بخشی از مقاله
کاربرد بهینه ضایعات هرس سیب در ساخت تخته خرده چوب و بکارگیري تکنیک لایه اي کردن
با گونه صنوبر
چکیده
بررسی اثر پوست ضایعات هرس بر خواص کاربردي تخته خرده چوب ساخته شده از آن و همچنین استفاده از تکنیک لایه اي کردن براي از بین بردن این اثر، اهداف انجام این تحقیق بود. به منظور بررسی اثر پوست سرشاخه، دو نوع تخته همسان داراي 15 درصد پوست و فاقد پوست، تحت دو زمان پرس 5 و 7 دقیقه ساخته شد و مشاهده گردید که اثر پوست بر تمامی خواص محصول منفی و در اغلب موارد معنادار می باشد(.(=α0/01 براي از بین بردن اثرات منفی پوست، با استفاده از تکنیک لایه اي کردن، تخته هاي سه لایه با ضریب پوسته %25 و %50 از گونه صنوبر در سطح تخته، تحت زمان هاي پرس مذکور ساخته شدند و خواص فیزیکی و مکانیکی آنها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که تکنیک لایه اي کردن توسط گونه صنوبر اثري مثبت و در عین حال معنادار بر روي ویژگی هاي فیزیکی و مکانیکی تخته ها دارد. این تکنیک موجب %37
افزایش معنادار چسبندگی داخلی نیز شد. تفاوت معناداري بین مقدار مقاومت ها بین تختههاي ساخته شده با ضرایب پوسته %25 و %50 مشاهده نگردید ضمن اینکه اثر کاهنده زمان پرس تنها در مورد مقاومت هاي مکانیکی معنادار شد. در نهایت تحت شرایط استفاده از 10درصد چسب و دماي پرس 180 درجه سانتیگراد، بهترین زمان پرس از لحاظ خواص تخته و راندمان تولید، زمان 5 دقیقه مشخص گردید. انتخاب ضریب پوسته در تخته هاي سه لایه نیز می تواند با توجه به مقدار و نوع ماده اولیه در مناطق مختلف انتخاب گردد.
کلمات کلیدي: هرس سیب، صنوبر، تخته خرده چوب، لایه اي کردن، مقاومت مکانیکی، خواص فیزیکی
.1مقدمه
چوب فرآورده هاي متعددي دارد که هر کدام از ماده اولیه با ویژگی هاي متفاوت و تحت شرایطی معین ساخته
می شوند. تخته خرده چوب فرآورده ایست که در آن ذرات خرده چوب توسط چسب، تحت دماي بالا و زمانی
مشخص فشرده شده اند. این فرآورده در ابعاد و دانسیته هاي مختلف قابل تولید می باشد.کاربرد این فرآورده اغلب
فضاهاي داخلی بوده و در صنایع مبلمان به کار می رود. در حال حاضر تولید جهانی تخته خرده چوبحدوداً %57
کل پانل هاي مرکب چوبی را به خود اختصاص داده است و رشد سالیانه آن 2 تا 5 درصد گزارش شده است.[8]
همچنین این محصول تنها فرآورده چوبی می باشد که موازنه آن در کشور به سمت صادرات می باشد.[1]
با استفاده پیوسته و بهره برداري نا مناسب از جنگل ها طی سالهاي گذشته، توسعه پایدار آن در چند سال اخیر
با مشکل مواجه شده است. در حال حاضر با کاهش برداشت از جنگل، حجم ماده اولیه جنگلی قابل دسترس
جوابگوي نیاز این صنعت نیست. در سال 1385 تولید کل تخته خرده چوب کشور، 000،850 مترمکعب و میزان
مصرف آن 000،110متر مکعب بوده است.[1] همچنین با توجه به آمار به دست آمده، میزان برداشت مجاز چوب
آلات هیزمی 000،700 متر مکعب می باشد که طی دهه اخیر به نصف مقدار اولیه کاهش یافته، درحالی که در این مدت میزان تقاضا براي تخته خرده چوب حدود دو برابر افزایش داشته است .[4] به همین خاطر در سالهاي اخیر
راهکارهایی براي جبران کمبود ماده اولیه اجرا شده که از آنها می توان به کاشت گونه هاي سریع الرشد مثل صنوبر و
اکالیپتوس و همچنین استفاده از سرشاخه هاي باغی(ضایعات هرس) اشاره نمود. در حال حاضر سرشاخه هاي باغی بخش قابل توجهی از ماده اولیه کارخانجات تخته خرده چوب کشور را تشکیل می دهد. این سرشاخه هاعمدتاً از درختان سیب، مرکبات، کیوي، هلو، آلو و زردآلو می باشند.* درکشور ایران به دلیل وضعیت جغرافیایی، به جز مناطق کاملاً کویري، در سایر مناطق قابلیت رویش مناسب براي محصولات باغی وجود دارد. به طوري که در حال حاضر نیز
اکثر مناطق کشور داراي یک یا چند نوع محصول باغی می باشند.
