنش با اکسیژن هوا را داشته و طی یک واکنش پلیمرزاسیون و به دنبال آن اکسیداسیون، ملکول اکسیژن به زنجیره هیدروکربن وارد شده و با ایجاد پیوند عرضی، روغن به صورت یک لایه نازک تشکیل فیلم میدهد(پوت[۴]،۲۰۰۱).

شکل ‏۳‑۱: واکنش اسید چرب اشباع نشده با اکسیژن

تیمار روغن به چند روش بر روی تخته فیبر اعمال میگردد: استفاده از رلهای تماس مستقیم، اسپری روغن بر روی تخته و یا اضافه کردن روغن به الیاف در مراحل اولیه تولید و…(ساچلند و وودسون[۵]،۱۹۸۷). در این تحقیق روش غوطهوری در روغن و همچنین روش اشباع تحت خلا(روشی که جهت تیمار چوب آلات بکار گرفته میشود) مورد بررسی قرار میگیرد.

 

 

تخته فیبر سخت

افزایش روز افزون تقاضا برای مصرف انواع مصنوعات چوبی که با رشد سریع جمعیت ، تغییر الگوی مصرف و گسترش شهر نشینی همراه می باشد ، تولید انواع اوراق فشرده چوبی از جمله تخته فیبر و MDF را بعنوان ماده اولیه اصلی تولید این مصنوعات ، اجتناب ناپذیر می نماید . از طرفی دیگر در کشور ایران بدلیل کمبود چوب آلات جنگلی و محدودیت سطح جنگلها و ضرورت حفاظت از آنها و بالاخره استفاده بهینه از مقطوعات چوبی (حتی کم ارزشترین آنها یعنی چوب آلات هیزمی)، تولید محصولاتی با ارزش افزوده بیشتر همانند اوراق فشرده چوبی امری الزامی است .تخته فیبر یکی از انواع اوراق فشرده چوبی است که در ساخت آنها از چوب(هیزم و کاتین )یا سایر مواد لیگنوسلولزی (از قبیل کاه ، کلش و باگاس )به نحو مطلوبی استفاده می گردد و در فرایند تولید ، این مواد ابتدا به شکل الیاف در آمده و سپس به کمک چسب به هم متصل می شود . این محصول با دو فرایند اصلی خشک و تر تولید می گردد در فرایند تر ساخت فیبرها مستلزم صرف انرژی و آب است، به طوری که آب نقش انتقال دهنده و وسیلهای برای توزیع الیاف میباشد.که این موضوع ایجاد اتصالات طبیعی و کاهش ویا حذف مصرف رزین و سایر عوامل اتصالدهنده میگردد. ولی در فرایند خشک هوا نقش انتقال دهنده و توزیع مواد را بر عهده داشته و برای برقراری اتصال بین مواد از چسب و فشار مکانیکی استفاده میشود.

این محصول بر اساس دانسیته به سه گروه اصلی شامل تخته فیبر عایق با دانسیته ۳۵۰ تا ۵۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب، تخته فیبر با دانسیته متوسط با دانسیته۵۰۰ تا۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب بوده و بالاخره تخته فیبر سخت با دانسیته ۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب تقسیم می شوند .تخته فیبر سخت چه از نوع ساده و چه در حالت روکش شده فراورده مناسب با ویژگیهای مثبت است. سطح آن صاف وسخت بوده و بازار خوبی دارد. نوع روکوب ان به علت دوام و کیفیت پرداخت، موفقیت تجاری چشمگیری کسب کرده است. تخته فیبر سخت معمولا در کارخانه پرداخت می شود و به بازار میرود. فقط مقدار کمی بدون پرداخت به بازار عرضه می گردد و معمولا برای هر کاربردی محصول خاصی مورد نظر است.  کاربرد های مختلف از جمله کف کشوها، پشت کابینت ها ، رویه درب ها و دیوارکوب ها ، پوشش های سقف ، غرفه های نمایشگاهی ، صنایع اتومبیل سازی ، رویه لاستیک زاپاس ، پشت صندلی ، تولید تخته های انحنا دار و غیره دارد.

 

 

روغن سویا

روغنها و چربیها از منابع مختلف گیاهی و حیوانی تهیه میشوند که هر یک دارای ویژگیهای مختلف متابولیکی فیزیکی و شیمیایی هستند. ساختار اصلی روغنها و چربیها، تری آسیل گلیسرول بوده که خواص فیزیکی آن از جمله نقطه ذوب، پلاستیسیته، اشکال کریستالی و غیره بستگی به طول زنجیر اسیدهای چرب، درجه غیراشباعی،محل پیوندهای دوگانه، نوع و طرز قرار گرفتن اسیدهای چرب موجود در مولکول تریگلیسرید هستند(زمردی و همکاران،۱۳۸۳).

