بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسي امکان ساخت تخته تراشه جهت دار (OSB) از ضايعات حاصله از کناره بري روکش راش در کارخانجات روکش و تخته لايه سازي
چکيده
تعداد ١٨ تخته تراشه جهت دار (OSB) با ضخامت ١٥ ميليمتر و وزن مخصوص ٠.٦٥ گرم برسانتيمترمکعب از تراشه هاي چوبي راش به ابعاد ٠.٦ × ٢ × ١٢ سانتي متر حاصله از ضايعات کارخانه ي روکش و تخته لايه سازي، با وضعيت استقرار تراشه ها در لاية مياني به دو حالت موازي و عمود بر لايه ي سطحي (٩ تخته براي هر يک از دو حالت ) و ٦% چسب فنل فرمالدئيد با فشار ٣٠ کيلوگرم بر سانتيمترمربع پرس به مدت ١٢ دقيقه ساخته شد و از هر يک از دو وضعيت استقرار تراشه ها، سه تخته در هر يک از سه شرايط رطوبت نسبي ٦٥%، ٨٠% و ٩٥% و دماي ثابت ٢٠ درجه ي سانتيگراد قرار داده شد، تا پس از رسيدن رطوبت تخته ها به تعادل با محيط ، مقاومت خمشي آنها طبق استاندارد ٦٨٧٦٣-DIN تعيين گردد.
آزمون تجزيه واريانس در سطح اطمينان ٩٥% نشان داد، اثر جهت قرار گرفتن لايه ها در لاية مياني بر مقاومت خمشي تخته تراشه ها معني دار است و مقاومت خمشي تخته ها در شرايطي که تراشه ها در جهت موازي با سطح تخته قرار مي گيرند، تا (Kg/cm٢) ٤٢١/٢ افزايش مي يابد. همچنين ، اثر رطوبت نسبي محيط بر مقاومت خمشي تخته ها نيز معني دار است و با افزايش رطوبت نسبي محيط ، مقاومت خمشي تخته ها از (Kg/cm٢) ٣٧٢/٨٤ در رطوبت نسبي ٦٥% به (Kg/cm٢) ٣٢١/١٥ در رطوبت نسبي ٩٥% کاهش مي يابد.
کلمات کليدي : تخته تراشه جهت دار، مقاومت خمشي ، راش، ضايعات روکش
١
١- مقدمه
با توجه به کاهش روزافزون سطح جنگل هاي جهان بخصوص در کشورهاي توسعه نيافته ، تأمين مواد اولية صنايع مختلف سلولزي از منابع غير جنگلي و بازيافتي در سال هاي اخير، مورد توجه قرار گرفته است .
ضايعات صنعت روکش و تخته لايه بسته به نوع و کيفيت ماشين آلات ٥٠-٣٠% برآورد شده است و در کشور ما با توجه به فرسودگي ماشين هاي صنعتي و به روز نشدن تکنولوژي توليد، ميزان ضايعات از رقم فوق بيشتر نيز مي باشد. عدم توجه به ضايعات حاصل در صنعت چوب کشور، نه تنها مشکلات زيست محيطي و آلوده شدن محيط صنعتي را پديد مي آورد، بلکه مقادير زيادي از منابع سلولزي را نيز از دسترس خارج مي گرداند. خوشبختانه سياست گذاري هاي اخير سازمان هاي تأمين کننده مواد اوليه صنايع چوب ، زمينة بازيافت ضايعات سلولزي را در بخش هاي مختلف فراهم آورده است .
تخته تراشه جهت دار١، براي اولين بار، در سال ١٩٤٥ به وسيله ي دکترکلارک٢ ساخته شد، اما اولين خط توليد پانل هـاي صـنعتي آن، در سال ١٩٨٢ و در کارخانه پليکان ٣ کشور کانادا افتتاح شد. تخته تراشه جهت دار، از جمله فرآورده هاي مرکب چوبي مهندسي شده است ، که طي فرآيندي ، رشته هاي باريک چوبي تحت فشار و با شرايط دمايي معين به کمک رزين مقاوم به آب به يکديگر متصل مـي شوند. رشته هاي چوبي ، به طور معمول، از چوب هاي با ارزش اقتصادي کم ، پشت لاي حاصل از کارخانه هاي چـوب بـري، چـوب هـاي هيزمي ، ضايعات کارخانجات روکش و تخته لايه ، مغزي باقيمانده از فرآيند لايه گيري و مازاد مقطوعات حاصل ازُ تنُک کردن جنگـل هـا تهيه مي شود. وضعيت توليد صنايع روکش گيري و تخته لايه سازي و نيز مصرف اسمي سالانه آنها در ايران در جدول ١ نشان داده شده است (آمار سازمان مديريت و برنامه ريزي ١٣٨٧).
خواص مقاومتي تخته تراشه جهت دار به گونه ي چوب مصرفي ، مقدار و نوع رزين ، تعداد لايه ها، وزن مخصوص تخته ، و نحوه استقرار و جهت ذرات در لايه هاي مختلف بستگي دارد. با اين حال، مقاومت مکانيکي و سختي آن مشابه تخته لايه مي باشد و در عمل ، براي کارهايي که تحت بارهاي خمشي قرار دارند، همچون کف پوش اتومبيل ، بدنه کانتينر، پوشش خانه هاي متحرک و ساختمان هاي کشاورزي مثل سيلو و انبار مصرف مي شود، ولي در سال هاي اخير، مصرف آن به عنوان ماده اي ساختماني ، به ويژه به عنوان ديوارهاي داخلي وخارجي ، بام و کف ساختمان ها اهميت چشمگيري يافته است .
بدين ترتيب ، با توجه به بالا بودن ميزان ضايعات در کارخانجات توليد روکش و تخته لايه و عدم استفاده مناسب از اين ضايعات و نيز نظر به اين واقعيت که امکان توليد فرآورده هاي مرکب چوبي به شکل تخته تراشه جهت دار از اين ضايعات وجود دارد، اين تحقيـق ، بـا هدف يافتن راه حلي مناسب جهت استفادة صنعتي از ضايعات روکش در ساخت تخته تراشه جهت دار و با نگاهي به کـاربرد بيرونـي آن (استفاده در فضاي باز و ساختمان سازي ) صورت گرفته است .
7 ونگ ٤ (٧٥-١٩٧٤) نشان داد، بيشترين مدول گسيختگي ٥ و مدول الاستيسيته ٦ تخته تراشه هاي جهت دار ساخته شده از هملاک چيني و تروکودندورن ٨ تايواني ، در نمونه هايي است که تراشه هاي چوبي در راستاي موازي قرار داشتند و با افزايش درجه راستاي الياف،
اين مقادير کاهش مي يابند. همچنين ، تأثير زاويه استقرار تراشه ها بر سرعت امواج فرا صوت ٩ مشابه تأثير الياف بر سرعت صوت در چوب مي باشد.
کاشاني زاده، م. و دوست حسيني ، ک. (١٩٨٨) در بررسي خصوصيات پنل هاي ساختماني شامل تخته ويفر١٠، تخته تراشه جهت دار و تخته چند لايه ساخته شده از چوب دوگلاس ١١ نتيجه گرفت مقاوم ترين اتصال داخلي ١٢ مربوط به تخته تراشه هاي ساختماني مي باشد.
با اين وجود، از نظر مدول گسيختگي و مدول الاستيسيته ، تخته تراشه جهت دار و تخته ويفر خصوصيات مشابهي دارند و افزايش سطوح تماس خرده چوب ها موجب افزايش مقاومت خمشي تخته ها مي شوند.
جي . دي مک نات١٣ و همکاران (١٩٩١) اثر رطوبت کيک خرده چوب ( درسه سطح %٦، %١٢ و %١٨) و ميزان مصرف رزين اوره فرم آلدئيد (در دو سطح %٦ و %١٢) را بر واکشيدگي ضخامت تخته تراشه جهت دار مورد بررسي قرار دادند و مشخص شد با افزايش ميزان رطوبت به بالاترين سطح مورد آزمايش ، نرمي تراشه هاي چوب با افزايش رطوبت کيک خرده چوب افزايش مي يابد، در نتيجه ، چسبندگي داخلي تخته ها، افزايش و ميزان حداکثر فشار مورد نياز براي پرس تخته ها، کاهش مي يابد. همچنين ، حداکثر ميزان واکشيدگي ضخامت در تخته هايي مشاهده شد که مقدار رطوبت کيک کمتر و ميزان مصرف رزين پائين تر داشتند.
