تأثیر نانوسلولز و چسب روی خواص MDF ساخته شده از پانل‌های بازیافتی به روش الکترولیز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو

2 استاد

3 استادیار

چکیده

سابقه و هدف:
افزایش جمعیت و تقاضای روز افزون برای محصولات چوبی باعث کاهش سطح جنگل‌ها شده، به طوری که در همه کشورهای جهان قوانین سخت گیرانه‌ایی برای قطع درختان تدوین شده است. فشار بیش از حد سازمان محیط زیست ایران باعث شده است که بحث توقف بهره برداری از جنگل‌ها به صورت جدی مطرح شود و میزان برداشت چوب از جنگل‌ها به کمتر از یک میلیون متر مکعب در سال کاهش یابد. بنابراین صنایع چوب با کمبود چوب مواجه می‌باشد. (12).
هدف از انجام این کار تهیه الیاف از پانل‌های مستعمل و استفاده بهینه از آن‌ها به روش الکترولیز بدون مواد شیمیایی برای جلوگیری از آلودگی محیط زیست و استفاده مجدد از این الیاف بازیافتی در ساخت تخته‌های MDF بود.
مواد و روش:
در این پژوهش ابتدا ضایعات پانل‌های چوبی MDF از چند کارگاه جمع‌آوری شد، ضایعات به قطعات کوچکتر تبدیل و داخل آب به مدت 24 ساعت غوطه‌ور گردید غوطه‌وری در آب داغ به منظور نفوذ آب به چیپس‌ها قبل از حرارت در گرم‌کن الکتروشیمیایی بود. قطعات MDF خرد شده و خیس شده در یک سیلندر مجهز به الکترودهای الکتریکی از جنس استیل قرار گرفت، این الکترودها به شکل مستطیلی بوده و در طول محفظه در جداره‌های آن به موازات یکدیگر قرار گرفتند، فاصله بین الکترودها بسته به اندازه سیستم فرق می‌کند اما با تغییر فاصله بین الکترودها، مقاومت میدان الکتریکی که با ولت در سانتی متر بیان می‌شود می تواند تغییر کند. ظرف مدت 45 دقیقه در اثر الکترولیز اتصال بین الیاف هیدرولیز شد، و الیاف از هم جدا شدند به منظور افزایش هدایت الکتریکی، مقداری نمک طعام به این مخلوط افزوده شد. الیاف بدست آمده خارج و خشک گردید و برای ساخت مجدد تخته مورد استفاده قرار گرفت، از نانو سلولز به عنوان تقویت کننده رزین اوره فرمالدئید در سه سطح استفاده ‌شد. میزان چسب مصرفی در دو سطح و الیاف مورد استفاده به میزان 70 درصد الیاف تهیه شده از کارخانه و 30 درصد الیاف بازیافت شده عنوان متغیر مستقل این مطالعه انتخاب گردید
یافته ها:
متغیرهای ساخت همچون دمای 160 درجه سانتی گراد و زمان پرس 8 دقیقه برای همه تیمارها ثابت در نظر گرفته شد. خواص فیزیکی واکشیدگی ضخامتی(TS) و جذب آب(WA) پس از 2 و 24 ساعت غوطه وری در آب و خواص مکانیکی چسبندگی داخلی(IB)، مدول گسیختگی(MOR) و مدول الاستیسیته(MOE) تخته‌ها مورد آزمون قرار گرفت.
نتایج نشان داد که بالاترین مقاومت خمشی (47/14 مگاپاسکال) و مدول الاستیسیته (096/1359 مگاپاسکال) مربوط به تخته‌های ساخته شده با 12 درصد چسب و 3 درصد نانوسلولز بود، همچنین بالاترین چسبندگی داخلی در تخته‌های ساخته شده با 12 درصد چسب و 3 درصد نانو سلولز به میزان (5/0 مگاپاسکال) بود. کم‌ترین واکشیدگی ضخامت (720/4 % و 863/9 % بعد از 2 ساعت و 24 ساعت غوطه وری در آب به ترتیب) در تخته‌های ساخته شده با 12 درصد چسب و 3 درصد نانوسلولز بود، همچنین کمترین میزان جذب آب (113/33 % و 653/80 % بعد از 2 ساعت و 24 ساعت غوطه وری در آب به ترتیب) در تخته‌های ساخته شده با 12 درصد چسب و 3 درصد نانو مشاهده شد.

نتیجه گیری:
تجزیه و تحلیل آماری نتایج به کمک نرم افزار 16 SPSS انجام شد. نتایج نشان داد که الیاف بازیافتی از کیفیت مناسبی برخوردار است و امکان استفاده از آن به‌صورت مخلوط با الیاف بکر وجود دارد، با افزودن نانو سلولز به چسب مصرفی خواص مکانیکی بهبود یافت و جذب آب و واکشیدگی کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Effects of nano-cellulose and resine on MDF properties produced from recycled MDF using electrolise method

نویسندگان [English]

  • taghi tabarsa 2
  • mahdi mashkour 3
چکیده [English]

Background and objectives
Increasing of population and daily progressive increase of demand for wood products caused reduction in forest area so that serious regulations have been developed concerning trees cut, Intensive insist of Iranian environmental organization caused that the matter of stopping of forest harvesting is seriously considered and amount of wood harvesting from forests reduce to low than one million cubic meter therefore wood industry is facing wood shortcoming. (12).
The aim of this study was to recycle fibers from waste panels using ecofriendly electerolis method and using them for producing MDF.

Materials and methods:
In this study, first wood panel wastes of MDF were collected from several firms. MDF wastes were immersed in water for 24 hours. Immersing was conducted for penetration of water in the MDF wastes before Ohmic heating. Small pieces of wet MDF were placed in a cylinder equipped with electrical steel electrodes Rectangular electrodes were fixed parallel with each other in the side walls of cylinder. After 45 minutes, fibers of MDF were separated by hydrolysis. In order to increase electrical conduction, some salt was added to the mixture. Obtained fibers were separated and dried and mixed with fresh fibers provide by a local firm (70% based on dry weight of board) for board producing. For reinforcing of UF resin, nano- cellulose was used at three levels of 0, 1 and 3 percent. Resin UF was allied at two levels of 8 and 12 percent.
Findings:
Manufacturing parameters such as press temp. Of 160 degree centigrade and press time of 8 minutes were kept constant for all treatments. Physical properties of thickness swelling (TS) and water absorption (WA) after 2 and 24 hours water immersing in water and mechanical properties of internal bond (IB), modulus of rupture (MOR) and modulus of elasticity (MOE) of boards were evaluated. The results showed that the highest modulus of rupture (14/47Mpa) and modulus of elasticity (1359/096‌Mpa) of the boards made with 12% glue and 3% nano- cellulose was, as well as the highest internal bonding in the boards made with 12% glue and 3% nano- cellulose was (0/5‌Mpa). The least amount of thickness swelling (%4/720 and %9/863 after 2 and 24 hours floatation on water respectively) was observed in boards made with 12% glue and 3% nano- cellulose. As well the least amount of water absorption (%33/113 and %80/653 after 2 and 24 hours floatation on water respectively) was observed in boards made with 12% glue and 3% nano- cellulose.

Conclusion:
Statistical analysis of results was conducted using SPSS 16. Results showed that recycled fibers have suitable quality. It is possibility to reuse it mixed with fresh fibers. Manufacture board properties, however, are not as high as standard. Adding nano-cellulose into UF glue caused an improvement in mechanical properties and water absorption and thickness swelling were decreased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Recycling
  • Medium Density Fiberboard
  • Electrolysis method
  • Bending strength
  • Thickness swelling