سویا گیاهی است علفی ، یکساله و از خانواده Papilonaceae که ساقه های آن پوشیده از تارهای سفید و ارتفاع آن معمولاً ۴۰ الی ۸۰ سانتیمتر است و گاهاً به بیش از یک متر نیز می رسد، برگهای آن نیز متناوب و مرکب از سه برگچه و گل های آن به رنگ تقریباً سفید یا سفید مایل به بنفش می باشد، قسمت مورد استفاده سویا عمدتاً دانه های روغن دار این گیاه است که مقام نخست را در تامین روغن گیاهی در جهان داراست. امروزه سویا به عنوان یک کالای استراژیک نه تنها پاسخگوی مصارف غذایی متنوعاند، بلکه مصارف صنعتی فراوان نیز یافته است. صنایع مربوط به غذاهای حاوی پروتئین سویا در سالهای گذشته در دنیا رشد قابل توجهای داشته است(مختارپور،۱۳۸۳).

لوبیای روغنی سویا از دانه های مهم روغنی به شمار می رود و بر اساس بسیاری از مدارک و شواهد ۲۸۰۰ سال قبل از میلاد در چین کشت می شده و به عنوان گیاهی مقدس مطرح بوده است و حال حاضر نیز بالاترین میزان تولید در جهان را به خود اخصاص داده است. در سال ۲۰۰۸ میزان تولید سویا ۲۴۰۸۷۰۰۰۰ تن و میزان تولید روغن حاصل از آن ۳۸۷۹۰۰۰۰ تن بود. در سال ۲۰۰۸ تولید روغن سویا بعد از روغن پالم در مقام دوم جهان قرار داشت. در ایران بالاترین سطح زیر کشت مربوط به استان گلستان و حدود ۵۵۰۰ هکتار در سال ۸۷ میباشد. دانه سویا حاوی پروتئین ، چربی ، هیدرات کربن و عناصر معدنی است. پروتئین و چربی (لیپید) قسمت اعظم ارزش سویا را شامل شده و در حدود ۶۰ درصد ترکیبات دانه را تشکیل می دهند.میزان ترکیبات دانه سویا به شدت تحت تأثیر شرایط آب و هوایی و رقم آن قرار دارد. سویا حاوی ۲۱-۱۸ درصد روغن، ۴۲-۳۸ درصد پروتئین، ۱۵ درصد قند نامحلول، ۱۵ درصد قند محلول و ۱۴ درصد رطوبت خاکستر و غیره میباشد(میرزایی،۱۳۸۳).

این روغن به طور عمده حاوی اسیدهای چرب غیراشباع است. در جدول زیر ترکیب اسیدهای چرب این روغن ذکر شده است:

جدول ‏۳‑۱: مشخصات روغن سویا

میزان(%) اسید چرب
۷ تا ۱۴ پالمتیک اسید
۳ تا ۶ استئاریک اسید
۱۸ تا۲۶ اولئیک اسید
۵۰ تا ۵۷ لینولییک اسید
۶ تا ۹ لینولنیک اسید

به طورکلی روغنهای گیاهی که حاوی درصد بالایی لینولئیک و اسید لینولنیک که اسیدهای چرب غیر اشباع هستند، را میتوان به عنوان روعن خشک شونده نام برد. روغن سویا، روغن نیمه خشک شونده است و بسیار کندتر از روغنهای خشک شونده مانند برزک خشک میشوند ولی فیلم با وامتر و با ثبات بیشتری تشکیل میدهد(پوت[۶]،۲۰۰۱ )

فصل دوم

سابقه تحقیق

۲- سابقه تحقیق

کاودر و همکاران(۲۰۱۰)، به بررسی ویژگیهای تخته فیبر دانسیته متوسط با بخار روغن آفتابگردان پرداختند. این تیمار در دمای ۲۲۰ درجه سانتیگراد و در بازده زمانی ۱۰ و ۲۰ دقیقه انجام پذیرفت. نتایج حاکی از کاهش واکشیدگی ضخامت، جذب آب و همچنین مقاومت خمشی با افزایش زمان تیمار بود.

ساچلند و وودسون(۱۹۸۷)، غوطهوری تخته فیبر داغ را در روغنهای گیاهی و تیمار حرارتی پس از آن را عاملی برای کاهش واکشیدگی ضخامت و افزایش ثبات ابعاد دانستند.

