بررسی رفتار الکتریکی و آکوستیکی فراورده چندسازه چوبی سبک شده با گرانول پلی استایرن

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری فراوردههای چندسازه چوب دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران،

2 دانشیار گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منایع طبیعی گرگان، ایران،

3 استاد گروه تکنولوژی و مهندسی چوب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران

چکیده

چکیده:
سابقه و هدف: یکی از نگرانی‌های اصلی صنایع چوب، تأمین ماده اولیه چوبی می‌باشد. لذا توجه به مواردی که بخشی از نگرانی‌های موجود را از طرق مختلف، مانند کاهش مصرف چوب در تولید فراورده‌های چوبی مورد نظر قرار دهد، درخور اهمیت است. سبک سازی فراورده‌های چند سازه با استفاده از گرانول پلی استایرن به عنوان یک راهکار برای کاهش مصرف مواد اولیه مورد توجه قرار گرفته است. از خواص مهمی که برای این نوع از فراورده‌ها در نظر گرفته شده، رفتار آنها در برابر الکتریسیته و خواص آکوستیکی می‌باشد. این تحقیق در نظر دارد تا خواص دی الکتریک و آکوستیکی فرآورده چندسازه مورد مطالعه را ارزیابی کند.
مواد و روش ها: برای ساخت نمونه‌های آزمونی از میان تیمارها بر اساس مقاومت مکانیکی و خواص فیزیکی، بهینه‌ترین تیمار برای بررسی رفتار الکتریکی و خواص آکوستیکی انتخاب گردید. برای تهیه نمونه‌های آزمونی سبک شده با پلی استایرن، نمونه‌های شاهد شماره ۱ و ۲ به ترتیب با دانسیته 7/0 gr/cm3 و 5/0 gr/cm3 آماده شد. دانسیته اول نمونه شاهد به دلیل مقایسه نمونه آزمونی با فراورده چند سازه استاندارد و دانسیته دوم نمونه شاهد به دلیل مقایسه نمونه آزمونی با فراورده چند سازه دارای دانسیته مشابه بدون گرانول پلی استایرن مد نظر قرار گرفت.
یافته‌ها: نتایج آزمون مقاومت الکتریکی نشان دادند، با توجه به همسانی دانسیته بین نمونه آزمونی سبک شده با نمونه شاهد 2 با دانسیته 5/0 gr/cm3 تفاوت معنی داری در نتایج مشاهده نگردید. همچنین بین نمونه‌های دارای دانسیته 5/0 gr/cm3با نمونه های سنگین تر با دانسیته 7/0 gr/cm3 تفاوت معنی داری در مقاومت الکتریکی وجود نداشت. طبق نتایج بدست آمده، مشاهده شد که وزن مخصوص نمونه‌ها به طور غیرمستقیم بر مقاومت الکتریکی نمونه ها اثرگذار است. در یک دانسیته مشخص، افزودن گرانول پلی استایرن منجر به بهبود مقاومت الکتریکی و خواص آکوستیک نمونه ها شده است.
نتیجه‌گیری: نتایج آزمون‌ها نشان دادند با کاهش دانسیته مقاومت الکتریکی نمونه‌های آزمونی افزایش و میزان جذب صوت بهبود یافته است. وجود گرانول پلی استایرن در نمونه‌های آزمونی علاوه براین که خود به عنوان یک عایق قوی عمل می نماید، با اثرگذاری بر رفتار نمونه ها احتمالاً منجر به افزایش مقاومت الکتریکی آنها شده است. گرانول پلی استایرن بر خواص آکوستیکی نمونه‌ها نیز به صورت مستقیم اثرگذار بوده است. نتایج حاصل نشان دادند، از تخته های سبک شده با گرانول پلی استایرن می توان در مواردی که نیاز بیشتر به افزایش مقاومت الکتریکی و افزایش خاصیت عایق صوت می باشد با در نظر گرفتن میزان بار مکانیکی مجاز قابل تحمل توسط تخته ها، به صورت موثر استفاده نمود.
کلمات کلیدی: فراورده چندسازه چوب؛ سبک سازی؛ مقاومت الکتریکی؛ خواص آکوستیکی، پلی استایرن

