
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,503 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,659,427 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,260,812 |
اثر پیشتیمار لیگنینزدایی بر ویژگیهای مکانیکی چوب صنوبر فشرده | ||
پژوهشهای علوم و فناوری چوب و جنگل | ||
مقاله 7، دوره 28، شماره 3، آذر 1400، صفحه 131-142 اصل مقاله (1.24 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwfst.2021.19360.1937 | ||
نویسندگان | ||
سید محمد حسین یحیایی1؛ فروغ دستوریان* 2؛ مریم قربانی کوکنده3؛ مجید ذبیح زاده4 | ||
1دانشجوی کارشناسیارشد، گروه مهندسی چوب و فرآوردههای سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران، | ||
2استادیار، گروه مهندسی چوب و فرآوردههای سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران، | ||
3دانشیار ، گروه مهندسی چوب و فرآوردههای سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران | ||
4دانشیار، گروه مهندسی چوب و فرآوردههای سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: در تحقیق حاضر از روش اصلاحی تلفیق اشباع و فشردهسازی برای بهبود ویژگیهای مکانیکی چوب تندرشد صنوبر با هدف توسعه کاربرد آن در مصارف سازهای و نیمه سازهای استفاده شد. تحقیقات اخیر نشان داد که خروج بخشی از لیگنین پیش از فشردهسازی موجب افزایش تراکمپذیری و تشکیل پیوندهای هیدروژنی حین فشردهسازی و بهبود قابل ملاحظه ویژگیهای مکانیکی میگردد. مواد و روشها: قطعات چوب صنوبر با حلال آلی گلیسرول لیگنینزدایی شدند. یک سطح از نمونههای لیگنینزدایی شده، پس از شستشو فشرده شدند و سطح دیگر پس از شستشو با محلول گلیسرول-مالئیکانیدرید، اشباع سطحی شده و سپس فشرده شدند تا حین پرس، پلیمر شدن گلیسرول-مالئیکانیدرید بین الیاف سلولزی سبب بهبود مضاعف مقاومت چوب فشرده گردد. در سطح دیگر، به منظور مقایسه روش لیگنینزدایی و اشباع، با تیمار گرمایی، قطعات پیش از فشردهسازی تحت تیمار آب گرمایی در شرایط دما و فشار مشابه شرایط لیگنینزدایی، قرار گرفته و سپس فشرده شدند. میزان فشردگی در هر سه سطح ۸۰ درصد در نظر گرفته شد. بهمنظور بررسی تغییرات ریزساختاری چوب در سطوح شاهد و اصلاح شده، تصاویر میکروسکوپ الکترونی تهیه گردید. همچنین به منظور بررسی اثر سطوح مختلف اصلاح بر خواص مکانیکی، آزمونهای فشار و کشش موازی الیاف، خمش استاتیک، سختی و ضربه انجام شد. یافتهها: میزان خروج لیگنین در نمونههای لیگنینزدایی شده ۵۵ درصد بود و پس از اشباع، ۵/۷ درصد افزایش وزن داشت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نمونههای آبگرمایی- فشرده نشاندهنده بسته شدن حفرات سلولی و پر شدن آنها با ماده دیواره سلولی بود که به دلیل افزایش شکنندگی دیواره سلولی، ترکهایی حین فشردهسازی ایجاد گردید. در نمونه لیگنینزدایی-فشردهشده حفرات زیادی در هر دو مقطع عرضی و مماسی مشاهده شد که احتمالا به دلیل بازگشت فشردگی پس از پرس میباشد. در نمونه لیگنینزدایی-اشباع-فشرده، حفرات با پلیاستر حاصل از واکنش گلیسرول-مالئیکانیدرید پر شدند. مقاومت کششی نمونه لیگنینزدایی-فشرده به دلیل برقراری پیوند هیدروژنی بین واحدهای سلولزی، بیشتر از نمونه آبگرمایی-فشرده بود و اشباع با ترکیب گلیسرول-مالئیکانیدرید به دلیل برقراری پیوند استری بین واحدهای سلولزی، به افزایش بیشتر مقاومت کششی منجر گردید. بیشترین مقدار مدول کششی و فشاری مربوط به نمونه آبگرمایی- فشرده شده بود که به واکنشهای تراکمی لیگنین و افزایش بلورینگی سلولز متعاقب اصلاح گرمایی نسبت داده شد. در نمونههای اشباع-فشرده به دلیل پر شدن تخلخل و برقراری پیوندهای قوی استری، مدول کششی و فشاری بیشتر از نمونه لیگنینزدایی-فشرده بود. مقاومت خمشی در نمونه اشباع-فشرده به دلیل تشکیل پلیاستر در سطح به میزان قابل ملاحظهای بهبود یافت. بیشترین مدول سختی مربوط به نمونه لیگنینزدایی-اشباع-فشرده بود. بیشترین مقاومت به ضربه مربوط به نمونه لیگنینزدایی-فشرده بود و اشباع با ترکیب گلیسرول-مالئیکانیدرید موجب کاهش مقاومت به ضربه شد که البته بیشتر از نمونه آبگرمایی-فشرده و نمونه شاهد بود. نتیجهگیری: نتایج آزمونهای مکانیکی حاکی از کارآمدی تلفیق لیگنینزدایی-اشباع-فشردهسازی بر بهبود مقاومت ویژه کششی، فشاری و سختی در مقایسه با شاهد بود. مقاومت ویژه ضربه نمونه لیگنینزدایی-فشرده بیشتر از نمونه شاهد و در دو سطح دیگر کمتر از نمونه شاهد بود که به افزایش تغییرشکل پذیری دیواره سلولی نسبت داده شد. مقاومت ویژه خمشی، بر خلاف مقاومت خمشی، در نمونه لیگنینزدایی-اشباع-فشرده نیز کمتر از نمونه شاهد بود که علت را میتوان به متاثر بودن مقاومت خمشی از مقاومت سطح نمونه نسبت داد؛ فشرده سازی در حجم نمونه، نه فقط در سطح، به مقدار زیاد (۸۰ درصد) انجام شده است، بنابراین علیرغم بیشتر بودن مقاومت خمشی، نسبت مقاومت ویژه خمشی کاهش یافت. | ||
کلیدواژهها | ||
"لیگنینزدایی"؛ "اصلاح چوب"؛ "مقاومت ویژه" | ||
مراجع | ||
1.Bal, B.C. 2016. Some technological properties of laminated veneer lumber produced by fast-growing poplar and eucalyptus. Maderas-Cience Technology. 18: 3. 413-424.