اسدی خرم آیادی(۱۳۹۱)، با بررسی اثر تیمار روغن سویا بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی چوب راش نشان داد که با افزایش زمان تیمار خواص مکانیکی افزایش و جذب رطوبت کاهش مییابد.

چهره و همکاران(۱۳۹۱)، به بررسی ثبات ابعادی گونه صنوبر تیمار شده با روغن کلزا در دمای ۲۲۰،۱۸۰و۲۲۰ درجه سانتیگراد در مدت ۲ و ۴ ساعت پرداختند. نتایج این بررسی حاکی از کاهش میزان جذب آب نسبت به نمونه های شاهد بود.

وانگ و کوپر(۲۰۰۵) اثر انواع روغن، دما و مدت زمان تیمار را بر روی چوب نوئل سفید مورد بررسی قرار دادند و متذکر شدند که با افزایش دمای تیمار و زمان آن، ویژگیهای رطوبتی چوب بیشتر تحت تاثیر قرار گرفته و نتایج بهتری حاصل میگردد.

تنعمی و همکاران(۱۳۹۱) اثر تیمار روغن گرمایی را بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی چوب راش را مورد بررسی قرار دادند. در این پژوهش که در دماهای ۲۰۰، ۲۳۰ و ۲۶۰ درجه سانتیگراد به مدت

۳۰دقیقه در روغن آفتابگردان انجام شد، دریافتند که تیمار روغن گرمایی سبب کاهش معنیدار جذب آب و واکشیدگی ضخامت شده و همچنین با افزایش دمای تیمار ویژگیهای مکانیکی(خمش و ضربه) کاهش مییابد.

بزیار(۲۰۱۲) ویژگیهای فیزیکی چوب صنوبر تیمار شده با روغن برزک را مورد بررسی قرار داد. این تحقیق در سه دما ۱۹۰، ۲۰۵ و ۲۲۰ درجه سانتیگراد و دو زمان ۵/۴ و ۶ ساعت انجام شد. افزایش زمان تیمار در این بررسی اثر معناداری نداشته ولی اثر افزایش زمان دما بر ویژگیهای رطوبتی چوب صنوبر معنیدار بوده است.

عبده و همکاران(۱۳۸۶)به بررسی خواص فیزیکی و مکانیکی گونه نراد تیمار حرارتی شده در روغن سویا پرداختند. این تیمار در دماهای ۲۰۰ و ۲۳۰ درجه سانتیگراد و مدت زمان ۱، ۳ و ۵ ساعت انجام شد. نتایج حاکی از افزایش ثبات ابعاد و کاهش خواص مکانیکی با افزایش دما و زمان تیمار میباشد.

تجراسما و همکاران(۲۰۰۵) در تحقیقی به بررسی خواص مکانیکی و فیزیکی چوب کاج اسکاتلندی و صنوبر تیمار شده با روغن کلزا و برزک پرداختند. نتایج این تحقیق گویای بهبود MOE و خواص فیزیکی چوب تیمار شده با روغن و کاهش MOR بود.

مانول و مناکدا(۲۰۰۸) اثر تیمار روغن داغ را بر خواص فیزیکی و مکانیکی چوب بامبو فیلیپینی را بررسی کردند. تیمار با دمای ۱۶۰ و ۲۰۰ درجه سانتیگراد و مدت زمان ۲۰ و ۱۲۰ دقیقه نشان میدهد که خواص جذب آب و واکشیدگی ضخامت بهبود یافته اما مدول الاستیسیته و مدول گسیختگی کاهش مییابد.

دوبی(۲۰۱۰) گونهی کاج را در روغن برزک با دماهای بین ۲۲۰-۱۶۰ درجه سانتیگراد تیمار کرده و شاهد کاهش خواص مکانیکی و بهبود ثبات ابعادی بوده است.

سلیم(۲۰۱۰) اثر تیمار حرارتی با روغن را بر خواص فیزیکی چوب بامبو در دو دوره زمانی ۳۰ و ۶۰ دقیقه و در سه دمای ۱۴۰، ۱۸۰ و ۲۳۰ درجه سانتیگراد بررسی کرد. نتایج حاکی از افزایش ثبات ابعادی و کاهش واکشیدگی حجمی با افزایش زمان تیمار بود.

بک و نمس(۲۰۱۲) به بررسی تیمار روغن داغ نمونه های چوب صنوبر در روغن آفتابگردان در دماهای ۱۶۰ و ۲۰۰ درجه سانتیگراد و ۳ بازده زمانی ۲، ۴ و ۶ ساعت پرداختند. نتایج کاهش مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته، مقاومت فشاری و مقاومت به ضربه افزایش دما و زمان تیمار و همچنین افزایش واکشیدگی حجمی را نشان میداد.

