مقاله صنایع چوب و MDF

بخشی از مقاله

صنایع چوب و MDF

مقدمه
چوب از جمله موادی است که همیشه با ارزش تلقی شده و از آن در طول قرون برای مصارف و مقاصد گوناگون استفاده می شود. انسان اولیه طرز شکل دادن به چوب را برای تهیه وسایل مفید و به کمک ابزارهای سنگی فرا گرفت و بعد ها توانست از ابزراهای فلزی بهره گرفته و به کمک آنها محصولات چوبی بهتری را تولید نماید. امروزه برای تولید مصنوعات چوبی در حجم زیاد از ماشینهای مختلفی استفاده می شود و برای کار با این ماشین ها، همانند هر ماشین دیگری به صنعت گران ما هر یناز است. در دهه ههای اخیر بعضی از کاربردهای سنتی چوب منسوخ شده و از مواد مصالح جدیدی به جای آن استفاده شده است.
همزمان با این تحول در نتیجه تحقیقات دانشمندان، محصولات و شمتقات جدیدی از چوب و صنایع جنگلی در صحنه تجارتی ظاهر گردیده اند. از آنجا که کار با چوب به کمک ابزارهای دستی و ماشینی آسان بوده و در گونه های متنوعی یافت می شود این ماده یکی از مهمترین و اساسی ترین مصالح ساختمانی نیز محسوب میگردد. تنوع زیاد گونه های چوب موجب شده است کهاین ماده در رنگ ها، بافتها ، وزن ها و مقاومت های گوناگون یافت شده و در هر ردیف قیمتی نیز به بازار عرضه شود .چوب را میتوان باخم کرن پیچاندن و یا ورقه ورقه کردن آن به اشکال مختلفی در آورد و قطعات ساخته شده از انرا بروش های مختلفی بهم مرتبط ساخت.
جنگل یکی از ذخایر طبیعی است که قادر به تجدید حیات خود می باشد. و بهمین دلیل چوب یکی از محصولات با ارزش قابل اطمینان و حیاتی محسوب شده و از منابع درامد سهم هر کشور به شمار می آید. باعث خوشبختی است که در کشور ما چوبهای صنعتی متنوعی چه از نوع نرم و چه از نوع سخت آن وجود دارند. و همه ما این فرصت را داریم که با این حرفه که شاید تجربی ترین نوع حرفه شناخته شده بوسیله بشر باشد آشنا شویم .
کلمات کلیدی : صنایع چوب ، MDF ، انواع چوب ، ساختار چوب