2.Bao, M., Huang, X., Jiang, M., Yu,W., and Yu, Y. 2017. Effect of thermo-hydro-mechanical densification on microstructure and properties of poplar wood (Populus tomentosa). J. of Wood Science. 63: 591-605.
3.Bektas, I., Guler, C., Kalaycioglu, H., Mengeloglu, F., and Nakar, M. 2005. The manufacture of particle boards using sunflowers stalks (Helianthus annuus L.) and poplar wood (Populus Alba L.). J. of Composite Materials. 39: 5. 467-473.
4.Bodig, J., and Jayne, B.A. 1982. Mechanics of wood and wood Composites. Van Nostrand Reinhold Co. New York. 712p.
5.Boonstra, M.J., and Blomberg, J. 2007. Semi-isostatic densification of heat-treated radiata pine. J. of Wood Science Technology. 41: 607-617.
6.Cavus, V. 2020. Selected properties of Mahogany wood flour filled polypropylene composite: the effect of maleic anhydride-graft polypropylene (MAPP). Bioresources 15: 2. 2227-2236.
7.Cossalter, C., and Smith, C. 2003. Fast-wood forestry Myths and Realities. Center for International Forestry Research. Bogor, Indonesia. 50p.
8.Dastoorian, F., Farhadi, F., Hosseinzadeh, F., and Zabihzade, S.M. 2019. Effect of thermal treatment on physical and chemical structure of Fagus Orientals and Acer velutinum. Iran J. of Wood and Paper Researches. 33: 1. 142-154. (In Persian) 9.Demirbas, A. 1998. Aqueous glycerol delignification of wood chips and ground wood. J. of Bioresource Technology. 63: 2. 179-185. 10.Dogu, D., Bakir, D., Tuncer, F.D., Hizal, K.T., Unsal, O., and Kandan, Z. 2016. Microscopic investigation of defects in thermally compressed poplar wood panels. J. of Maderas-Cience Technology. 18: 2. 337-348.
11.Emami, S., Tabil, L.G., and Adapa, P. 2015. Effect of Glycerol on densification of agricultural biomass. International J. of Agricultural and Biological Engineering. 8: 1. 64-73.
12.Esteves, B., Velez Marques, A., Domingos, I., and Pereira, H. 2006. Influence of steam heating on the properties of pine (Pinus pinaster) and eucalypt (Eucalyptus globulus) wood. J. of Wood Science and Technology.41: 193-207.
13.Frey, M., Widner, D., Segmehl, J., Casdorff, K., Keplinger, T., and Burgert, I. 2018. Delignified and densified cellulose bulk materials with excellent tensile properties for sustainable engineering. J. of Applied Materials and Interfaces. 10: 5. 5030-5037.
14.Frey, M., Schneider, L., Zirkelbach, M., Dransfeld, C., Masania, K., Keplinger, T., and Burgert, I. 2019. Densified cellulose materials and delignified wood reinforced composites. - International. Conference on Composite Materials (ICCM), Melbourne, Australia. 156p.
15.Fu, Q., Cloutier, A., and Laghdir, A. 2016. Optimization of the thermo-hygro mechanical (THM) process for sugar maple wood densification. BioResources. 11: 4. 8844-8859.
16.Guo, J., Song, K., Salmen, L., and Yin, Y. 2015. Changes of wood cell walls in response to hygro-mechanical steam treatment. Carbohydrate Polymers. 115: 207-214.
17.Hajihassani, R., Mohebby, B., Kazemi Najafi, S., and Navi, P. 2018. Ifluence of combined hygrothermomechanical treatment on technical characteristics of poplar wood. Maderas Ciencia y Technologia. 20: 1. 117-128.
