اثر کاربرد الیاف معدنی بر هیدراتاسیون و خواص تخته فیبر-گچ حاصل از الیاف کنف و باگاس

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی

2 ---

چکیده

سابقه تحقیق: با توجه به مزایای خاص مواد لیگنوسلولزی، جایگزینی تقویت کننده‌های معدنی (الیاف شیشه و یا الیاف آزبست) توسط الیاف آلی مانند سیسال ، خمیر کرافت یا فیبرهای سلولزی می‌تواند صورت گیرد. اما استفاده از الیاف طبیعی دارای معایبی می-باشد که می‌تواند باعث کاهش سرعت گیرایی گچ که در نتیجه انحلال ترکیبات محلول در آب الیاف می‌باشد شود. این در حالی است که کمبود مواد چوبی در کشور، ارزان بودن و فراوانی منابع لیگنوسلولزی در طی فصول سال چند نمونه از دلایل عمده استفاده از ضایعات کشاورزی می‌باشد. از اینرو، در این مطالعه امکان ساخت تخته فیبر-گچ از الیاف باگاس (Saccharum officinarum L.)، الیاف کنف (Hibiscus cannabinus L.) و الیاف شیشه صنعتی مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: نسبت الیاف باگاس و کنف هر کدام در سه سطح 0، 5/7 و 15 درصد و الیاف شیشه نیز در سه سطح 0، 3 و 6 درصد به عنوان متغیرهای تاثیر گذار بر خواص مکانیکی و فیزیکی تخته فیبر-گچ با دانسیته اسمی g/cm310/1 مورد بررسی قرار گرفت. فرآیند ساخت مورد استفاده فرآیند نیمه خشک بود. ابتدا آب حاوی اسید سیتریک (5/99 درصد آب + 05/0 اسید سیتریک 100 درصد) بر روی الیاف خشک اسپری شد. پس از هم زدن ذرات ماده لیگنوسلولزی در یک همزن آزمایشگاهی به مدت 5 دقیقه، گچ بر روی آن پاشیده و مجداد در هم‌زن با دور گردش زیاد کاملأ با هم مخلوط شدند. سپس مخلوط در قالب چوبی با ابعاد 30×30 سانتی متر ریخته شد و زیر پرس سرد با فشار حدود MPa 3 به مدت 48 ساعت قرار گرفت. پس از خارج نمودن تخته‌ها به مدت 5 روز به منظور متعادل سازی رطوبت در هوای آزاد نگهداری ‌شدند. تخته‌ها برای تکمیل سخت سازی و رسیدن به مقاومت حداکثر در آون با درجه حرارت 50 درجه سانتی‌گراد به مدت 4 ساعت خشک شدند. خشک کردن تخته‌ها تا رطوبت 5 الی 7 درصد ادامه یافت. پس از اتمام فرایند ساخت، خواص فیزیکی و مکانیکی تخته‌ها آزمون و نتایج در قالب روش سطح پاسخ و بر اساس مدل رگرسیونی چند مرحله ایی درجه دوم تحلیل گردید.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که یک تطابق ایده‌آل بین مقادیر پیش‌بینی شده و داده‌های مشاهده‌شده وجود دارد، بطوریکه با افزایش الیاف باگاس و کنف مدول گسیختگی، مدول الاستیسیته و چسبندگی داخلی افزایش و واکشیدگی ضخامت و جذب آب بهبود یافت.
نتیجه گیری: نتایج آزمون تعیین میزان حرارت و نیز زمان هیدراتاسیون خمیر گچی نشان داد که با افزایش مواد استخراجی موجود در مواد لیگنوسلولزی میزان حرارت و زمان گیرایی مخلوط به ترتیب کاهش و افزایش یافت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Application effect of mineral fibers on hydration and properties of gypsum-bonded fiberboard manufactured from kenaf and bagasse fibers

چکیده [English]

Background and aims: with respect to the special advantages of lignocellulosic materials, substitution of mineral reinforcement agents (fiber glass, asbestos and etc.) by organic-based fibers such as sisal, cellulosic fibers can be performed. However, using these natural fibers have some defects which could decrease curing and hardening speed of gypsum due to dissolution water-soluble extractives of fiber, while wood materials shortage in country, cheapness and abundance of lignocellulosic resources during the seasons of the year are some reasons of using agricultural waste. Hence, in this research the possibility of gypsum-bonded fiberboard production from bagasse, kenaf and synthetic fiber (fiber glass) was investigated.
Materials and methods: any of bagasse fiber and kenaf fiber at three levels of 0, 7.5 and 15% (based on the dry weight of panels) and fiber glass at three levels of 0, 3 and 6% as effective variables on the physical and mechanical properties of gypsum-bonded fiberboard manufactured with gypsum to inorganic or organic fibers ratio of 1:2.75 and nominal density of 1.10g/cm3 were evaluated. Production methods of panels was semi-dry process. At first, water containing citric acid (99.50% water+0.5% acid) was sprayed on the dry fibers. After agitating fibers in the laboratory blender for 5min, gypsum was added to fibers and mixed together in blender with high circuit speed again. Then, admixture poured into the wood mould with dimension of 30×30 cm and pressed under cold press with pressure of 3MPa for 48 hours. After discharging, panels were treated at the fresh air condition for 5 days in order to climatization. Then, panels set in oven dryer with temperature of 50°C for 5 hours in order to complete hardening and reach to maximum strength. Drying the panels continued to 5-7% humidity. After ending manufacture process, physical and mechanical properties of panels tested and results was analyzed by response surface methodology based on second order polynomial regression model.
Finding: results showed that there is a good conformity between predicted and estimated values, so with increasing bagasse and kenaf fibers MOR and IB increased.
Results: results of determination of hydration temperature and time of gypsum paste test showed that with increasing extractives of lignocellulosic materials temperature and hardening time of complex decreased and increased, respectively.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

کلیدواژه‌ها [English]

  • gypsum-bonded fiberboard
  • Physical and mechanical properties
  • Bagasse
  • kenaf
  • fiber glass