پاورپوینت خواص مکانیکی و فیزیکی تخته چندلا ساخته شده از روکشهای اصلاح نشده و اصلاح شده حرارتی



1

2
تهیه کننده:
استاد:
موضوع:
خواص مکانیکی و فیزیکی تخته چند لا ساخته شده از ونیر (روکش)های اصلاح نشده و اصلاح شده حرارتی

3
چکیده
خواص مکانیکی و فیزیکی تخته چند لا ساخته شده از ونیر (روکش)های اصلاح نشده و اصلاح شده در این مقاله مورد نظر است. روکش های راش حرارتی در شرایط آزمایشگاه (در دمای 170 درجه سانتیگراد به مدت 3 ساعت) اصلاح شدند. تخته چند لا ونیر (روکش)های اصلاح نشده و اصلاح شده حرارتی برای ساخت تخته 9 لایه ای مورد استفاده قرار گرفتند. ونیر (روکش)های اصلاح نشده، لایه های خارجی تخته چند لا بودند. پانل های تخته چند لا در شرایط صنعتی با استفاده از رزین UF ساخته شدند. بخشی از تخته چند لا با پیری مصنوعی در شرایط آزمایشگاهی قرار گرفت. MOE، MOR و سختی نمونه های ساخته شده از تخته چند لا با توجه به استانداردهای PN-EN مشخص شدند. تورم کلی تخته چند لا و جذب آب بررسی شدند. علاوه بر این، فرآیندهای حرارتی اصلاح شده باعث کاهش MOE و کاهش تورم تخته چند لا و جذب آب می شوند.
کلمات کلیدی: تخته چند لا، اصلاح حرارتی، روکش، راش، پیری مصنوعی چوب

4
مقدمه
در اروپا، انواع مختلفی از چوب در فرایند اصلاح حرارتی به طور گسترده استفاده می شوند. هدف آن ها بهبود ویژگی های طبیعی چوب می باشد. اصلاح حرارتی، ثبات ابعادی چوب را افزایش می دهد و محتوای رطوبت تعادلی آن را کاهش می دهد. علاوه بر این، چوب اصلاح شده حرارتی دارای مقاومت بالاتری نسبت به عوامل زنده و رنگ های مختلف می باشد که شبیه به رنگ گونه های ناشناخته تاریک است.
برای چندین سال، فرآیند اصلاح حرارتی استفاده شده نه تنها به تغییر خواص چوب جامد می انجامد، بلکه برای ونیر (روکش)ها نیز مورد استفاده قرار می گیرد. در سال 2008، آزمایش هایی بر روی روکش های اصلاح شده در لهستان آغاز شد. اصلاح حرارتی ونیر (روکش ها) و فرآیندهای تغییر را می توان برای روکش مبلمان، درب ها و تخته های ضربه ای استفاده کرد. اولین فرآیندهای اصلاح حرارتی در محیط های صنعتی لهستان به انجام رسیدند. پژوهش حاضر با هدف پیدا کردن فرصت های جدید برای برنامه های کاربردی فرآیندهای اصلاح حرارتی انجام گرفت (GrzeĞkiewicz 2010، Laskowska). تخته چند لای حاصل از روکش های راش در شرایط آزمایشگاهی با استفاده از رزین UE، رزین های PF و PE به عنوان یک عامل پیوند دهنده ساخته شدند (GrzeĞkiewicz و همکاران، 2009). در نتیجه این پژوهش، یک بهبود قابل توجه در روابط بین خصوصیت های تخته چند لا نسبت به آب در خواص مکانیکی کاهش یافته وابسته به تراکم و میزان اصلاح روکش ها مشخص گردید.