اویمی و همکاران(۲۰۰۸) به بررسی مقدار جذب روغن سویا، زاویه ترشوندگی، جذب آب و خواص تورم در نمونه های کاج و صنوبر که در دمای ۲۲۰ درجه سانتیگراد به مدت ۲ ساعت در روغن سویا تیمار شده بودندپرداختند. که نتایج حاکی از کاهش رفتار آبدوستی و افزایش تبات ابعادی بود.

پن و همکاران(۲۰۱۰) به بررسی مقاومت در برابر آب و برخی خواص مکانیکی تخته فیبر ساخته شده از کاه برنج که تحت تاثیر تیمار حرارتی قرار گرفته بود، پرداختند. این بررسی در ۴ دمای ۱۲۰، ۱۵۰، ۱۸۵ و ۲۱۰ درجه سانتیگراد و به مدت ۹۰ دقیقه صورت گرفت و مشخص شد که این تیمار واکشیدگی ضخامت را به طور قابل ملاحظهای کاهش داده و همچنین موجب کاهش چشمگیر برخی خواص مکانیکی با افزایش دما از ۱۲۰ به ۲۱۰ درجه سانتیگراد بود.

آیریلمیس و وینادی(۲۰۰۸) به بررسی تاثیر تیمار حرارتی بر خواص سطحی، زاویه تر شوندگی و چسبندگی داخلی MDF پرداختند. این تیمار در سه دمای ۱۷۵، ۲۰۰ و ۲۲۵ درجه سانتیگراد و در دو بازده زمانی ۱۵ و ۳۰ دقیقه انجام شد. این پژوهش نشان داد با افزایش زمان و دمای تیمار، سطح تختهها نرمتر شده و زاویه ترشوندگی افزایش مییابد.

بونیگوت و همکاران(۲۰۱۱) بر روی ویژگیهای تخته فیبر دانسیته متوسط اصلاح شده با تیمار حرارتی کار کرده و تاثیر مثبت دمای تیمار را بر واکشیدگی ضخامت تخته فیبر گزارش دادند.

فصل سوم

مواد و روش‌ها

مواد و روش ها

 

مواد

موارد مورد استفاده در این تحقیق به شرح زیل میباشد:

 

 

روغن سویا

روغن خام استفاده شده در این تحقیق از کارخانه سویا بین گلستان واقع درکیلومتر ۷ جاده گنبد خریداری شده که ویژگیهای این روغن در جدول زیر ذکر شده است(فرهنگ مهر،۱۳۸۸):

جدول ‏۳‑۱: ویژگیهای روغن سویا

ردیف ویژگی میزان
۱ اسیدیته ۲
۲ گام ۱/۵-۲
۳ لرد ۱
۴ اسیدچرب ۸-۱/۵
۵ اسید چرب استئاریک ۵/۵-۲/۵
۶ اسید چرب پالمتیک ۸-۳/۵
۷ اسید چرب اولئیک ۲۶-۱۸
۸ اسید چرب لینولئیک ۵۷-۵۰
۹ اسیدچرب لینولنیک ۹/۵-۵/۵
۱۰ نقطه دود ۱۷۶

 

 

تخته فیبر سخت

تخته فیبر سخت خام با دانسیته ۸۵/۰ تولیدی شرکت تخته فیبر بابلسر از بازار تهیه گردید. این تخته به ابعاد مورد نظر برای نمونه های آزمون خواص مکانیکی(مقاومت به خمش،مقاومت به ضربه) و آزمونهای فیزیکی(جذب آب،واکشیدگی ضخامت) با ۶ تکرار برش داده و تهیه شد.

 

روش ها

تیمار روغن نمونه ها

این تیمار به دو روش اعمال گردید: ۱-غوطهوری در ظرف حاوی روغن تحت فشار اتمسفر ۲-سیلندر اشباع موجود در آزمایشگاه چوب

 

شکل ‏۳‑۱: الف) ظرف آلمینیومی(تیمار تحت فشار اتمسفر)، ب) سیلندر اشباع(تیمار تحت خلا)

۳-۲-۱-۱- غوطهوری در ظرف حاوی روغن(تیمار تحت فشار اتمسفر)

نمونه ها قبل از انجام تیمار توزین گشتن. تیمار روغن در دو دمای ۲۵(دمای محیط) و ۸۰ درجه سانتیگراد صورت پذیرفت. به منظور انجام تیمار، نمونه ها درون ظرف حاوی روغن سویا به مدت ۲ و ۴ ساعت غوطهور شدند. برای تیمار در دمای ۸۰ درجه سانتیگراد، ظرف حاوی روغن بر روی هیتر قرار گرفت و دمای روغن به وسیله سنسور دما تعیین و با کم وزیاد کردن درجه حرارت هیتر دما در محدوده ۸۰ درجه سانتیگراد کنترل شد.