فصل اول

کلیات تحقیق

اهداف تحقیق
۱ - شناسایی انواع چوب و بازار کار آن
۲- آشنایی با چالش ها و مشکلات آن
۳- بیان و ارائه روش هایی برای بصرفه بودن و جایگزین کردن درختان از دست رفته برای تهیه چوب و مشتقات آن ( مهم ترین هدف تحقیق)
تعریف چوب
چوب ابتدا، ماده‌ای حیاتی برای تولید ابزارهای اولیه، خانه و قایق برای حرکت در رودها بود. سپس، برای ساخت اکثر اشیا و ابزارهای سودمندی که انسان قرنها برای پیشرفت زندگی خود به آن‌ها متکی بود، به کار رفت. بخشی از فناوری چوب بر اثر تلاش صنعتگران باقی مانده، ولی بیشتر آن ناچار از بین رفته و با مواد و روش‌های دیگر که نتیجه انقلاب صنعتی بشر است، جایگزین شده ‌است.
چوب تنها منبع طبیعی تجدیدپذیر است. نفت و زغال و دیگر معادن سرانجام روزی تمام خواهد شد، ولی جنگلی که خوب نگهداری شود (حتی گاه بدون نگهداری) بطور نامحدود به تولید چوب ادامه خواهد داد. چوب جایگاه برجسته‌ای در اقتصاد جهانی دارد. تولید سالانه چوب در جهان ۲۵۰۰ میلیون متر مکعب است. خواص فیزیکی و شیمیایی و نیز مکانیکی چوب آن را فعلاً بی جانشین کرده‌است.
چوب یکی از مفیدترین موادی است که ما در اختیار داریم. چوب محکم است اما می‌توان به سادگی آن را برید و به شکل‌های مختلف درآورد. بخش عمده چوب از تنه درخت‌ها بدست می‌آید.
چوب یکی از قدیمی‌ترین و ابتدایی‌ترین مصالح ساختمانیموجود در طبیعت است که بشر در طول تاریخ از آن بهره برده‌است. چوب تنها مصالح ساختمانی است که از منبع قابل تجدید بدست می‌آید و از مصالح خوبی برای مناطق زلزله خیز می‌باشد.
چوب همچنین یک کامپوزیت طبیعی است.
چوب مصالح ساختمانی است که مستقیما از درخت بدست می اید (چوب طبیعی ) یا اینکه از خرده چوب ها،سرشاخه ها و ضایعات کشاورزی به همراه چسب های مخصوص طی فرایندهای خاص تولید می شوند (چوب های ساختگی یا تخته های مرکب ). و در ساختمان به صورت تیر ، ستون ، خرپا ،نماسازی و کف سازی به مصرف رسیده و در کارهای کمکی مانند قالب بندی و داربست به کار می رود.
کاربردهای چوب
در سطح جهانی ، چوب یک ماده خام فراوان و تجدید شونده است که برای تولید انرژی و مواد شیمیایی بکار می‌رود. چوب همواره نقش مهمی را در تولید انواع وسایل به عهده داشته است که به مرور زمان ، اکثر آنها با مواد پتروشیمیایی جایگزین شده است. با وجود اهمیتی که مواد پتروشیمیایی دارند، نباید فراموش کرد که منابع نفتی و فسیلی پایان پذیرند و قیمت آنها رو به افزایش است.
به علاوه ، نگرانی‌های زیست محیطی سبب شده است که به چوب و تبدیل شیمیایی آن به انواع سوخت و مواد شیمیایی ، توجه بیشتری بشود. در صنایع و موارد گسترده و گوناگونی کاربرد دارد، مانند: کشتی سازی ، هواپیما سازی ، صنعت حمل و نقل و بسته بندی ، کاغذ سازی ، ابریشم و چرم مصنوعی ، پارچه بافی ، فیلم سازی ، ساخت ابزار موسیقی و... .
مواد تشکیل دهنده چوب
در یک برش عرضی از تنه درخت ، ساختار قابل رویت چوب به ترتیب از مرکز چوب به سمت بیرون عبارتند از: مغز چوب ، چوب یا زایلم ، لایه زاینده (کامبیوم) ، پوست.
مغز چوب
مغز ، که در قسمت مرکزی و وسط ساقه یا شاخه قرار دارد، به صورت یک نوار سیاهرنگ قابل تشخیص است. مغز شامل بافتهایی است که در طی اولین سال رشد درخت تشکیل شده‌اند.
چوب (زایلم)
قسمت چوب ، یک لایه ضخیم است که در کنار سلولهای زاینده به صورت حلقه‌های متحد المرکز (رویش‌های سالانه) آرایش می‌یابد. در درخت در حال رشد ، چوب عموما از سلولهای زنده تشکیل شده است. چوب محکم‌ترین و مقاوم‌ترین قسمت تنه برای کارهای ساختمانی است. در جهت برش‌های افقی ، شیره درخت از پوست درخت از میان نسوج شعاعی عبورمی‌کند و به چوب می‌رسد.
نقش نسوج شعاعی در مقاومت چوب بسیار مهم است. در واقع این نسوج مانند بست‌هایی هستند که الیاف چوب را به همدیگر محکم می‌کنند و نگاه می‌دارند و از خم شدن و از هم‌گسیختگی رشته می‌کاهند. به مرور زمان در اطراف مغز چوب ، بافتی از سلول‌های مرده تشکیل می‌گردد که چوب پیر نام دارد. این قسمت معمولا از چوب جوانی که آن را احاطه کرده است محکم‌تر می‌باشد و حاوی مقادیری رنگ و مواد قلیایی است.
در مقطع عرضی درختانی مثل گردو ، آلبالو و نارون ، چوب مرکزی یا چوب پیر دیده می‌شود. چوب جوان معمولا رنگ روشنی دارد، اما چوب پیر تیره‌تر می‌باشد.
لایه زاینده (کامبیوم)
ناحیه کامبیومی ، لایه بسیار نازکی است که شامل سلولهای زنده می‌باشد و بین بافت چوبی اولیه و پوست داخلی (آبکش) قرار دارد. تقسیم سلولی و رشد شعاعی درخت در این ناحیه صورت می‌گیرد. تعداد سلولهایی که تولید می‌شوند و به بافت چوبی داخلی می‌پیوندند، بیشتر از تعداد سلولهایی است که به طرف آبکش (قسمت خارجی) می‌روند. یعنی سلولهای آوند آبکشی کمتر از سلولهای بافت چوبی تقسیم می‌شوند. به این دلیل ، بیشترین حجم درخت را چوب تشکیل می‌دهد تا پوست.
رشد درخت
درخت از طریق تقسیم سلولی به دو صورت رشد می‌کند: رشد طولی و رشد عرضی (شعاعی). رشد طولی (اولیه) که در اولین فصل سال رخ می‌دهد، در انتهای ساقه‌ها ، شاخه‌ها و ریشه انجام می‌شود و نقاط رشد ، داخل جوانه‌ها که در پاییز سال قبل تشکیل شده‌اند قرار دارد. رشد عرضی (شعاعی) همانطور که ذکر شد در ناحیه لایه زاینده (کامبیوم) صوت می‌گیرد.
پوست
پوست درخت در برابر ضربات و ضایعات مکانیکی از چوب محافظت می‌کند. این قسمت ، از دو لایه تشکیل شده است: لایه بیرونی (پوست خارجی) و لایه داخلی (آبکش). لایه نازک پوست داخلی (آبکش) ، انتقال شیره درخت به شاخه‌ها و ذخیره آنها را بر عهده دارد.

فصل دوم

انواع چوب

تقسیم بندی چوب‌ها
درختان ، متعلق به تیره گیاهان بذرده هستند که به دو دسته بازدانگان و نهاندانگان تقسیم می‌شوند. سوزنی‌برگان (نرم چوب‌ها) به دسته اول و پهن برگان (سخت چوب‌ها) به دسته دوم تعلق دارند.
سخت چوب‌ها
این دسته ، شامل چوب درختان پهن برگ می‌باشد. بافت چوب درختان پهن برگ تنها در زمانی که درخت برگ دارد، رشد می‌کند. رشد و نمو در بهار شروع می‌شود و به مرور در پاییز متوقف می‌شود. لذا حلقه سالیانه این درختان به صورت یکنواخت از چوب بهاره دارای رنگ روشن به طرف چوب پاییزه تیره رنگ تغییر می‌کند. نام سخت چوب‌ها ، بدلیل نوع بافت آنها است و دلیل بر سخت‌تر بودن کلیه چوب‌های این دسته نمی‌باشد.
برخی از درختان پهن برگ عبارتند از: گردو ، انجیر ، بلوط ، چنار ، راش ، تبریزی ، سپیدار وافرا. از جمله موارد استفاده از این نوع چوب‌ها ،‌ ساخت مبلمان ، در و پنجره و نازک کاری در ساختمان می‌باشد.
نرم چوب‌ها
شامل چوب درختان سوزنی برگ است. بافت چوب درختان سوزنی برگ در طول سال ، زمان رشد بیشتری دارد این نوع درختان در بهار و تابستان با شدت بیشتری رشد می‌کنند و سپس تا پایان فصل سرما این رشد و نمو به کندی می‌گراید و به آرامی ادامه پیدا می‌کند. به این دلیل ، چوب پاییزه و بهاره در حلقه سالیانه براحتی از یکدیگر تمیز داده می‌شود و رنگ آنها این مساله را مشخص می‌کند.
در فصل بهار ، بدلیل وجود آب فراوان و خاک سرشار از مواد غذایی موجب می‌شود که سلولهای پهن با دیواره نازک تشکیل شوند و بافتی متخلخل و نسبتا کمرنگ بوجود آورند. اما با کاهش سرعت رشد در اواخر تابستان ، چوب پاییزه شکل می‌گردد که متشکل از الیاف دیواره ضخیم است و به ساقه مقاومت و استحکام مکانیکی می‌دهد و فشرده‌تر ، تیره‌تر و مقاومتر از چوب بهاره می‌باشد.
ریز ساختار چوب
ترکیبات تشکیل دهنده سلول چوب عبارتند از: کربوهیدراتها ، لیگنین ، مواد استخراجی ،ترکیبات معدنی.
* کوبوهیدراتها
کربوهیدراتهای موجود در چوب ، عمدتا از سلولز و همی‌سلولزها تشکیل شده است.
* سلولز
سلولز ، جزء اصلی چوب است. در اغلب گونه‌ها در حدود 40 تا 45% چوب خشک ، سلولز است. سلولز یک هوموپلی ساکارید تشکیل شده از واحدهای گلوکز است. مولکوله ای سلولز ، کاملا خطی هستند و تمایل شدید به تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی دارند. در نتیجه ، دسته‌هایی از مولکولهای سلولز با یکدیگر مجتمع می‌شوند و زیرلیفچه ها را تشکیل می‌دهند. از تجمع زیرلیفچه‌ها و از تجمع لیفچه‌ها ، لیف سلولزی تشکیل می‌شود.
بر اثر همین ساختار لیفی و پیوندهای هیدروژنی محکم ، سلولز از مقاومت کششی بالایی برخوردار است و در اغلب حلال‌ها ، نامحول می‌باشد.
* همی‌سلولزها
همی‌سلولزها ، هتروساکاریدهایی هستند که معمولا بین 20 تا 30% نسبت وزنی چوب خشک را تشکیل می‌دهند و همچون سلولز به عنوان ماده ساختمانی در دیواره سلول عمل می‌کنند. در اثر اسید ، بسادگی به اجزای تکپاری خود آبکافت می‌شوند. همی‌سلولزهای سوزنی برگان عبارتند از: گالاکتوگلوکامانان ، آرابینوگلوکورونوزایلان ، آرابینوگالاکتان ، نشاسته و مواد پکتیکی.
همی‌سلولزهای پهن برگان عبارتند از: گلوکورونوزایلان ، گلوکومانان ، نشاسته و مواد پکتیکی.
* لیگنین‌ها
لیگنین ، بسپاری متشکل از واحدهای فنیل پروپان است و با اتصال‌هایی از نوع اتصال‌هایاستری یا اتری گلیکوزیدی با کربوهیدراتها ، پیوند برقرار می‌کنند. پس از خارج ساختن پلی ساکاریدها به وسیله آبکافت از چوب عاری از مواد استخراجی و عصاره ای ، لیگنین به صورت توده نامحلولی باقی می‌ماند. همچنین می‌توان لیگنین را آبکافت کرد و از چوب خارج نمود یا آن را به به مشتقات محلول تبدیل کرد.
* مواد استخراجی
تعداد زیادی از اجزای شیمیایی موجود در چوب که در کل بخش کوچکی را تشکیل می‌دهند، در حلال‌های آلی خنثی یا در آب انحلال پذیرند. این اجزا را مواد استخراجی می‌گویند. در ترشحات بیرون زده از درخت که بر اثر آسیب‌های مکانیکی یا حمله حشرات و قارچها تراوش می‌کنند نیز ترکیب‌های مشابهی مشاهده می‌شود. مواد استخراجی را به دو دسته چربی دوست و آب دوست تقسیم می‌کنند و غالبا اصطلاح "رزین" را برای مجموعه عصاره های چربی دوست (به استثنای فنل‌ها) قابل حل در حلالهای غیر قطبی و غیر قابل حل در آب بکار می‌برند.
ترکیب‌های عصاره‌ای ، مواد اولیه خام ارزشمندی در ساخت مواد شیمیایی بشمار می‌آیند و در فرایندهای تولید خمیر و کاغذ هم تاثیرگذار می‌باشند. برای ادامه اعمال بیولوژیک درخت ، انواع مواد عصاره‌ای مورد نیاز است. به عنوان مثال ، چربی‌ها منبع انرژی سلولهای چوب هستند در حالی که ترپنوئیدها ، اسیدهای رزینی و مواد فنلی ، چوب را در برابر آسیب‌های بیولوژیکی یا حمله حشرات محافظت می‌کنند.
خواص فیزیکی چوب
قابلیت هدایت حرارتی چوب کم است و به این دلیل ، برای ساختن عایق‌های حرارتی مناسب است.گرمای ویژه چوب خیلی زیاد است و به همین دلیل ، در برابر خورشید و تابش آن برخلاف فلزاتسطحش سوزاننده نیست و در محیطهای بسیار سرد یخ نمی‌زند.چوب ، به علت قابلیت ارتجاعی قادر به تقویت اصوات می‌باشد و انتشار صوت در چوب در جهات مختلف متفاوت است.چوب‌های سبک ، اصوات را بهتر جذب می‌کنند و هر چه سطح چوب نامنظم‌تر و مرطوب‌تر باشد، خاصیت عایق بودن آن در برابر صدا بیشتر است.میزان هدایت الکتریکی چوب وابسته به درصد رطوبت چوب می‌باشد و بطور کلی ، چوب‌های خشک ، عایق جریان برق هستند.

فصل سوم

صنایع چوب و MDF

MDF
MDF یک محصول پانلی است که از ترکیب الیاف لینگوسلولزی با رزین های مصنوعی یا هر نوع چسب مناسب دیگر تولید می شود. این پانل ها از دانسیته 496 تا 801 کیلو گرم بر متر مکعب (50-31 پوند بر فوت مکعب) در پرس داغ فشرده می شوند. چسبندگی داخلی کامل پانل به وسیله رزین مصنوعی و سایر چسب های آلی حاصل می شود.
در مقایسه با تخته خرده چوب، MDF دارای دانسیته یکنواخت تر در سراسر تخته و لبه های صاف تر و منسجم تر است که در نتیجه آن بهتر می تواند مورد ماشین کاری قرارگیرد. محصول نهایی می تواند به صورت سطح صاف و یا با رگه های دلخواه طرح چوب و... باشد که در این صورت نیاز به روکش شدن (با روکش طییعی و یا لمینت) مرتفع می شود.
(Medium Dencity Fibernation) مخفف MDF است. MDF فیبر با چگالی متوسط است که بصورت فشرده از ضایعات چوب تهیه می گردد و از مقاومت زیادی در مقابل رطوبت برخوردار است. MDF همواره به عنوان مغز و درون کار در صنعت چوب مورد استفاده قرار می گیرد. آن چه MDF را زیبا می سازد پوشش روی آن است که بسته به نوع کارمتفاوت می باشد. از معروفترین روکش های MDF می توان PVC ، VINILIUM، HPL و فرمیکا را نام برد. لازم به ذ کر است فرمیکا بسته به نوع ضخامتش متفاوت می باشد.
بنابراین هرچه از روکش های ضخیم تر و مقاوم تر در پوشش MDF استفاده شود جنس مرغوب تری بدست خواهد آمد. MDF نوعی فیبر است که از خرده چوب به هم فشرده تحت فشار و حرارت به وجود می آید. اکنون در بیشتر موارد سازندگان کابینت از MDF به جای تخته سه لائی یا تخته های نئوپان استفاده می کنند.
ام‌دی‌اف ( MDF ) مخفف واژه Medium Density Fiberboard است که جزو فرآورده‌های چوبی محسوب می‌شود. MDF نوعی تخته فیبر است که به روش خشک تولید می‌گردد. چگالی آن بین ۶۵۰ تا ۸۰۰ کیلوگرم بر متر مکعب است.
ام دی اف را پس از تولید می‌توان روکش نمود. روکش‌های تزیینی علاوه بر زیبایی به دوام و کاربرد آن در محیط‌هایی مانند آشپزخانه کمک می‌کند. روکش ملامینه متداول ترین نوع روکش برای MDF می‌باشد که در آن فرایند کاغذ دکوراتیو آغشته به رزین تحت فشار و حرارت بر روی تخته چسبانده می‌شود.
این محصول ضمن دارا بودن خواص شبیه سایراوراق فشرده چوبی دارای برخی خواص برتر نیز می باشد که باعث ارتقاء بازار آن در بین سایر اوراق فشرده چوبی مانند تخته خرده چوب (نئوپان)، تخته لایه، تخته فیبر سخت و ... شده است . در واقع این محصول ( MDF ) ابتدا بعنوان جایگزین اوراق فشرده چوبی مطرح بوده و سپس در کاربردهای جایگزین چوب نیز بکار رفته است. در حال حاضر دامنه کاربردهای آن روز به روز در حال افزایش است .
از جمله خصوصیاتی که باعث ایجاد کاربردهای متنوع ( MDF ) شده عبارتند از :
• خصوصیات فیزیکی و مکانیکی بالا
• دامنه وسیع دانسیته (وزن مخصوص) ، ضخامت و ابعاد MDF قابل تولید
• قابلیت ابزار خوری ، ماشین کاری و سنباده زنی
• سطوح صاف و متراکم
• قابلیت شکل پذیری و لبه های صاف
• عدم وجود معایب چوب
• پروفیل دانسیته یکنواخت و همگن
• قابلیت انجام رو سازی های مختلف همچون انواع روکشی های چوبی و غیر چوبی، رنگ آمیزی و غیره
• پایداری ابعاد و مقاومت به فشرده شدن
• زیبایی ظاهری، طبیعت ملایم و ظریف و حالات شبیه به چوب
*قیمت مناسب
تولید انواع مختلف این محصول در جهان دامنه کاربرد آن را بسیار وسیع کرده است. امروزه می توان تخته فیبر های نیمه سنگین MDF بسیار متنوعی از جمله تخته های سه لایه یا یکنواخت و همگن،تخته های نازک و ضخیم در ابعاد مختلف، تخته هایی با فرم آلدئید، کم فرم آلدئید یا بدون فرم آلدئید، تخته های تبدیل به سایز شده، روکش شده، لبه چسبانده، نقش برجسته، قالب گیری شده، ابزار خورده، پروفیل شده، با دانسیته های بسیار متنوع (کم یا زیاد)، مقاوم در برابر رطوبت، آب، آتش، قارچ، حشره و... را در بازارهای جهانی یافت.

دلائل استفاده:
1. چگال بودن MDF ، یعنی زیاد بودن ذرات چوب در واحد حجم آن، محکم و بدون گره بودن این نوع فیبر که به سوراخ کاری و سوهان کاری آن و ایجاد فرم های دلخواه کمک می کند.
2. سطح آن هموار است.
3. وجود ذرات بسیار ریز و نرم ، بافت غیر قابل تشخیصی دارد.
4. این نوع فیبر به راحتی با چسب چوب به هم می چسبد.
5. سطح آن را می توان رنگ روغن یا رنگ پلاستیک زد و همچنین با لترون یا اچ پی ال یا ملامین روکش کرد.
6. نسبت به اب مقاومت بیشتری دارد.
7. MDF در ساخت کابینت، دیوارهای چوبی، کمد و دکوراسیون داخلی منازل استفاده می شود.