5
مقاومت چوب اصلاح شده حرارتی در مواجه شدن با عوامل خارجی به شکل طولانی مدت (مانند بارش، تابش خورشیدی و نوسانات درجه حرارت) یک جنبه مهم به شمار می رود. بررسی تاثیر عوامل فوق بر روی ویژگی های تخته چند لا می تواند وقت گیر باشد و حتی چندین دهه زمان نیاز دارد. فرآیند پیری مصنوعی این فرصت را به ما می دهد تا مواد را در روشی شتابی بررسی کنیم که تحت شرایط آزمایشگاهی رخ می دهد و نتایج به ما این اجازه را می دهد که رفتار چوب را با توجه به روند پیری طبیعی بررسی کنیم. فرآیند پیری مصنوعی شامل عوامل شدید مانند دما، افزایش یا کاهش رطوبت نسبی هوا، اشعه UV می باشند که تاثیراتی بر تغییر خصوصیات چوب دارند (Jankowska، 2010).

6
هدف پژوهش
هدف این مطالعه، تعیین تاثیر افزایش اصلاح حرارتی روکش های راش برای تخته چند لا بوده که خصوصیات فیزیکی و مکانیکی آن مانند MOR، MOE، سختی برینل، تورم و جذب آب و همچنین تاثیر پیری مصنوعی بر روی تخته چند لایی با این خصوصیات، از قبل انتخاب شده بود.

مواد و روش ها
مواد استفاده شده برای نمونه های این آزمایش از دو نوع تخته چند لای ساخته شده در شرایط صنعتی فراهم شد. نوع اول تخته چند لا 9 لایه بود که از روکش های اصلاح نشده ساخته شده بود؛ نوع دوم تخته چند لا یک تخته 9 لایه ساخته شده از روکش های اصلاح شده حرارتی و انواع اصلاح نشده بود که در آن، لایه های بیرونی اصلاح حرارتی نشده بودند (از این پس، این تخته چند لا "مخلوط" نامیده می شود). روکش مورد استفاده برای تخته چند لا از مواد درجه 1 تامین شده بود. اصلاح حرارتی ونیر (روکش)ها در بخار بسیار گرم تحت شرایط آزمایشگاهی انجام شده است. فرآیند شدیدی از اصلاح حرارتی روکش ها طی زمانی در حدود 23 ساعت رخ داد.
برای تولید همه ی روکش های راش تخته چند لای کارخانه ای، رزین اوره فرمالدئید (از Lerg) استفاده شد. هاردنر مورد استفاده در این تحقیق، هاردنر شرکت سوئدی، کاسکو 2545 بود.
پارامترهای اعمال فشار تخته چند لا به شرح زیر بودند:
دمای اعمال فشار: 100-110 درجه سانتیگراد،
زمان اعمال فشار: 1 دقیقه بر 1 میلیمتر ضخامت تخته.
فشار: 1.6 مگاپاسکال.
7

به علاوه، نیمی از تخته چند لا، هر دوی حرارتی اصلاح نشده و "مخلوط" در معرض پیری مصنوعی در یک محفظه اقلیمی بر اساس عملیات استاندارد ASTM D 1037:1999 قرار گرفتند. "تعیین قدرت خمش استاتیک و مدول الاستیسیته" طبق پنل های پایه ی چوب EN 310:1993: تعیین مقاومت به خمش استاتیک و مدول الاستیسیته انجام گرفت. تعیین سختی برینل بر اساس PN-EN 1534: خصوصیات چوب، کفپوش پارکت انجام شد. روش آزمون تعیین مقاومت فرورفتگی (برینل) برای نمونه های مشابه مورد استفاده قرار گرفت که بعدها برای تعیین تورم خطی نیز از آن بهره جستند که بر اساس عملیات تعیین تورم خطی تخته چند لا PN-D-04230 انجام شد. تعیین میزان جذب آب طبق عملیات تعیین هیگروسکوپی تخته چند لا PN-D-04226 صورت گرفت.
8