۳-۲-۱-۲- سیلندر اشباع(تیمار تحت خلا)

همانند روش قبل ابتدا نمونه ها توزین و به همراه روغن درون سیلندر قرار داده میشوند. دمای سینلدر را با توجه به دمای تیمار مورد بررسی، تعیین کرده و در مرحله بعدی خلا به مدت زمان مشخص اعمال میگردد(با توجه به زمان تیمار مورد بررسی).

بعد از انجام تیمار، نمونه ها به مدت نیم ساعت به صورت عمودی در یک ظرف قرار میگیرند تا روغن اضافه از آنها خارج شده و به منظور محاسبه میزان روغن جذب شده، از طریق رابطه زیر برای بار دوم توزین میشوند: سپس جهت محافظت از سطح نمونه ها، آنها را درون فویل آلمینیومی پیچیده و به مدت ۳ ساعت درون آون با درجه حرارت ۱۷۵ درجه سانتیگراد قرار گرفتند و بعد از گذشت این مدت، از آون خارج و مجددا توزین میگردند. درصد افزایش وزن نمونه ها بعد از انجام تیمار، بر اساس فرمول ۳-۱ محاسبه گردید:

رابطه ‏۳‑۱:محاسبه درصد افزایش وزن نمونه ها

R = درصد افزایش وزن

W= وزن نمونه قبل تیمار

W= وزن نمونه بعد از حرارت دهی در دمای ۱۷۵ درجه سانتیگراد

فاکتورهای متغیر این تحقیق، روش تیمار روغن، دمای تیمار روغن و زمان و فاکتورهای ثابت نوع تخته،روغن، دمای آون و مدت زمان قرارگیری در آن بعد از انجام تیمار بوده است.

جدول ‏۳‑۲: شرایط متغیرهای روش، دما و زمان در تیمارهای مختلف

تیمار روش دما زمان
۱ غوطهوری(تحت فشار اتمسفر) ۲۵ ۲
۲ غوطهوری(تحت فشار اتمسفر) ۲۵ ۴
۳ غوطهوری(تحت فشار اتمسفر) ۸۰ ۲
۴ غوطهوری(تحت فشار اتمسفر) ۸۰ ۴
۵ سیلندر اشباع(تحت خلا) ۲۵ ۲
۶ سیلندر اشباع(تحت خلا) ۲۵ ۴
۷ سیلندر اشباع(تحت خلا) ۸۰ ۲
۸ سیلندر اشباع(تحت خلا) ۸۰ ۴

۳-۳- آزمون خواص فیزیکی

۳-۳-۱- آزمایش ثبات ابعادی

به منظور بررسی درصد افزایش واکشیدگی ضخامت و درصد افزایش وزن نمونه های تیمار شده با روغن بعد از ۲ و ۲۴ ساعت غوطهوری در آب، ، نمونه ها به مدت ۲۴ ساعت درون آون خشک و سپس ابعاد و وزن آنها به وسیله کولیس و ترازوی دیجیتال اندازه گیری و درون بشر قرار داده شدند و به آنها آب اضافه شد تا جایی که نمونه ها در آب غوطهور شوند و برای جلوگیری از شناور شدن وزنهای روی آن قرار داده شد.

درصد جذب آب نمونه ها بر اساس فرمول ۳-۲ محاسبه میشود:

رابطه ‏۳‑۲:محاسبه درصد جذب آب نمونه ها

WPG: درصد جذب آب

W1: وزن قبل غوطهوری در آب و W2: وزن بعد از غوطهوری در آب

و درصد تغییرات واکشیدگی ضخامت بر اساس رابطه زیر محاسبه شد:

T =

رابطه ‏۳‑۳ درصد تغییرات واکشیدگی ضخامت

T: درصد افزایش ضخامت

T1: ضخامت قبل از غوطهوری در آب

:T2ضخامت بعد از غوطهوری در آب

۳-۴- آزمونهای مکانیکی

آزمون مکانیکی بعد از متعادل سازی نمونه ها انجام پذیرفت.تست مقاومت به خمش با بهره گرفتن از دستگاه تست مکانیکی Schenck Trebelساخت آلمان، موجود در آزمایشگاه دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی گرگان و آزمون مقامت به ضربه با بهره گرفتن از دستگاه Izod Impact Tester ساخت آلمان، موجود در پردیس کشاورزی و منابع طبیعی کرج انجام گرفته است.