لازم به ذکر است که مقاومت هاي تخته خرده چوب بستگی زیادي به ضریب فشردگی1 آن دارند. همانطور که می دانیم چوب گونه هاي باغی از دانسیته بالایی(0/55-0/75گرم بر سانتیمتر مکعب) برخوردار هستند و به همین دلیل نمی توان براي ساخت تخته خرده چوب با دانسیته متوسط(0/6گرم بر سانتیمتر مکعب، براي مصارف معمولی و عمده)، به ضریب فشردگی مناسب تخته دسترسی پیدا نمود. براي حل این مسئله می توان این سرشاخه ها را به صورت مخلوط با گونه سبکی مثل صنوبر استفاده نمود.گونه صنوبر به دلیل سازگاري بالایی که دارد، در اکثر مناطق ایران قابل کاشت و بهره برداري است. حجم تولید سالیانه صنوبرحدوداً 23 میلیون متر مکعب می باشد. توسط
اقدامات تشویقی می توان با زراعت صنوبر به دست کشاورزان و باغداران این مقدار را نیز افزایش داد.[6]
طبق آمارنامه وزارت جهاد کشاورزي در سال 1384، سطح زیر کشت باغات سیب کل کشور حدود 200 هزار هکتار بوده که حداقل مقدار تولید ضایعات هرس آن 120 هزار تن برآورد می گردد. در این مطالعه نیز از سرشاخه
هاي حاصل از هرس باغ هاي سیب و گونه صنوبر به عنوان ماده اولیه استفاده گردید.
استفاده از سرشاخه هاي باغی محدودیت بزرگی دارد و آن حضور درصد قابل توجه پوست در آنهاست که موجب
کاهش مقاومت ها و کیفیت تخته تولیدي می شود و جداسازي پوست براي این نوع ماده اولیه به علت شکل ظاهري
آن اقتصادي نیست. معمولا با کاهش قطر شاخه، درصد پوست در آن افزایش می یابد.در این مطالعه با ساخت دو نوع
تخته خرده چوب همسان،( فاقد پوست و داراي %15 درصد پوست) و اندازه گیري مقاومت هاي فیزیکی و مکانیکی آنها، چگونگی اثر منفی پوست بر ویژگی هاي تخته مشخص گردید. در مرحله بعد، براي دسترسی به نتایج جدید و
کاربردي تر و همچنین ساخت محصولی بهتر، از تکنیک لایه اي نمودن1 تخته با بکارگیري گونه صنوبر در سطح تخته
استفاده شد.تکنیک لایه اي کردن به مفهوم متفاوت بودن ویژگی هاي ماده در لایه هاي سطحی تخته و لایه مغزي آن
می باشد. وجود این تفاوت پس از فرآیند ساخت، محصولی با مقاومت هاي بالاتر را نتیجه می دهد. به عنوان مثال
بیشترین تنش خمشی به سطوح بالایی و پایینی تخته وارد می شود و حضور گونه سبکی همچون صنوبر در لایه سطحی تخته، موجب افزایش میزان فشردگی این لایه در اثر فشار و دماي پرس شده و در نتیجه مقاومت هاي تخته
افزایش می یابد و تخته سطحی صاف و روشن تر خواهد داشت و همین عامل بازار پسندي تخته را افزایش می دهد.
و این در حالیست که ماده مورد استفاده در لایه مغزي تخته از کیفیت بالایی برخوردار نبوده و همچنین قیمت کمتري
دارد.
به بیان دیگر، در تکنیک لایه اي نمودن تخته، یک یا چند ویژگی را در لایه هاي سطحی و لایه مغزي تخته متفاوت در نظر می گیرند. ویژگی هایی همچون: رطوبت مواد، اندازه ذرات، نوع گونه ذرات، میزان و نوع چسب مصرفی، جهت ذرات، درصد هاردنر و تیمار دادن لایه هاي سطحی.[5] در این تحقیق از تکنیک لایه اي نمودن در 2
مورد استفاده شد: -1گونه ذرات -2 اندازه ذرات.