18.Hung, R., Lee, S., and Bennett, J.W. 2013. Arabidopsis thaliana as a model system for testing the effect of Trichoderma volatile organic compounds. J. of Fungal Ecology. 6: 19-26.
19.Ito, Y., Tanahashi, M., Shigematsu, M., Shinoda, Y., and Ohta, C. 1998. Compressive-molding of wood by high-pressure steam-treatment: Part 1. Development of compressively molded squares from thinnings. Holzforschung-International J. of the Biology. Chemistry. Physics and Technology of Wood. 52: 2. 211-216. 20.Karadeniz, N., Tiril, A., and Baylan,E. 2009. Wetland management in Turkey: Problems, achievements and perspectives. African J. of Agricultural Research. 4: 11. 1106-1119.
21.Kazi, S.N. 2018. Pulp and paper processing. Intech Open: London, United Kingdom. 33p.
22.Keplinger, T., Frey, M., and Burgert, I. 2018. Versatile strategies for the development of wood-based functional materials. In Bio inspiration. J. of Biomimetic and Bio replication VIII. 10593: 10593-13.
23.Kutnar, A., Kamke, F.A., and Sernek. M. 2008. Density profile and morphology of viscoelastic thermal compressed wood. J. of Wood Science and Technology. 43: 57-68.
24.Laine, K., Belt, T., Rautkari, L., Ramsay, J., Hill, C.A.S., and Hughes, M. 2013. Measuring the thickness swelling and set-recovery of densified and thermally modified Scots pine solid wood. J. of Material Science.48: 8530-8538.
25.Laine, K., Segerholm, K., Walinder, M., Rautkari, L., and Hughes, M. 2016. Wood densification and thermal modification: hardness, set-recovery and micromorphology. J. of Wood Science Technology. 50: 5. 883-894.
26.Mohammadi, A., Tabarsa, T., and Tasoji, M. 2011. Effect of static compressive of treated Paulownia wood on relationship between mechanical properties and density. Iran J. of Wood and Paper Researches. 26: 2. 592-604. (In Persian)
27.Morsing, N., and Hoffmeyer, P. 1998. Densification of wood: the influence of hygrothermal treatment on compression of beech perpendicular to gain. Kgs. Lyngby, Denmark: Technical University of Denmark. BYG-Rapport; No. R-79, 146p.
28.Navi, P., and Heger, F. 2004. Combined densification and thermo-hydro-mechanical processing of wood. Materials Research Society Bulletin.29: 5. 332-336.
29.Novo, L.P., Gurgel, L.V.A., Marabrzi, K., and Curvelo, A.A.S. 2011. Delignification of sugarcane bagasse using glycerol–water mixtures to produce pulps for saccharification. Bioresource Technology. 102: 10040-10046.
30.Romani, A., Ruiz, H.A., Pereira,F.P., Domingues. L., and Teixeira, J.A. 2013. Fractionation of Eucalyptus globulus Wood by Glycerol−Water Pretreatment: Optimization and Modeling. J. of American chemical society. 52: 14342-14352.
31.Roussel, C., Marchetti, V., Lemor, A., Wozniak, E., Loubinoux, B., and Gerardin, P. 2001. Chemical modification of wood by polyglycerol-maleic anhydride treatment. Holzforschung. 55: 57-62.
32.Rowell, R. 1984. The chemistry of solid wood. American Chemical Society, Washington, DC, 290p.
33.Sandberg, D., Haller, P., and Navi, P. 2013. Thermo-hydro and thermo-hydro-mechanical wood processing: An opportunity for future environmentally friendly wood products. J. of Wood Material Science and Engineering.8: 1. 64-88.
34.Shams, M.I., and Yano, H. 2011. Compressive deformation of phenol formaldehyde (PF) resin-impregnated wood related to the molecular weight of resin. J. of Wood Science Technology. 45: 73-81.
35.Song, J., Chen, C., Zhu, S., Zhu, M., Dai, J., Ray, U., and Yao, Y. 2018. Processing bulk natural wood into a high-performance structural material. Nature. 554: 224-228.
36.Standard, T.A.P.P.I .1999. Method T222 om. TAPPI test methods. 5p.
37.Sun, F., and Chen, H. 2008. Enhanced enzymatic hydrolysis of wheat straw by aqueous glycerol pretreatment. J. of Bio Resource Technology. 99: 6156-6161.
38.Tu, D., Su, X., Zhang, T., Fan, W., and Zhou, Q. 2014. Thermo mechanical densification of populus tomentosa var. tomentosa with low moisture content. BioResources. 9: 3. 3846-3856.
39.Unsal, O., Kartal, S.N., Candan, Z., Arango, R.A., Clausen, C.A., and Green, F. 2009. Decay and termite resistance, water absorption and swelling of thermally compressed wood panels. International Biodeterioration and Biodegradation. 63: 548-552.
40.Welzbacher, C.R., Wehsener, J., Rapp, A.O., and Haller, P. 2008. Thermo-mechanical densification combined with thermal modification of Norway spruce (Picea abies Karst) in industrial scale-Dimensional stability and durability aspects. Holz Roh Werkst. 66: 39-49. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 390 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 311 |