۳-۴-۱- آزمون مقاومت به خمش

برای تعیین مقاومت خمشی از استاندارد ASTM 1037 پیروی شد. ابعاد نمونه استاندارد در این آزمون ۳*۵۰*۱۲۰ میلیمتر و طول دهانه ۱۰۰ میلیمتر است و بار در وسط دهانه اعمال میشود.

شکل ‏۳‑۲: دستگاه اندازه گیری مقاومت به خمش

داده مربوط به بار حداکثر استخراج و با بهره گرفتن از رابطه مقاومت خمشی محاسبه شد:

MOR =

رابطه ‏۳‑۴: محاسبه مقاومت خمشی

که در آن

MOR: مدول گسیختگی : b عرض نمونه(میلی متر)

Pu: بار حداکثر(نیوتون) h: ارتفاع نمونه(میلیمتر)

L: طول دهانه(میلیمتر)

و با مشاهدات منحنی بار و تغییر مکان در ناحیه الاستیک و با بهره گرفتن از رابطه ‏۳‑۵: محاسبه مدول الاستیسیته خمشی مدول الاستیسیته خمشی محاسبه شد.

MOE =

رابطه ‏۳‑۵: محاسبه مدول الاستیسیته خمشی

Ppl: نیرو(نیوتون)

L: طول نمونه(میلیمتر)

b: پهنای نمونه(میلیمتر)

h: ضخامت نمونه(میلیمتر)

۳-۴-۲- آزمون مقاومت به ضربه

برای تعیین مقاومت به ضربه، نمونه هایی به ابعاد ۳*۱۰*۷۰ میلی متر به طور عمودی و در نتیجه اعمال ضربه به وسیله یک آونگ چکشی واقع در آزمایشگاه پردیس کشاورزی منابع طبیعی کرج مورد آزمون قرار گرفتند

در نتیجه برخورد چکش با نمونه، عقربه دیجیتال عددی را نشان داد این عدد میزان مقاومت به ضربه را به صورت کار انجام شده در واحد ژول بیان میکند.قابل ذکر است که این آزمون صرفا جهت مقایسه مقاومت نمونه ها در برابر ضربه انجام پذیرفت

شکل ‏۳‑۳: دستگاه اندازه گیری مقاومت به ضربه

۳-۵- طرح آماری

برای این تحقیق از آزمون فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی استفاده شد. تجزیه واریانس داده ها در قالب طرحهای چند عاملی به صورت اثرات فاکتورهای ثابت آنالیز شد و به وسیله نرمافزار Spss انجام پذیرفت.

فصل چهارم

نتایج

نتایج

۴-۱- بررسی درصد افزایش وزن نمونه های آزمونی

نتایج میانگین درصد افزایش وزن نمونه های آزمونی طی ۸ تیمار انجام شده در جدول ۴-۱ آورده شده است.

جدول ۴-۱: درصد افزایش وزن نمونه های آزمونی

تیمار میانگین درصد افزایش وزن انحراف معیار ضریب تغییرات
۱ ۴۵/۱۲ ۳۱/۴ ۶/۳۴
۲ ۴۵/۲۷ ۳۳/۸ ۴/۳۰
۳ ۶۹/۲۷ ۱۴/۵ ۵/۱۸
۴ ۵۲/۴۵ ۱۵/۹ ۱/۲۰
۵ ۵۷/۴۳ ۵۰/۸ ۵/۱۹
۶ ۶۸/۵۷ ۰۴/۱۱ ۱/۱۹
۷ ۲۲/۵۹ ۴۶/۴ ۵/۷
۸ ۶۳/۸۳ ۵۷/۱۳ ۸/۱۶

بر اساس جدول ۴-۱ نمونه های تیمار شده تحت خلا به علت وجود فشار منفی،میزان روغن بیشتری جذب کرده و همچنین نتایج گویای تاثیر گذار بودن اثر افزایش دما و زمان تیمار بر این موضوع بوده است. در شکل ۴-۱ درصد افزایش وزن نمونه های آزمونی در تیمارهای انجام شده مشخص شده است.

تیمار۱ تیمار۲ تیمار۳ تیمار۴ تیمار۵ تیمار۶ تیمار۷ تیمار۸

شکل ۴-۱: درصد افزایش وزن نمونه های آزمونی تیمارهای انجام شده

۴-۲-اثر روش تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی نمونه های آزمونی

نتایج میانگین خواص بررسی شده نمونه های آزمونی در جدول ۴-۲ آورده شده است.