پارساپژوه (1367) گزارش نمود که درصد پوست در ماده اولیه به قطر درختان بستگی دارد و در درختان کم قطر یا به عبارتی درختان با دوره بهره برداري کوتاه مدت، درصد پوست بیشتر است.
خادمی اسلام((1370 طی آزمایشات خود در ساخت تخته خرده چوب همسان از مخلوط سرشاخه هاي باغی و صنوبر دریافت که، با افزایش میزان سرشاخه هاي باغی در ماده اولیه، مقاومت هاي فیزیکی و مکانیکی افت پیدا می
کنند. وي علت این موضوع را دانسیتهنسبتاً بالاي سرشاخه ها و درصد بالاي پوست در این مواد بیان کرد.
موحدي (1383) در مطالعه خود بر روي استفاده از مخلوط صنوبر و سرشاخه هاي بادام براي ساخت تخته خرده چوب همسان به نتایج مشابه با خادمی اسلام رسید.
عدالت((1386 با مطالعه بر روي تعیین درصد پوست ضایعات ناشی از هرس درختان سیب دریافت که با افزایش قطر سرشاخه ها، درصد پوست در آنها کاهش می یابد. همچنین مقدار موثر و غالب درصد پوست در ضایعات حاصل از هرس سیب را %15 گزارش نمود.
Buschbeck و همکاران((1965، با ساخت تخته خرده چوب خالص و مخلوط با پوست به این نتیجه رسیدند
که، ویژگی ها و مقاومت هاي تخته ساخته شده با شاخه هاي واجد پوست مقدار پایین تري دارد.آنها مشخص ترین افت را در مورد چسبندگی داخلی بیان کردند.پیشنهاد آنها براي جبران این کاهش، ساخت تخته با دانسیته بالاتر و
استفاده از چسب بیشتر در ساخت تخته بود.
(1971)Dost در بررسی استفاده از پوست در صنعت تخته خرده چوب بیان داشت که، در اثر افزایش مصرف
پوست از 5 به 30 درصد وزن اولیه ماده چوبی، مقاومت هاي مکانیکی کاهش قابل توجهی پیدا می کنند.
(2003) Nemli با بررسی ساخت تخته خرده چوب سه لایه از گونه توسکا به این نتیجه رسید که با لایه اي
نمودن و افزایش نسبت سطح به مغز از مقدار 30:70 به 45:55، مقاومت هاي فیزیکی و مکانیکی افزایش می یابند.
.2 مواد و روشها
به منظور انجام این تحقیق، از سرشاخه هاي حاصل از هرس درختان سیب استفاده گردید. رطوبت اولیه سرشاخه
هاحدوداً 100 درصد (بر مبناي وزن خشک) و قطر آنها از 3 تا 60 میلیمتر بود.براي رسیدن به هدف آزمایش پوست
کلیه سرشاخه ها از ناحیه کامبیوم توسط یک کارد جدا گردید. براي تبدیل مواد به فلک)1خرده چوب مهندسی شده)
لازم بود تا سرشاخه ها یک مرحله توسط اره به ابعاد طول 5سانتیمتر، پهنا 5 سانتیمتر و ضخامت 1 سانتیمتر و مناسب
دستگاه فلکر در آیند.رطوبت اولیه چوب براي خرد کردن مناسب بود و براي تبدیل این قطعات به فلک چوب، از
دستگاه فلکر رینگی تیغه اي ساخت پالمن استفاده گردید. براي دسترسی با ابعاد مناسب ذرات، عمل فلک کردن در دو
مرحله متوالی انجام شد.
آماده سازي گونه صنوبرتقریباً مشابه سیب بود با این تفاوت که عمل غربال کردن آن یک مرحله اضافی نسبت به سیب داشت و آن جداسازي ذرات درشت با استفاده از الک مربعی شکل( به مساحت 25 میلیمتر مربع) بود.
به منظور استفاده از ذرات پوست در تخته لازم بود تا پوست نیز به ابعاد مناسب یک فلک درآید. این عمل نیز با
دو بار فلک کردن توسط دستگاه مذکور صورت گرفت و پس از آن ذرات نرمه به همان صورت قبلی جدا گردیدند.
براي تولید تخته خرده چوب رطوبت کلیه مواد توسط یک خشک کن آزمایشگاهی به 2 درصد رسانده شد.دماي خشک کن 105 درجه و زمان ماندگاري 24 ساعت بود. چسب مورد استفاده در این آزمایش از نوع اوره فرمالدئید بود. پس از کنترل برخی از خواص چسب همچون درصد مواد جامد(غلظت) و زمان انعقاد(ژل تایم)، غلظت چسب
به 50 درصد رسانده شد.این میزان غلظت، روانی مناسبی را جهت اسپري نمودن چسب فراهم می آورد.
. 1- 2 ساخت تخته خرده چوب همسان به صورت خالص و مخلوط با پوست
تخته همسان در واقع یک لایه می باشد ودر این بخش تخته هاصرفاً از سرشاخه هاي سیب ساخته شدند.
عوامل متغییر آزمایش زمان پرس و درصد استفاده از ذرات پوست در نظر گرفته شد. تخته A همسان بوده و از خـرده
چوب خالص سیب ساخته شد. در تخته B، 15درصد وزنی خرده چوبها با پوست جـایگزین گردیـد. از هـر تیمـار 3
تکرار انجام و در کل 12 تخته ساخته شد.
.2 -2 ساخت تخته خرده چوب سه لایه
زمان پرس و ضریب پوسته1 تخته به عنوان عوامل متغییر آزمایش انتخاب گردیدند. تخته C با 25 درصد ضریب پوسته و تخته D با 50 درصد ساخته شدند.مانند مرحله قبل، از هر تیمار 3 تکرار انجام و در کل 12 تخته ساخته شد.
براي ساخت تخته ها مقدار چسب مصرفی در سطوح و مغـز تختـه یکـسان بـود 10) درصـد وزن خـشک تختـه) و
هاردنر2 هم در کل تخته استفاده گردید(2 درصد وزن خشک چسب). در هر تیمار با توجه به ضـریب پوسـته، مقـدار
ماده مورد نیاز براي سطوح و مغز محاسبه شد. براي مغز تخته 15 درصد وزن خرده چوبهاي سیب با پوست جایگزین
شدند.به عبارتی تخته هاي مطبق در قسمت مغزي حاوي 15 درصد (براساس وزن خـشک خـرده چـوب هـاي مغـز)
ذرات پوست بودند.لایه هاي سطحی نیز از گونه صنوبر تشکیل شدند. میزان چسب مصرفی در هر لایه نیز 10 درصد
وزن خشک مواد در آن لایه در نظر گرفته شد(شکل شماره .(1
عمل چسب زنی براي هر گونه جدا انجام شد و براي فرمینگ کیک، خرده چوبهاي صنوبر به دو قسمت وزنی مساوي
تقسیم شده و به ترتیب یک لایه سطحی، لایه مغزي و در نهایت لایه سطحی دیگر شکل گیـري شـد و پـس از عمـل
پیش پرس(پرس سرد) کیک آماده پرس گرم گردید.
پس از ساخت تخته ها، براي تهیه نمونه ها و اندازه گیري مقاومت ها از استاندارد DIN استفاده گردید و در نهایت مقادیر مقاومت ها با استاندارد DIN 312-4 ویژه مصرف در شرایط خشک و تحت بار، مقایسه گردید.
آزمون در قالب طرح فاکتوریلکاملاً تصادفی انجام گردید و براي مقایسات میانگین از آزمون دانکن اسـتفاده شـد.
تخته همسان ساخته شده از خرده چوب بدون پوست((A، به عنوان شاهد اصلی آزمایش و تخته همسان ساخته شـده با 15 درصد پوست((B، به عنوان شاهد براي تخته هاي سه لایه در نظر گرفته شد.
.3 نتایج
جدول شماره 1 تجزیه واریانس نتایج را براي کلیه ویژگی ها نشان می دهد:
.1-3 مدول الاستیسیه ظاهري((MOE
همانطور که نمودار1 نشان میدهد، حضور پوست مدول الاستیسیه را به میزان 9 درصد کاهش داده است. پوست داراي بافت ضعیفی است. بعلاوه مواد استخراجی پوست می توانند موجب اخلال در امر چسبندگی ذرات گردند، در
نتیجه حضور آن در تخته، باعـث کـاهش مقاومـت هـا مـی گـردد. تکنیـک لا یـه اي کـردن موجـب افـزایش معنـی
دار((=α0/01 مدول الاستیسیته شد و مقدار آن را به ترتیب براي تخته هاي C و D به میزان 21 و 27 درصـد نـسبت به مقدار اولیه آن در تخته B افزایش داد. به علت اینکه حداکثر تنش خمشی در سطوح بالایی و پایینی تخته اتفاق می
افتد، حضور بافت متراکمی از ذرات گونه صنوبر در سطوح تخته مقاومت آن را در خمش ازدیاد مـی بخـشد. تفـاوت
