بخشی از مقاله
چكيده
در تحقيق حاضر تاثير دماي پرس بر ويژگيهاي كاربردي چوب افرا پلت مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد با افزايش دماي پرس، مقدار سختي در هر دو سطح عرضي و مماسي افزايش يافته است. هرچند افزايش سختي در سطح مماسي، در دو دماي ١٢٥ و ١٥٠ درجه سانتي گراد به لحاظ آماري، معنادار نبوده است اما دماي ١٧٥ درجه سانتي گراد به افزايش قابل ملاحظه سختي در سطح مماسي انجاميده است كه مقدار افزايش سختي در اين دما نسبت به نمونه شاهد ١١/١٠٠ درصد بوده است.
با افزايش دماي پرس تا ١٢٥ درجه سانتي گراد، مقدار مدول خمشي به ميزان معناداري - ٦٢ درصد - نسبت به نمونه فشرده نشده افزايش يافت. افزايش دما، بيشتر از ١٥٠ درجه سانتي گراد موجب تغيير معنادار مدول خمشي نگرديد. مقاومت خمشي چوب فشرده شده در دماي ١٢٥ درجه سانتي گراد به ميزان ١٠٠ درصد افزايش يافت. ولي افزايش دماي پرس در ١٥٠ و ١٧٠ نه تنها مقاومت خمشي را كاهش نداد بلكه به كاهش مقاومت نيز انجاميد. با افزايش دماي پرس ميزان جذب آب ٢ ساعته نمونههاي فشرده شده به ميزان معناداري كاهش يافت اما اختلاف معناداري بين جذب آب ٢٤ ساعته در سطوح مختلف دماي پرس مشاهده نگرديد.
مقايسه كارآيي آبگريزي نمونههاي فشرده شده در سطوح مختلف دماي پرس نشان داد هرچند در جذب آب كوتاه مدت - ٢ ساعت - با افزايش دماي پرس كارآيي آبگريزي افزايش يافته است، اما در جذب آب ٢٤ ساعته، افزايش دماي پرس تاثيري بر كارآيي آبگريزي نداشته است. مقدار واكشيدگي در جهت شعاعي، يعني در جهت فشردگي بسيار بالا بود كه علت اين امر را به بازگشت ضخامت در اثر جذب رطوبت نسبت داده شد. با افزايش دماي پرس مقدار كارآيي ضد واكشيدگي شعاعي كاهش يافت. علت اين امر به ايجاد تركهاي ريز در ديواره سلولي چوب در دماي بالاي پرس نسبت داده شد.
١. مقدمه
چوب در مقايسه با مصالح ساختماني ديگر، از خواص ويژهاي برخوردار است. چوب ظاهر زيبايي داشته و به دليل قابليت ماشينكاري خوب، بهراحتي به شكل مورد نظر در ميآيد. همچنين عليرغم دانسيته كم، از مقاومت مكانيكي نسبتا بالايي برخوردار است. به همين دليل به طور گسترده در مصارف متنوعي از قبيل مبلمان، اعضاي ساختماني، پانلهاي داخلي، كفپوش و غيره استفاده ميشود. البته چوب از ويژگيهاي نامطلوبي از قبيل ناپايداري ابعادي در اثر تغييرات رطوبت، تغيير رنگ و تخريب ناشي از تابش خورشيد، تخريب زيستي و غيره برخوردار است. خواص مكانيكي و فيزيكي چوب، متاثر از دانسيته آن است.
ميتوان با فشرده كردن چوب، حجم خلل و فرج آن را كاهش داده و دانسيته آن را افزايش داد. فرآيند فشرده سازي به چهار مرحله قابل تقسيم است. مرحله اول نرم كردن يا پلاستيكي كردن ديواره سلولي چوب در اثر حرارت دهي، مرحله دوم فشرده سازي در جهت عمود بر الياف، مرحله سوم خنك كردن و خشك كردن و مرحله چهارم بازگشت ضخامت يا تثبيت فشردهسازي است ]١.[ چنانچه چوب در دماي بالاتر از دماي انتقال شيشهاي فشرده شود، شكست در ديواره سلولي رخ نخواهد داد ]٢.[ يكي از مشكلات عمده فشرده سازي، بازگشت ضخامت در اثر جذب رطوبت است.