جدول ۴-۲: میانگین نتایج اثر روش تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی نمونه های آزمونی

روش تیمار جذب آب واکشیدگی ضخامت مدول الاستیسیته مقاومت خمشی مقاومت به ضربه
رویال ۶۸/۲۸ ۸۱/۶ ۹۱/۱۲۸۰۶ ۵۱/۴۸ ۱۹/۰
غوطهوری ۵۲/۴۸ ۸۳/۱۲ ۸۵/۱۳۹۰۱ ۷۸/۵۰ ۲/۰
شاهد ۷۴/۷۵ ۲۲/۱۸ ۷۳/۱۶۸۱۵ ۰۷/۵۷ ۲۲/۰

نتایج تجزیه واریانس اثر روش تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی چندسازه ساخته شده در جدول ۴-۳ آورده شده است.

جدول ۴-۳ : نتایج تجزیه واریانس اثر روش تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی نمونه های آزمونی

اثر روش اشباع بر درجه آزادی مجموع مربعات مقدار F معنی داری
۰۰/۰** ۳۹/۳۰ ۸۹۲۸/۱ ۱ مدول الاستیسیته
۰۴۵/۰ * ۴۶/۱ ۴۵/۴۲ ۱ مقاومت خمشی
۰۳۵/۰* ۷۴/۴ ۰۰۴/۰ ۱ مقاومت به ضربه
۰۰/۰** ۰۸/۱۱۶ ۲۹/۹۱۱۲ ۱ جذب آب
۰۰/۰** ۹۱/۱۵۸ ۱۵/۴۸۹ ۱ واکشیدگی ضخامت
**سطح ۱ درصد معنیدار، * در سطح ۵ درصد معنیدار، n.s عدم معنی داری

۴-۲-۱- خواص فیزیکی

۴-۲-۱-۱- جذب آب

براساس جدول ۴-۳ اثر نوع تیمار بر جذب آب نمونه های تخته فیبر سخت با اعتماد ۹۹ درصد اثر معنی دار دارد. در شکل ۴-۲ چگونگی این اثر بعد از ۲ ساعت غوطه وری در آب نشان داده شده است. همانطور که در این شکل مشاهده می گردد جذب آب در نمونه های شاهد ۷۵/۷۴ درصد، نمونه های تیمار شده با روش اشباع تحت خلا ۶۸/۲۸ درصد و نمونه های تیمارشده به روش غوطه وری ۵۲/۴۸ درصد می باشد. این نتایج اعلام می کند که با تیمار نمونه ها با روش اشباع تحت خلا جذب به میزان ۴۶ درصد و با روش غوطه وری به میزان ۲۳/۲۶ درصد کاهش یافته است.

مقدار استاندارد جذب آب تعریف شده در استاندارد ایران ۷۴۱۶

شکل ۴-۲: اثر روش تیمار بر روی میزان جذب آب بعد از ۲ ساعت

۴-۲-۱-۲- واکشیدگی ضخامت

اثر روش تیمار بر واکشیدگی ضخامت در جدول ۴-۳ ارائه شده است که اختلاف آنها از نظر آماری معنی دار است .در شکل ۴-۳ اثر روش تیمار روی واکشیدگی ضخامت دیده میشود. همانطور که ملاحظه می گردد واکشیدگش ضخامت بعد از دوساعت غوطه وری در نمونه های شاهد ۲۲/۱۸ درصد، در نمونه های تیمار شده به روش اشباع تحت خلا ۸۱/۶ درصد و در نمونه های تیمار شده به روش غوطه وری ۸۳/۱۲ درصد است. این نتایج اعلام می کند که با تیمار نمونه ها با روش اشباع تحت خلا، واکشیدگی ضخامت را به میزان ۴۱/۱۱ درصد و با روش غوطه وری به میزان ۳۹/۵ درصد کاهش یافته است.