وو. کينگلين ١٤(١٩٩٦) اثر تغيير رطوبت را بر خميدگي پنج نوع تخته تراشه جهت دار تجاري مورد مطالعه قرار داد و نتيجه گرفت با افزايش رطوبت پنل ها از ٤% به ٢٤% مقادير مدول گسيختگي و مدول الاستيسيته کاهش مي يابد. بر همين اساس و در تحقيق ديگري (١٩٩٧)، وي تخته تراشه هاي جهت دار تجاري ساخته شده از دو گونة صنوبر١٥ و کاج جنوبي ١٦ را مورد مطالعه قرار داد و نشان داد با افزايش مقدار رطوبت تخته ها از ٤% تا ٢٤% مقادير مدول الاستيسيته و مدول گسيختگي کاهش مي يابد. پس از آن، وي تخته تراشه هاي جهت داري با استفاده از رزين فنل فرم آلدئيد و چوب صنوبر ساخت و نشان داد، افزايش رطوبت از ٤/٦% به ٥/٧% ، مدول گسيختگي و مدول الاسيتسيته را در جهت عمود و موازي سطح تخته کاهش مي دهد.
ژو، دي.١٧ (١٩٩٠) خواص فيزيکي و مکانيکي تخته تراشه جهت دار ساخته شده از صنوبر را مورد بررسي قرار داد و بدين منظور، از گونه هاي هيبريد صنوبر، با استفاده از چسب اوره فرم آلدئيد و در سه دانسيته مختلف ، تخته تراشه چوب با دو راستاي موازي و عمود بر سطح تخته ها ساخت و خواص آن ها با تخته تراشه هاي جهت دار ساخته شده بر همين اساس و بدون جهت دهي تراشه ها مقايسه گرديد. نتايج حاصله نشان داد، افزايش دانسيته اثر مثبتي بر مدول گسيختگي ، مدول الاسيتسيته ، چسبندگي داخلي و قدرت نگهداري ميخ و پيچ تخته ها دارد. همچنين ، بر اساس نتايج بدست آمده، مدول الاستيسيته و مدول گسيختگي تخته هاي ساخته شده با جهت موازي تراشه ها در حدود ٥٠ - ٤٠% نسبت به تخته هاي بدون جهت ، افزايش نشان مي دهد. از سويي ديگر، مقادير مدول الاسيتسيته و مدول گسيختگي تخته هاي ساخته شده با راستاي موازي تراشه ها، در حدود دو تا سه برابر تخته هاي ساخته شده با راستاي عمود تراشه ها مي باشد.
ونگ و چِن ١٨(٢٠٠١)، با مطالعه بر تاثير زاويه استقرار تراشه ها بر مدول گسيختگي و مدول الاستيسيته تخته ها نشان دادند، بيشترين مقادير براي نمونه هايي با استقرار موازي تراشه ها (زاويه تراشه ها صفر درجه ) مي باشد و با افزايش زاويه راستاي تراشه ها، اين مقادير به سرعت کاهش مي يابند، به نحوي که ، کمترين مقادير در نمونه هايي با راستاي تراشه هاي عمود بر هم (٩٠ درجه ) مشاهده مي شود.
٢- مواد و روش ها
به منظور بررسي امکان ساخت تخته تراشه جهت دار، از ضايعات حاصل از بخش لوله بري کارخانه روکش و تخته لايه سازي شهرک صنعتي آق قلا، به دليل نزديکي ضخامت ضايعات روکش به مواد اولية مورد مصرف در صنايع تخته تراشه جهت دار، مواد اوليه مورد نياز تهيه شد. پس از تبديل روکش هاي ضايعاتي حاصل از گرده بينه هاي راش ١٩ به تراشه هايي به ابعاد ٠.٦ × ٢ × ١٢ سانتي متر با استفاده از گيوتين دستي ، به منظور دست يابي به رطوبت يکسان (٧%)، تراشه هاي چوبي در يک خشک کن آزمايشگاهي به دماي ٢ ± ١٠٠ درجه سانتي گراد خشک و سپس در کيسه هاي پلاستيکي مقاوم و غير قابل نفوذ بسته بندي شدند.
سپس ، به منظور چسب زني تراشه هاي چوبي تا سطح ٦%، از طريق يک دستگاه چسب زن استوانه اي آزمايشگاهي به قطر يک متر و با سرعت ٢٠ دور بر دقيقه ، محلول چسب آماده شده به وسيلة يک پيستوله و به کمک هواي فشرده ٥ آتمسفر، بر روي تراشه هاي چوبي اسپري شد و جهت آغشته سازي بيشتر، تراشه هاي چوبي ، به مدت ٥ دقيقه ، در استوانه چسب زن با حرکت چرخشي باقي ماندند. از آنجايي که ميزان رطوبت در لايه هاي سطحي متفاوت از رطوبت لايه هاي مياني بود، بنابراين ، براي رساندن رطوبت تراشه هاي چوبي مورد استفاده براي لايه هاي سطحي کيک به مقدار مورد نظر (١٢%)، مقداري آب پيش از شروع چسب زني بر روي تراشه هاي چوبي مربوط اسپري شد. پس از پايان فرآيند چسب زني و پيش از تشکيل کيک، يک نمونه رطوبتي ، جهت تعيين رطوبت کيک ، از هر يک از دو گروه تراشه ها (٧% و ١٢%) تهيه ، توزين و در آون خشک شد.
به منظور تشکيل کيک تخته تراشه جهت دار، از يک قالب چوبي به ابعاد ٤٢ × ٤٢ × ٢٥ سانتي متر استفاده شد. تراشه هاي چوبي چسبناک، با توجه به راستاي استقرار لايه ها، به دو صورت، در داخل قالب شکل دهي شدند. در حالت اول، کليه تراشه هاي چوبي ، به صورت کاملاً موازي يکديگر و در حالت دوم، تراشه هاي چوبي در لاية مياني به صورت عمود بر لايه هاي بالايي و پاييني ، چيدمان دستي شدند. براي جلوگيري از اختلاف ارتفاع ذرات خرده چوب در داخل قالب ، از پيش پرس، طي ٢ مرحله استفاده شد و پس از آن، با استفاده از پرس هيدروليکي حرارتي از نوع K٣٠٠١٦ OTT ، کيک تخته تراشه جهت دار، در فشار ثابت kg/cm٣٠٢ ، به مدت ٢٠ دقيقه ، تحت پرس گرم قرار گرفت .
بدين ترتيب ، تعداد ١٨ تخته به ضخامت ١٥ ميلي متر و وزن مخصوص ٠/٦٥ گرم برسانتي مترمکعب ، با توجيه تراشه ها در لايه مياني در دو راستاي موازي و عمود بر سطح تخته ها (٩ تخته براي هر يک از دو راستا) ساخته شد و سپس ، براساس دستورالعمل استاندارد
٦٨٧٦٣-DIN، نمونه هاي آزمون خمشي به ابعاد نهايي ١/٥ × ٥ × ٢٥ سانتي متر (اندازه اوليه پيش از تهيه نمونه هاي تعيين وزن مخصوص ١/٥ × ٥ × ٣٥ سانتي متر تهيه و به مدت ٣١ روز، در سه شرايط رطوبتي ٦٥% ، ٨٠% و ٩٥% با دماي ثابت ٢٥ درجه سانتيگراد قرار داده شدند، تا پس از رسيدن به تعادل رطوبتي ، مقاومت خمشي آن ها براساس استاندارد مذکور اندازه گيري شود.
به منظور تعيين وزن مخصوص و مقدار رطوبت نمونه ها، از هر نمونه خمشي ، دو نمونه به ابعاد ١/٥ × ٥ × ٥ سانتي متر و در مجموع
١٤٤ نمونه (٢٤ نمونه به ازاء هر تيمار) مطابق استاندارد ٢٥٣٦١-DIN تهيه و جهت تعيين وزن مخصوص با استفاده از رابطة ١، ابعاد نمونه ها با کوليس به دقت ٠/٠٢ ميليمتر و وزن نمونه ها با ترازوي آزمايشگاهي به دقت ٠/٠١ گرم اندازه گيري شد (جدول ٣) و سپس ، نمونه ها، درُ اون با دماي ٢ ± ١٠٣ درجه سانتي گراد قرار داده شدند تا پس از ٢٤ ساعت ، وزن خشک آنها اندازه گيري و مطابق رابطة ٢ تعيين رطوبت شوند (جدول ٤).
سپس ، با توجه به اهميت مدول گسيختگي (مقاومت خمشي ) در تعيين کيفيت اتصال و فشردگي لايه هاي سطحي ، به عنوان شاخصي جهت نشان دادن تحمل تخته در مقابل نيروهاي خمشي ، اندازه گيري مقاومت خمشي نمونه ها با استفاده از دستگاه آزمايش پگه ساخت
شرکت پيام گستر هوشمند در آزمايشگاه کنترل کيفيت کارخانه تخته فشرده شمال (نئوپان گنبد) با سرعت بارگذاري ٩ ميليمتر بر دقيقه انجام و با استفاده از رابطة ٣، مدول گسيختگي هر يک از نمونه ها محاسبه شد.