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Study of Electrical and acoustic properties of light weight wood-based panel products with Polystyrene granules

نویسندگان [English]

  • Seyed Mohsen Hosseini 1
  • Abolghasem khazaeian 2
  • Taghi Tabarsa 3
1 factory manager
2 University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan
3 University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan
چکیده [English]

Abstract
Background and objective: One of the main concerns of wood industry is the supply of wooden raw material. So it is important to consider the issues that address part of the existing concerns in different ways, such as reducing wood consumption in the production of wooden products. Application of lightweight composite products using polystyrene is considered as a solution to reduce the consumption of raw materials. Important properties considered for these types of products include their behaviors against electricity and acoustic properties. This study aims to evaluate the dielectric and acoustic behaviors of the composite studied herein.
Materials and Methods: In order to construct test samples, the most optimum treatment was selected from the treatments based on mechanical strength and physical properties to examine the electrical behavior and acoustic properties. To prepare lightweight test samples polystyrene, control samples were made at a densities of 0.7 g/cm3 (C1) and 0.5 g/cm3 (C2). The first density of control sample was chosen to compare the test specimen with a standard composite, and the second density of control sample was selected to compare the test sample with a composite product of similar density without polystyrene granules.
Findings: The results of electrical resistance test showed no significant differences between the lightweight test sample and C2 with a density of 0.5 g/cm3 due to their density equivalence. Also, electrical resistance was not significantly different between specimens with a density of 0.5 g/cm3 and heavier specimens with a density of 0.7 g/cm3. The results indicated that the specific gravity of the samples indirectly affected the electric resistance of the samples. At a certain density, the addition of polystyrene granules resulted in improved electrical resistance and acoustic properties of the samples.
Conclusion: The results of the tests showed that decreasing density of the samples resulted in increased electrical resistance and improved sound absorption of the samples. The presence of polystyrene granules in test samples, in addition to acting as a strong insulator, has an effect on the behavior of the samples possibly leading to an increase in their electrical resistance. Polystyrene granules have directly affected the acoustic properties of the samples. The results showed that lightweight boards using granular polystyrene can be used effectively in cases where there is a need for increased electrical resistance and improved sound insulation property, taking into account the allowable mechanical load tolerance by the boards.

Keywords: Wood-based panel; lightweight; Electrical resistance; acoustic, polystyrene

کلیدواژه‌ها [English]

  • wood based panel
  • light weight
  • Electrical resistance
  • acoustic
  • polystyrene

