بخشی از مقاله
چکیده:
مقاله حاضر، به مرور بخشی از مطالعات انجام شده در خصوص کاربردهای تابش اشعه گاما و ایکس در حوزه علوم و فناوری چوب و فرآوردههای چوبی میپردازد. معمولاً از اشعه گاما و ایکس برای استریل کردن و از بین بردن آفات چوب در مصنوعات قدیمی، آثار باستانی و سازهها، همچنین در فرایند ساخت چوب پلیمرها، تحلیل غیر مخرب دانسیته ، مقدار رطوبت وتغییر در چسبندگی چوب استفاده میشود. از آنجاکه تابش اشعه گاما و ایکس باعث تغییراتی در خواص مکانیکی و شیمیایی ماده چوبی میشود، درنتیجه تعیین دوز تابش در این قبیل کاربردها از اهمیت زیادی برخوردار است.
مقدمه
چوب یکی از قدیمیترین مواد مورد استفاده در سازههای مهندسی است. مادهای که برای ساختمانها، پلها، برجها و برای سازههای دیگری مورد استفاده قرار میگیرد. شهرت این ماده به این دلیل است که هزاران سال است مورد استفاده قرار می-گیرد. چوب ماده طبیعی آنیزوتروپ و غیر یکنواختی است. علاوه بر آن چوب در کنار خواص منحصر به فرد خود که نسبت به سایر مواد و مصالح ساختمانی همچون آهن، فولاد، آلمینیوم و پلاستیک دارد، دارای معایبی هم هست که استفاده از آن را با محدودیتهایی مواجه کرده است. هوازدگی، پوسیدگی قارچی، صدمه حشرات و عدم ثبات ابعادی را میتوان از جمله معایب چوب دانست. رشد شتابان جمعیت جهان و به تبع آن افزایش تقاضا برای مصرف چوب از یکسو، و محدودیت منابع جنگلی از سوی دیگر، لزوم استفاده بهینه از این ماده پربها را بیشتر کرده است
جهت بهینه سازی این مادهی ارزشمند انواع روشهای حفاظت و اصلاح چوب در سطح جهان گسترش یافته است که اهمیت آن در کشورهایی همچون کشور ما که با کمبود شدید چوب مواجه هستیم، دوچندان میشود. سالانه دهها ماده شیمیایی برای حفاظت چوب، تولید و به ثبت میرسند. اما مشکل بزرگ پیش روی محققان و صاحبان کارخانههای اشباع چوب در جهان مشکلات زیست محیطی استفاده از مواد حفاظتی بوده است. به طوری که طی بررسیهای فراوان مشخص شده است که انواعی از مواد حفاظتی حاوی مواد شیمیایی نظیر آرسنیک، روی، مس، کروم و یا موادی نظیر کرئوزوت که دارای پایه روغنی هستند، میتوانند جهت سلامت محیط زیست مساله ساز باشند.
وجود چنین مشکلاتی در استفاده از مواد حفاظتی سنتی چوب، باعث پیدایش راهکارهای نوینی در این زمینه شد. در این میان استفاده از انرژیهای نو نظیر انرژی هستهای رشد چشمگیری یافته است. این تحقیق به بررسی کاربردی این روش در صنایع چوب به عنوان روشی سریع و ایمن و با مخاطرات کمتر زیستی پرداخته و به بررسی معایب و محاسن این روش میپردازد.
-1 تغییرات خصوصیات چوب در اثر اشعه گاما
چوب به عنوان ماده طبیعی توسط حشرات، قارچها و باکتریها تجزیه میشود. اصولا تجزیه و تخریب مصنوعات چوب و یا اجزای چوبی قدیمی توسط ارگانیسمهای اجتناب ناپذیر است. چوبهای قدیمی و آثار باستانی چوبی، فوق العاده با ارزشند و بازسازی مناسب آنها از اهمیت ویژهای برخوردار است.
گام اول بازسازی، تشخیص و تعریف آفات و پوسیدگی است. بنابراین توجه به چوبخوارهای آثار باستانی و مصنوعات چوبی قدیمی ضروری است.
در کنار مقابله با چوبخوارها، استریل کردن چوب به منظور مقاومسازی آن و محصولات چوبی بر ضد ارگانیسمهای تخریب کننده چوب به کار گرفته میشود. برای هر دوی این اهداف شامل آزمونهای بازسازی و نیز پایدارسازی چوب، اشعه گاما به عنوان روش ضد عفونی مناسب مورد توجه قرار گرفته است.
-2 استفاده از اشعه گاما برای استریل کردن
اشعه گاما به دلیل داشتن انرژی اشعه الکترومگنتیک یونیزه، به راحتی در سراسر اشیای چوبی نفوذ میکند. این مسئله در رابطه با چوبخوارها آثار باستانی بسیار موثر است .[4-2] اما برای استریل کردن چوب مناسب نیست .[8-5] برخلاف اشعه الفا و بتا که فقط در لایههای نازک نفوذ میکند، اشعه گاما به طور کامل در اجزای چوبی نفوذ میکند . اشعه گاما بسیار پر انرژی است و ساختار مولکولها را تغییر داده و سلولهای زنده را تبدیل به مواد غیر قابل استفاده میکند و یا از بین میبرد.
-1-2 دوز موثر اشعه گاما برای استریل کردن چوب
از نظر - 1998 - Kunstadt حشرات در دامنه دوزی بین 0/7 kGy تا 1/3 نمیتوانند مقاومت کنند. در حالیکه برای حذف قارچها به طور معنی داری به دوزهای بالاتر نیاز است. Unger وهمکاران - 2001 - نشان دادند که دوز بین 0/25 kGy تا 3 برای از بین بردن آفات چوبی مناسب است که بسته به گونه چوبی و مراحل توسعه آن متغییر است .[4] برای از بین بردن قارچ-های مخرب چوب معمولا نیاز به دوزهای بالاتری است. بسته به نوع گونه قارچی دوزی بین 2 kGy تا 18 مورد استفاده قرار میگیرد. میسیلیوم قارچ Sevpula lacrymans را میتواند با دوز 3-2 kGy کشت. ولی در صورتی که دما تا 50 درجه سانتیگراد افزایش یابد، این دوز تا 0/5 kGy کاهش مییابد
Unger و همکاران - 2001 - به بررسی دامنه دوزهای مورد نیاز برای حذف باکتریها پرداختند که دامنه آن را 15-3 kGy تعیین کردند. Lester همکاران - 2000 - کاج رادیاتا - Pinus - radiate از سوزنیبرگان نیوزلند را بر ضد لارو سوسک استریل کرده و به این نتیجه رسیدند که دوزهایی بین 2/5 kGy تا 3/7 برای کنترل تخریب چوب توسط حشرات کافی است و مقدار رطوبت تعادل چوب در طی تشعشع نقش مهمی در کاهش دوز تعیین شده دارد
Magaudda و همکاران 10 kGy - 2001 - را به عنوان حداقل دوز مناسب برای استریل کردن چوب بر ضد حشرات تخریب کننده کاغذ واتمن پیشنهاد کردند Freitag .[12] و - 1998 - Morrell گزارش کردند دوز حدود 15 kGy اشعه گاما، برای مبارزه با آفات چوب - آفات متداول - کافی است. آنها همچنین اعلام کردند این دوزها برای حذف میکروارگانیسمهای چوبخوار در چوب بسیار بالاتر از دوزهای لازم برای استریل کردن سایر مواد است
Csupor و همکاران - 2000 - چوب پوسیده شده توسط قارچ چوبخوار را تحت تابشی از 2 kGy تا 1400 قرار دادند و نتیجه گرفتند که 12 kGy برای استریل کردن ایمن چوب بر علیه قارچها کافی است .[14] استاندارد اروپایی CEN - EN 113 - 1996 دوز مورد نظر برای استریلیزه کردن چوب در روشهای آزمون آزمایشگاهی را بین 25 kGy تا 50 اعلام کرده است.
زمان تیمار به انرژی منبع تابش بستگی دارد ودر صورتیکه چوب برای مدت زمان طولانیتری تحت تابش منبع ضعیفتر قرار گیرد و یا برای مدت کوتاهی تحت تابش منبع قویتر قرار گیرد [15 ,4]، تفاوت معنیداری در میزان استریل شدن بهدست نیامده است. مسئله مهم در این رابطه دوز جذب شده است - مقدار انرژی جذب شده در هر واحد جرمی - که توسط ماده تحت تابش جذب میشود. در مقابل برخی از محققان گزارش کردهاند که نسبت دوز و مجموع دوز تابش گاما هر دو اثرات مختلفی بر مقاومت خمشی برخی از اجزای شیمیایی چوبهای آزمایش شده دارند.
با بررسی کریستالیته پلیپروپیلن در حضور چوبی که تحت تابش اشعه گاما قرار گرفتهاست، نتیجه گرفت که تابش گاما به چوب ممکن است نقش مثبتی در تغییر ساختار میکروسکوپی ماتریس مجاور چوب بازی کند. همچنین اتمهای سطح نشان دادند که ویژگیهای شیمیایی لیگنوسلولزمیتواند بر کریستالیته پلیپروپیلن تاثیر بگذارد
-3 اشعه گاما در ساخت چوب پلیمرها
همراه با پیشرفت صنعت پلیمرهای مصنوعی، پلیمرها به صورت گستردهای برای اصلاح چوب مورد استفاده قرار میگیرد به طوری که چوب به وسیلهی مونومرها اشباع شده، سپس مونومر بکار رفته پلیمر شده و منجر به تولید فراورده مرکب می گردد.