مقدار استاندارد واکشیدگی ضخامت، تعریف شده در استاندارد ایران ۷۴۱۶

شکل ۴-۳: اثر روش تیمار بر روی میزان واکشیدگی ضخامت

۴-۲-۲- ویژگی های مکانیکی

۴-۲-۲-۱- مدول الاستیسیته

براساس جدول ۴-۳ اثر روش تیمار بر مدول الاستیسیته نمونه های آزمونی معنی دار است . این اثر در شکل ۴-۴ مشخص شده است . نمونه های تیمار شده به روش اشباع و غوطه وری مدول الاستیسیته کمتری در مقایسه با نمونه ها ی شاهد دارند. مدول الاستیسیته در نمونه های شاهد ۷۳/۱۶۸۱۵ مگاپاسکال ، در نمونه های تیمار شده به روش غوطه وری ۸۵/۱۳۹۰۱ مگاپاسکال ودر نمونه های تیمار شده به روش اشباع تحت خلا ۹۱/۱۲۸۰۶ مگاپاسکال است (کمترین میزان).

شکل ۴-۴٫ اثر روش تیمار بر مدول الاستیسیته نمونه های آزمونی

۴-۲-۲-۲- مقاومت خمشی

با توجه به نتایج تجزیه واریانس اثر روش تیمار بر مقاومت خمشی نمونه ها در جدول۴-۳، اثر روش تیمار بر مقاومت خمشی از نظر آماری معنیدار است. همانگونه که در شکل ۴-۵ مشاهده میشود. نمونه های تیمار شده با روش اشباع تحت خلا با مقاومت ۵۱/۴۸ مگاپاسکال(کمترین)، نمونه های تیمار شده به روش غوطهوری ۸۷/۵۰ مگاپاسکال و نمونه های شاهد با مقاومت ۰۷/۵۷ مگاپاسکال بیشترین مقاومت را داشتند.

مقدار استاندارد مقاومت خمشی، تعریف شده در استاندارد ایران ۷۴۱۶

شکل۴-۵: اثر روش تیمار بر مقاومت خمشی نمونه های آزمونی

۴-۲-۲-۳- مقاومت به ضربه

جدول ۴-۳ نتایج حاصل از آزمون تجزیه واریانس اثر روش تیمار بر روی مقاومت به ضربه نمونه ها را نشان میدهد. با توجه به این جدول اثر روش تیمار بر روی مقاومت به ضربه معنیدار میباشد. همانگونه که در شکل ۴-۶ مشاهده می شود نمونه های شاهد با مقاومت به ضربه ۲۲/۰ ژول، بیشترین مقدار و نمونه های تیمار شده به روش اشباع تحت خلا با مقاومت ۱۹/۰ ژول، کمترین مقدار را دارا میباشند.

مقدار استاندارد مقاومت به ضربه تعریف شده در استاندارد ایران ۷۴۱۶

شکل ۴-۶: اثر روش تیمار بر مقاومت به ضربه نمونه های آزمونی

۴-۳- اثر دمای تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی نمونه های آزمونی

نتایج میانگین خواص بررسی شده نمونه های آزمونی در جدول ۴-۴ آورده شده است.

جدول ۴-۴ :میانگین نتایج اثر دمای تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی نمونه های آزمونی

روش تیمار جذب آب واکشیدگی ضخامت مدول الاستیسیته مقاومت خمشی مقاومت به ضربه
رویال ۹۶/۲۷ ۱۲/۸ ۳۸/۱۳۳۴۵ ۱۲/۴۹ ۱۹/۰
غوطهوری ۸۸/۵۳ ۳۱/۱۲ ۵۳/۱۳۶۸۲ ۹۸/۴۹ ۲۱/۰
شاهد ۱۸/۶۸ ۱۴/۱۸ ۲۶/۱۶۲۷۷ ۰۶/۵۷ ۲۲/۰

همانگونه که مشاهده میشود، نتایج تجزیه واریانس اثر دمای تیمار بر ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی چندسازه ساخته شده در جدول ۴-۵ آورده شده است.

جدول ‏۳‑۵: نتایج تجزیه واریانس متغیرهای مختلف بر روی جذب آب نمونه های آزمونی

اثردمای تیمار بر درجه آزادی مجموع مربعات مقدار F معنی داری
۰۰/۰* ۲۶/۱۶ ۸۰۳۲/۱ ۱ مدول الاستیسیته
۰۱۲/۰** ۱۸/۰ ۲۴/۵ ۱ مقاومت خمشی
۰۴/۰* ۶۸/۰ ۰۰۱/۰ ۱ مقاومت به ضربه
۰۰/۰** ۷۷/۳۱ ۲۷/۲۴۹۴ ۱ جذب آب
۰۰/۰ ** ۳۹/۵۵ ۵۰/۱۷۰ ۱ واکشیدگی ضخامتی

** در سطح ۱ درصد معنیدار، * در سطح ۵ درصد معنیدار، n.s عدم معنی دار

۴-۳-۱- خواص فیزیکی

۴-۳-۱-۱- جذب آب