مراجع

1.Ajayi, A., and Gasu, M. 2014. The use of polyvinylchloride (PVC) claddings and polystyrene wall panels as alternative building materials to wood: A strategy to combat climate change. Can. Soc. Sci. J. 10: 1. 186-193.
2.Aman, I., Sadiyo, S., Nugroho, N., Cabuy, R., and Afif, A. 2011. Electrical properties of indonesian hardwood. Inter. J. Basic Appl. Sci. 11: 161-166.
3.Bucur, V., and Kazemi-Najafi, S. 2011. Delamination detection in wood-based composites panel products using ultrasonic techniques. Handbook of Wood Products and Wood-Based Composites. Springer, Dordrecht. 44p.
4.Cabeza, L., Castell, A., Medrano, M., Martorell, I., Perez, G., and Fernandez,I. 2010. Experimental study on the performance of insulation materials in mediterranean construction. Ener. Build. J. 42: 3. 630-636.
5.Cabo, F., Majano, A., Ageo, L., and Nieto, M. 2011. Development of a novel façade sandwich panel with low-density wood fibres core and wood-based panels as faces. Wood Prod. J. 69: 459-470.
6.Cameron, C., Wennhage, P., Göransson, P., and Rahmqvist, S. 2008. Structural – acoustic design of a multi-functional sandwich body panel for automotive applications. 8th International Conference on Sandwich Structures ICSS 8, portugal. Pp: 896-907.
7.Chedeville, C., and Diederichs, S. 2015. Potential environmental benefits of ultra-light particleboards with biobased foam cores“. Inter. J. Poly. Sci. 1: 1-14.
8.Hilbers, U., Neuenschwander, J., Hasener, J., Sanabria, S., Niemz, P., and Thoemen, H. 2012. Observation of interference effects in air-coupled ultrasonic inspection of wood-based panels. Wood Sci. Technol. J. 46: 979-990.
9.Hilbers, U. Thoemen, H., Hasener, J., and Fruehwald, A. 2012. Effects of panel density and particle type on the ultrasonic transmission through wood-based panels. Wood Sci. Technol. J. 46: 685-698.
10.Hosseini, M., and Fadaei, M. 2016. Description of process and technology wood based panels. Jahad e Daneshgahi. Press, 415p. (In Persian)
11.Hosseini, M., Khazaeian, A., Tabarsa, T., and Thoemen, H. 2017. Investigation of  formaldehyde emission from light-weighted multi-structure wood products with polystyrene granule. Pharmacophore Inter. J. 3173p.
12.Jakes, J. 2016. Recent advances in forest products research and development. Miner. Metal Mater. Soc. J. 68: 9. 2381-2382.
13.Knauf, M. 2015. Understanding the consumer: Multi-modal market research on consumer attitudes in Germany towards lightweight furniture and lightweight materials in furniture design, Wood Prod. J. 73: 259-270.
14.Mir, S., Farokhpayam, S., and Nazerian, M. 2013. Effect of urea formaldehyde adhesive ratio on melamine substrate on the properties of sandwich panels Expanded polystyrene. Iran Wood Paper Sci. J. 29: 648-657.
15.Nilsson, J., Johansson, J., and Sandberg, D. 2013. A new light weight panel for interior joinery and furniture. 9th Meeting of the Northern European Network for Wood Science and Engineering (WSE), Hannover, Germany. Pp: 184-189.
16.Quesada-Pineda, H., Wiedenbeck, J., and Bond, B. 2016. Analysis of electricity consumption: a study in the wood products industry. Ener. Efficiency J.9: 1193-1206.
17.Rehman, H. 2017. Experimental performance evaluation of solid concrete and dry insulation materials for passive buildings in hot and humid climatic conditions. Appl. Ener. J. 185: 1585-1594.
18.Setunge, S., and Gamage, N. 2016. Application of acoustic materials in civil engineering. Acoustic Textiles. Springer, Singapore, Pp: 161-183.
19.Shalbafan, A., Tackmann, O., and Welling, J. 2016. Using of expandable fillers to produce low density particleboard. Wood Prod. J. 74: 15-22.
20.Shalbafan, A. 2013. Investigation of foam materials to be used in lightweight wood-based composites. Doctorate thesis. Hamburg. Germany. 217p.
21.Shalbafan, A., and Rheme, M.H. 2017. Ultra-light particleboard: characterization of foam core layer by digital image correlation. Wood Prod. J. 75: 43-53.
22.Simons, P., Spiro, M., and Levy, J. 1998. Electrical properties of wood Determination of ionic transference numbers and electroosmotic water flow in Pinussylvestris. J. Chem. Soc. Faraday atransactions. 2: 21-29.
23.Taghiyari, H., Taheri, A., and Omrani, P. 2015. Correlation between acoustic and physical–mechanical properties of insulating composite boards made from sunflower stalk and wood chips. Europ. J. Wood Prod.  75: 3. 409-418.
24.Thomen, H., and Luedtke, J. 2007. Light weight panels: Summary of a new development. P 1-13, In: Forest Products and Environment -A Productive Symbiosis. 29 Oct. - 2 Nov. 2007. Taipei.
25.Thomen, H., Smole, J., Yoon, Y., Rheme, M., Chedeville, C.G., and Plummer, Ch. 2015. The development of a bio-based ultra-light particleboard. P 28, In: Biocomposites in construction conference. 21-22 May. 2015. London.
26.Valverde, I., Castilla, L., Nunez, D., Senın, E., and Ferreira, R. 2013. Development of new insulation panels based on textile recycled fibers. Waste Biom. Valor J. 4: 139-146.
27.Zhang, Y., Zong, Zh., Liu, Q., Ma, J., Wu, Y., and Li, Q. 2017. Static and dynamic crushing responses of CFRP sandwich panels filled with different reinforced materials. Mater. Design J. 117: 396-408.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار