مطالعه ویژگی‌های فیزیکی و مکانیکی تخته خرده ساخته شده از خرده چوب صنعتی – پودر تایر بازیافتی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد فرآورده های چند سازه چوب دانشگاه گنبد کاووس

2 دانشگاه گنبد کاووس- استادیار گروه صنایع چوب و کاغذ

3 استادیار گروه صنایع چوب و کاغذ دانشگاه گنبد کاووس

4 عضو هیئت علمی دانشگاه گنبدکاووس

چکیده

سابقه و هدف: افزایش جمعیت و سهم سرانه مصرف چوب و لزوم کاهش برداشت چوب از جنگل‌های طبیعی، نیاز به تأمین چوب از طریق استفاده از مواد جایگزین را اجتناب‌ناپذیر نموده است. در سال‌های اخیر، توجه زیادی به تولید محصولات از مواد بازیافت شده صورت گرفته است. از میان مواد بازیافتی، تایرهای بازیافتی یک نگرانی جدی هستند؛ زیرا مقدار آن به خاطر افزایش تقاضا و طول عمر کوتاه در حال افزایش بوده و بنابراین لازم است که روش‌هایی برای بازیابی تایر بازیافتی توسعه پیدا کند. یکی از راه حل های موثر برای بازیابی تایر بازیافتی می‌تواند استفاده از آن به منظور تولید کامپوزیت‌های بر پایه چوب – تایر ‌باشد. در این تحقیق، خواص فیزیکی و مکانیکی تخته خرده چوب ساخته شده از تایر بازیافتی و خرده چوب صنعتی مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق نسبت وزنی پودر تایر بازیافتی به خرده چوب در پنج سطح (0/100، 10/90، 20/80، 30/70، 40/60) به عنوان متغیرهای مستقل انتخاب گردید. خرده‌چوب صنعتی از شرکت صنعت چوب شمال تهیه شد. از رزین اوره فرم آلدهید به میزان 10 درصد وزن خشک ماده اولیه و از کلرید آمونیوم به عنوان هاردنر به میزان 2 درصد وزن خشک رزین استفاده شد. پس از فرآیند مخلوط کردن مواد اولیه با یکدیگر، کیک خرده چوب در دمای 170 درجه سانتی‌گراد به مدت زمان 5 دقیقه تحت پرس گرم قرار گرفت. برای انجام آزمون‌های فیزیکی و مکانیکی از استانداردهای EN استفاده شد. همچنین برای نحوه پراکنش ذرات تایر بازیافتی در تخته خرده چوب از میکروسکوپ الکترونی پویشی استفاده گردید. خصوصیات فیزیکی و مکانیکی تخته‌ها با استفاده از آنالیز واریانس در سطح اطمینان 5 درصد مورد تجزیه و تحلیل آماری قرار گرفت.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که با افزایش تایر بازیافتی، مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته و چسبندگی داخلی تخته‌ها کاهش یافت. اگرچه با ذوب شدن تایر، احتمال افزایش چسبندگی بین تایر و چوب وجود داشت اما این عمل در دمای استفاده شده در این تحقیق روی نداد. زیرا ذرات تایر بازیافتی در دمای بیشتر از 170 درجه سانتی‌گراد ذوب می‌شود. در تصاویر میکروسکوپ الکترونی به وضوح مشخص است که ذرات تایر در دمای پرس ذوب نشده و هیچ گونه اتصالی با خرده چوب برقرار نشده است. میزان جذب آب و واکشیدگی ضخامت بعد از 2 و 24 ساعت غوطه‌وری در آب تخته خرده چوب‌ها با افزایش میزان تایر بازیافتی یک‌ روند کاهشی را نشان دادند، به‌ طوری‌ که بیشترین مقدار آن مربوط به عدم استفاده از تایر بازیافتی و کمترین میزان جذب آب و واکشیدگی ضخامت مربوط به تخته‌های دارای 40 درصد تایر بازیافتی بود.
نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد، قابلیت به کارگیری تخته‌های دارای 20 درصد تایر بازیافتی برای تخته‌های با اهداف عمومی (نجاری) و تخته‌های دارای 10 درصد تایر بازیافتی برای لوازم داخلی (مبلمان) به منظور استفاده در شرایط خشک وجود دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Study on physical and mechanical properties of particleboard made of wood particles - waste tire powder

نویسندگان [English]

  • mazaher abasi 1
  • vahid vaziri 2
  • farshid faraji 3
  • Hedayatollah Aminian 4
1 1M.Sc. Graduated of Wood Composite Products, Gonbad Kavous University, Gonbad, Iran.
چکیده [English]

Background and objective: It is a fact that demand for wood products has been increasing with the increasing in the population of the world that adversely influences the sustainable utilization of forest resources. In recent years, there has been widespread interest in the manufacturing of products from recycled materials. Among the waste materials, waste tires are a major concern, because the amount of waste tires is increasing more and more due to the increasing demand for tires and because of their short lifetime, it is therefore necessary to develop methods for recycling waste tires. Effectively recycling waste tires such as manufacturing wood-rubber-based composites could be one of the solutions. This research, physical and mechanical properties of particleboard made from waste tire powder and wood particles were investigated.
Materials and methods: The variable in this research were the ratio of waste tire powder to wood chips (at five levels; 0:100, 10:90, 20:80, 30:70, 40:60). Industrial wood particles from Sanate Choube Shomal Company were used. Urea formaldehyde resin used at 10 percent level of dry weight of raw material as well as ammonium chloride was used as a catalyst at 2 percent level of the dry weight of adhesive. After the mixing process raw material together, mat at temperature of 170°c for 5 minutes under hot press was placed. Physical and mechanical properties of panels measured according to EN Standard. Also the dispersion of waste tire in particleboard was evaluated by scanning electron microscopy (SEM). Physical and mechanical properties of panels analyzed using variance analysis in 5% probability level.
Results: The results showed, increasing waste tire percent resulted in decreasing the bending strength, modulus of elasticity and internal bonding of the boards. Although melting of the tire might be expected to increase bonding strength with the wood, this did not happen at the temperatures applied in this study, because the waste tire might melt at temperatures higher than 170°c. Based on images of scanning electron microscopy, it is clear that tire has not melted at the press temperature and has been created no connection with wood. Water absorption and thickness swelling after 2 and 24 hours immersion in water decreased with increasing of the waste tire content, So that the maximum of WA and TS after 2 and 24 hours of immersion in water were found in control specimens and the minimum value of these factors were found in the boards contain of 40 percent of the waste tire.
Conclusion: Results showed, there was usability of the waste tire up to 20 percent for general purpose boards and up to 10 percent for interior fitments (including furniture) for use in dry conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Particleboard
  • Waste tire powder
  • Industrial wood chips
  • Scanning electron microscopy
  • Physical and mechanical properties
1.Ayrilmis, N., Buyuksari, U., and Avci, E. 2009. Utilization of waste tire rubber in the
manufacturing of particleboard. Materials and Manufacturing Processes, 24: 688–692.
2.Doosthoseini, K. 2001. Wood composite materials manufacturing, applications. Tehran
University Press, 648p. (In Persian)
3.Febriano, F., and Yoshioka, M. 1999. Composites of wood and trans-1,4-isoperene rubber:
mechanical, physical and flow behavior. Journal of Wood Science, 45(1): 38-45.
4.Ghofrani, M., and Rabiei, A. 2008. Study of the physical and mechanical properties of
composites boards made of a mixture of poplar chips and recycled tires. Journal of
Environmental Sciences, 6(1): 123-129. (In Persian)
5.Kokabi, M. 2015. Plastic engineering. Tarbiat Modares University, 695p. (In Persian)
6.Sadre Momtazi, A., and Zarshin, R. 2011. Use of waste tire rubber particles and ash of rice
straw in cement composites. 5th National Congress on Waste Management, 8p. (In Persian)
7.Sharma, V., and Sharon, A. 1993. Optimal oriented of flakes in oriented strand board. Journal
of Experimental Mechanics, 33(2): 91-98.
8.Song, X.M. 1995. Wood fiber and recycled tire rubber hybrid composites. Ph.D. Thesis,
Michigan Technological University, USA, 120p.
9.Xu, M., and Li, J. 2012. Effect of adding rubber powder to poplar particles on composite
properties. Bioresource Technology, 118: 56-60.
10.Yang, H.S., Kim, D.J., Lee, Y.K., Kim, H.J., Jeon, J.Y., and Kang, C.W. 2004. Possibility of
using waste tire composites reinforced with rice straw as construction materials. Bioresource
Technology, 95: 61–65.
11.Zhao, J., Wang, X., Cheng, J., and Zheng, K. 2008. Optimization of processing variables in
wood-rubber composite board manufacturing technology. Bioresource Technology, 99(5):
2384-2391.