9
نتایج تحقیق
نتایج آزمون ضریب خمش استاتیک الاستیسیته (MOE) در شکل 1 نشان داده شده است. تحقیقات انجام شده اجازه می دهد تا به این نتیجه برسیم که فیبرهای حاصل از تخته چند لا تقریباً دو برابر ارزش های MOE را به خود اختصاص داده اند. استفاده از روکش های اصلاح شده حرارتی مقادیر MOE را برای تخته چند لای خم شده در امتداد و عرض فیبرها در مقایسه با تخته های کنترل کاهش داد. فرآیند پیری مصنوعی نیز کاهش مقدار MOE را تحت تاثیر قرار داد.
تجزیه و تحلیل آزمون کولموگروف-اسمیرنوف نشان داد که متغیرهای مربوط به مدول الاستیسیته و قدرت خمش استاتیک از توزیع نرمال، انحراف دارد. با این حال، با توجه به نمونه های بزرگ، چولگی و کشیدگی نزدیک به صفر می توان گفت که استفاده از آزمون پارامتریک با تجزیه و تحلیل داده های آماری عنوان خواهد شد. به منظور بررسی چگونگی نوع افتراق تخته چند لای مربوط به مدول های خمش استاتیک الاستیسیته، آزمون t برای نمونه های مستقل انجام شد. تجزیه و تحلیل ها نشان دهنده ی مقادیر قابل توجهی در مقادیر MOE طولی و عرضی فیبرها بین تخته چند لاهای اصلاح شده و "مخلوط" بودند که تحت تاثیر فرآیندهای پیری مصنوعی قرار گرفته بودند و یا این مراحل را پشت سر نگذاشته بودند. فرآیندهای پیری مصنوعی به طور قابل توجهی بر ضریب الاستیسیتی اثر می گذارند؛ فقط تحلیل تخته چند لای کنترل خم شده در طول فیبرها، هم در مورد تخته چند لاهای پیر شده ی مصنوعی و هم برای گروهی که تحت تاثیر پیری مصنوعی قرار نگرفته بودند، نشان داد که تفاوت چندانی در ضرایب الاستیک آن ها دیده نمی شود.

10
شکل 1. مدول های خمش استاتیک الاستیسیته (MOE) برای همه ی انواع تخته چندلا بر اساس جهت فیبرها در لایه های خارجی با توجه به طول لبه ی نمونه ها

11
خلاصه قدرت خمش استاتیک (MOR)، وابستگی این پارامتر به جهت فیبرها در لایه های خارجی تخته چند لا در امتداد لبه ی نمونه ها در شکل 2 نشان داده شده است. برای هر نوع تخته چند لا که دارای جهت های موازی فیبرها در لایه ی خارجی باشند، با توجه به طول لبه، قدرت بیشتری مشاهده شد. در مورد تخته چند لای مخلوط و تخته چند لای مخلوط پیر شده به روش مصنوعی مقدار تقریباً دو برابر اندازه ای بود که در حالت اتصال طولی فیبرها رخ می دهد. استفاده از روکش های اصلاح شده ی حرارتی به منظور تولید تخته چند لا بر قدرت خمش تاثیر می گذارد. زمانی که این تخته چند لا را با نوع اصلاح نشده مقایسه می کنیم، این مطلب را درمی یابیم تخته چند لایی که به شکل مصنوعی پیر شده باشد، دچار کاهش قدرت خمش استاتیک می شود.
به منظور بررسی تاثیرات نوع تخته چند لا بر قدرت استاتیک، آزمون t برای نمونه های مستقل اجرا گردید. تجزیه و تحلیل ها نشان داد که تغییرات غیر قابل ملاحظه ای در مقادیر متوسط قدرت تخته چند لای کنترل و تخته چند لای مخلوط خم شده در طول فیبرها وجود دارد؛ در حالی که تفاوت های قابل ملاحظه ای در موارد خمش عرضی فیبرها برای تخته چند لایی که تحت شرایط پیری مصنوعی قرار نگرفته بود، وجود داشت و تفاوت های قابل ملاحظه ی آماری در حالت خمش برای هر دوی انواع خمش عرضی و طولی در مورد تخته چند لاهای پیر شده به روش مصنوعی دیده می شد. مراحل پیری مصنوعی در یک تغییر مشخص آماری به طور متوسط در قدرت خمش استاتیک هر دوی نمونه های کنترل و تخته چند لای مخلوط، نتایجی را ارائه داد.

12
شکل 2. قدرت خمش استاتیک MOR) ) برای همه ی انواع تخته چندلا بر اساس جهت فیبرها در لایه های خارجی با توجه به طول لبه ی نمونه

13
سختی. متوسط مقادیر سختی در شکل 3 در مورد روکش های اصلاح شده ی حرارتی به منظور تولید تخته چند لا ارائه شده اند و نتایج آن نشان داد که این مراحل، تاثیر غیر مبهمی بر سختی نمی گذارد. اعداد ارائه شده درباره تخته چند لاهایی که تحت پیری مصنوعی قرار نگرفته بودند، نشان می داد که سختی نمونه ها برای تخته چند لاهای مخلوط بدون تغییر باقی می ماند؛ هرچند در حالت ایجاد پیری مصنوعی نمونه های مخلوط تخته چند لا سختی پایین تری نسبت به تخته چند لای اصلاح نشده از خود نشان دادند. فرآیند پیری مصنوعی هیچ تاثیر قابل ملاحظه ای بر سختی تخته چند لا ندارد، مقادیر سختی برای تخته چند لای پیر شده به روش مصنوعی، اندکی پایین تر از بقیه بود.
تجزیه و تحلیل های مربوط به آزمون شاپیرو- ویلک نشان داد که متغیر دارای توزیعی نزدیک به نرمال می باشد؛ بنابراین استفاده از آزمون های پارامتریک برای آنالیز داده های آماری صحیح می باشد. به منظور مشخص کردن تفاوت های تخته چند لا از نظر سختی آزمون t برای نمونه های مستقل انجام گرفت. تجزیه و تحلیل داده ها نشان دهنده ی این مطلب بود که هیچ گونه تفاوتی در سختی تخته چند لای کنترل و نوع مخلوط آن وجود ندارد. برای هر دوی تخته چند لای پیر شده و پیر نشده به روش مصنوعی نتایج به همین منوال بود؛ فقط پیری مصنوعی تخته چند لای مخلوط از نظر آماری تغییرات قابل ملاحظه ای در سختی نشان می داد.

14
شکل 3. سختی برینل متوسط برای همه ی انواع تخته چندلا

تورم. مقادیر متوسط جذب آب در همه ی جهات برای هر کدام از انواع تخته چند لا در شکل 4 ارائه شده است. همه ی انواع تخته چند لا نشان دادند که دچار تورم خطی بسیار زیاد پس از 72 ساعت مواجهه با آب می شوند که بستگی به ضخامت نمونه دارد. تخته چند لای مخلوط دارای تورم خطی پایین تری نسبت به تخته چند لای غیر اصلاح شده در واحد ضخامت بود. برای هر دوی تخته چند لاهای قرار گرفته تحت شرایط پیری مصنوعی و آن هایی که تحت این شرایط قرار نگرفته بودند، نتایج به شکل مذکور بود. ممکن است این مسئله قابل توجه باشد که استفاده از روکش های اصلاح شده ی حرارتی توانسته تورم خطی تخته چند لا را کاهش دهد. بزرگ ترین تفاوت ها می تواند در تورم در واحد ضخامت مربوط به تخته چند لاهایی باشد که تحت شرایط پیری مصنوعی قرار نگرفته اند؛ با این حال، فرآیند پیری مصنوعی بر تورم تخته چند لا اثر می گذارد. نمونه های پیر شده به روش مصنوعی، تورم خطی کمتری را در واحد ضخامت و تورم خطی بالاتری را در واحد طولی و عرضی نشان دادند که در مقایسه با تخته چند لاهای پیر نشده به روش مصنوعی داده ها ارائه شد.
 تخته چند لای پیر شده به روش مصنوعی هم از نوع اصلاح نشده و هم از نوع مخلوط علیرغم کمترین تورم در واحد ضخامت، بدترین خصوصیت ظاهری را بعد از 72 ساعت خیس خوردگی از خود نشان داد. این تخته چند لا پس از این مدت از هم گسست، روکش های خارجی آن تغییر شکل داد و تورم بیشتری در بقیه اجزای آن مشاهده شد. خیس خوردن همچنین بر رنگ تخته چند لا اثر گذاشت، نمونه های مخلوط پس از 72 ساعت خیس خوردگی تیره تر شدند.
15

16
تجزیه و تحلیل آزمون شاپیرو – ویلک نشان داد که سه متغیر از توزیع نرمال منحرف شدند. به منظور شناسایی تفاوت های تورم تخته چند لا آزمون مانویتنی -U در سه بعد اجرا شد. مقایسه ی تخته چند لای کنترل و تخته چند لای مخلوط تیمار نشده با شرایط پیری مصنوعی هیچ تغییری در تورم طولی و عرضی نمونه ها نشان نداد و فقط تفاوت های قابل ملاحظه مربوط به تورم در واحد ضخامت بود. در حالت مربوط به تخته چند لاهای پیر شده مصنوعی تجزیه و تحلیل تفاوت ها برای مقادیر متوسط نشان داد که تفاوت های قابل ملاحظه در تورم طولی و عرضی نمونه ها وجود داشت؛ در حالی که هیچ تفاوتی از نظر تورم ضخامتی دیده نمی شد. تجزیه و تحلیل اثر فرآیند پیری مصنوعی بر روی تورم تخته چند لا نشان داد که تفاوت های قابل ملاحظه ای در تورم طولی، عرضی و ضخامتی نمونه های کنترل دیده می شود و هیچ گونه تفاوتی در تورم طولی، عرضی نمونه های تخته چند لای مخلوط دیده نمی شود، اما تفاوت های اساسی در مورد تورم ضخامتی می باشد.

17
شکل 4. تورم همه ی انواع تخته چندلا، وابسته به جهت

جذب آب. نمودارهای جذب آب برای نمونه های آزموده شده تخته چند لا در شکل 5 نشان داده شده اند. نمونه هایی از همه ی انواع تخته چند لا بیشترین جذب آب را برای مدت اولین سه ساعت خیس خوردگی نشان دادند. استفاده از روکش های اصلاح شده ی حرارتی به منظور تولید تخته چند لا قدرت جذب آب آن ها را کاهش می داد. در حالت مربوط به تخته چند لای پیرنشده ی مصنوعی تفاوت ها در جذب آب بین تخته چند لای غیر اصلاح شده و مخلوط، حدود 6/6% بود؛ در حالی که در تخته چند لای پیر شده به روش مصنوعی این مقدار 2/3% گزارش شد. پیری مصنوعی جذب آب را برای هر دوی نمونه ی مخلوط و کنترل افزایش داد. در مقایسه با تخته چند لای پیر نشده به روش مصنوعی، آن هایی که به روش مصنوعی پیر شده بودند، آب را در مرحله ی ابتدایی خیس خوردگی، سریع تر جذب کردند و طی 72 ساعت به درجه ای از جذب آب مشابه با بقیه نمونه ها رسیدند.
18

19
شکل 5. نمودارهای جذب آب همه ی انواع تخته چندلا

20
نتیجه گیری
1. افزودن روکش های اصلاح شده ی حرارتی به ساختار تخته چند لا باعث کاهش مدول های پیوند استاتیک الاستیسیته در طول و عرض فیبرهای تخته چند لا در مقایسه با انواع کنترل می شود.
2. تخته چند لای مخلوط پیر شده ی مصنوعی مانند تخته چند لای پیر نشده ی مصنوعی دارای قدرت خمش استاتیک بالاتری در طول فیبرها در مقایسه با انواع تخته چند لای کنترل بودند، اما در عرض فیبرها قدرت خمش کمتر بود.
3. تولید تخته چند لا از روکش های اصلاح شده و اصلاح نشده در همه ی جهات، تورم آن را کاهش می داد.
4. استفاده از روکش های اصلاح شده ی حرارتی برای تولید تخته چند لا جذب آب آن را کاهش می داد.
5. مراحل یا فرآیند پیری مصنوعی تخته چند لا مقادیر مدول های خمش استاتیک الاستیسیته، قدرت خمش استاتیک و سختی را کاهش می دهد، اما جذب آب تخته چند لا را افزایش می دهد. تخته چند لای پیر شده به روش مصنوعی دارای تورم کمتر در واحد ضخامت بوده و دارای تورم بیشتر از نظر طولی و عرضی می باشد، زمانی که داده ها با موارد تخته چند لای پیر نشده به روش مصنوعی مقایسه شدند.