Kulticova - ١٩٩٩ - جوان چوب و بالغ چوب كاج جنوبي و صنوبر زرد را فشرده كرد و دريافت مقاومت كششي نهايي و مدول الاستيسيته بعد از فشرده سازي افزايش يافت ]٣O’Connor .[ - ٢٠٠٧ - چوب ٧ ساله صنوبر و افرا را فشرده كرد و دريافت دانسيته، MOE و MOR براي دو چوب صنوبر به ترتيب، ١٧٨، ٢٥٤ و ١٥٦ درصد و براي چوب افرا به ترتيب ١٦٨، ٢١٣ و ١٨٢ درصد افزايش يافته است. براي هر دو گونه افزايش MOR و MOE متناسب با افزايش دانسيته بوده است
مطابق اظهارات Blomberg و همكاران - ٢٠٠٥ - افزايش مقاومتهاي مكانيكي به ويژه مقاومتهاي فشاري عمود بر الياف، در مقايسه با افزايش دانسيته ناچيز بوده است. علت اين امر را ميتوان به تخريب ديواره سلولي متعاقب فشرده سازي نسبت داد ]٥.[ Ulker و همكاران - ٢٠١٢ - دريافتند افزايش دماي فشردهسازي به دليل تخريب شيميايي ديواره سلولي، به كاهش مقاومتهاي مكانيكي ميانجامد. اين محققان دماي بهينه پرس را كه موجب افزايش مقاومتهاي مكانيكي ميشود، ١٢٠ درجه سانتيگراد گزارش كردند
براي كاج اسكاتلندي و راش شرقي دريافتند سختي پس از فشرده سازي افزايش مييابد ]٧Rautkari .[ و همكاران - ٢٠١٣ - اظهار داشتند اصلاح گرمابي پس از فشرده سازي موجب كاهش سختي نمونههاي فشرده شده نميشود ]٨Inoue .[ و همكاران - ٢٠٠٨ - دريافتند با افزايش زمان و دماي بخارزني پيش از فشرده سازي ميتوان ميزان فشردگي را افزايش داد و افزايش دما و زملان پرس نيز به كاهش بازگشت ضخامت مي انجامد
در تحقيق حاضر فشرده سازي چوب مرطوب افرا - %٢٠ رطوبت - در سه سطح دماي پرس، ١٢٥، ١٥٠ و ١٧٥ درجه سانتي گراد، انجام گرديد. تاثير دماي پرس بر مقاومت خمشي، سختي و ويژگيهاي جذب آب مورد ارزيابي قرار گرفت.
٢. مواد و روشها
چوب افرا پلت از جنگلهاي شمال ايران تهيه شد و به ابعاد مورد نياز براي آزمونهاي سختي و خمشي - مطابق استاندارد ASTM - D143 و آزمون جذب آب - ASTM D570 - برش داده شد. علت انتخاب اين چوب، دانسيته نسبتا پايين آن - D=0.53 g/cm3 - است كه كاربرد آن را براي مصارفي كه نياز به تحمل بار است، محدود كرده است.
نمونههاي آزموني از قسمت برون چوب با رطوبت اوليه٢٠ درصد تهيه شدند و تحت پرس در سه سطح دماي ١٢٥، ١٥٠ و ١٧٥ درجه سانتي گراد به مدت ٥ دقيقه قرار گرفتند. پس از اتمام پرس گرم، نمونهها به مدت ٢٤ ساعت در معرض پرس سرد قرار گرفتند. شابلونهاي فلزي در چهار طرف صفحه پاييني پرس قرار داده شده تا درصد فشردگي ٢٥% حاصل شود. نمونهها پس از فشردهسازي در آون آزمايشگاهي در دماي ١٠٣ درجه سانتي گراد به مدت ٢٤ ساعت خشك شدند. آزمون سختي و آزمون خمشي روي نمونهها انجام گرديد.
براي انجام آزمون جذب آب، نمونه ها در آب مقطر به مدت ٢٤ ساعت قرار گرفتند. ميزان جذب آب و واكشيدگي در جهات طولي، شعاعي و مماسي، پس از ٢ و ٢٤ ساعت اندازه گيري گرديد. ميزان افزايش وزن ناشي از جذب آب با استفاده از ترازوي ديجيتال به دقت mm ٠٠١/٠ اندازه گيري گرديد. ميزان جذب آب مطابق رابطه ١ محاسبه گرديد.
كه Mo و Mt به ترتيب مقادير جرم خشك قبل از غوطه وري و مقادير جرم در زمان غوطه وري t هستند. WAt معرف ميزان جذب آب در زمان غوطه وري t، بر حسب درصد مي باشد.
براي محاسبه مقدار واكشيدگي در هر سه جهت شعاعي، مماسي و طولي از رابطه ٢ استفاده گرديد:
كه TS معرف مقدار واكشيدگي در زمان غوطه وري t برحسب درصد بوده و Dt و D0 به ترتيب معرف ابعاد نمونه در زمان غوطه وري t و ابعاد نمونه در حالت خشك ميباشد.
در اين پژوهش همچنين اثر بخشي ضد جذب آب كه معياري از مقاومت در برابر جذب آب در اثر تيمار حرارتي و اثر بخشي ضد واكشيدگي حجمي نيز كه معياري از ثبات ابعادي چوب در اثر تيمار حرارتي است
