گروه صنایع چوب و کاغذ ابوذر
مطالبی پیرامون صنایع چوب و کاغذ و زیر مجموعه های تبدیل مکانیکی و تبدیل شیمیایی چوب
صفحات وبلاگ
کلمات کلیدی مطالب
نویسنده: علی کوه پیما - جمعه ٢٠ دی ۱۳٩٢

 

کامپوزیت ترکیبی است که از لحاظ ماکروسکوپی از چند ماده متمایز ساخته شده باشد، به طوری که این اجزاء به آسانی از یکدیگر قابل تشخیص باشند. برای ایجاد تغییر و بهینه کردن خواص فیزیکی و شیمیایی مواد، آن ها را ترکیب یا کامپوزیت می کنیم در واقع، هدف از ایجاد کامپوزیت، به دست آوردن ماده ای ترکیبی با خواص مورد انتظار می باشد. نانوکامپوزیت نیز یک چندسازه است که یک یا چند جزء از آن، ابعاد کمتر از 100 نانومتر دارد. نانوکامپوزیت ها از دو فاز تشکیل شده اند.جهت مشاده ادامه مقاله بر روی لینک ادامه مطلب کلیک کنید:

 

 


کامپوزیت ترکیبی است که از لحاظ ماکروسکوپی از چند ماده متمایز ساخته شده باشد، به طوری که این اجزاء به آسانی از یکدیگر قابل تشخیص باشند. برای ایجاد تغییر و بهینه کردن خواص فیزیکی و شیمیایی مواد، آن ها را ترکیب یا کامپوزیت می کنیم در واقع، هدف از ایجاد کامپوزیت، به دست آوردن ماده ای ترکیبی با خواص مورد انتظار می باشد. نانوکامپوزیت نیز یک چندسازه است که یک یا چند جزء از آن، ابعاد کمتر از 100 نانومتر دارد. نانوکامپوزیت ها از دو فاز تشکیل شده اند. فاز اول در واقع پایه یا ماتریس نانوکامپوزیت محسوب می شود و ممکن است از جنس پلیمر، فلز و یا سرامیک باشد. فاز دوم نیز ذراتی در مقیاس نانومتر می باشند که به عنوان تقویت کننده، مواد پرکننده به منظور اهداف خاص از قبیل استحکام، مقاومت، هدایت الکتریکی، خواص مغناطیسی و ... در درون فاز اول (ماده پایه) توزیع می شوند. در بحث نانومواد، نانوکامپوزیت ها از جایگاه ویژه ای برخوردار هستند. حضور ذرات و الیاف در ساختار نانوکامپوزیت ها معمولاً باعث ایجاد استحکام در ماده ی پایه می شود. در واقع هنگامی که ذرات و یا الیاف درون یک ماده ی پایه توزیع شوند، نیروهای اعمال شده به کامپوزیت به طور یکنواختی به ذرات یا الیاف منتقل می شود. با توزیع مواد پرکننده درون ماده پایه خصوصیاتی نظیر استحکام، سختی، خواص تربیولوژیکی و تخلخل تغییر می کند. ماده ی پایه می تواند ذرات را به گونه ای از هم جدا نگه دارد که رشد ترک به تأخیر افتد. به علاوه اجزاء نانوکامپوزیت ها بر اثر برهمکنش سطحی بین ماده ی پایه و مواد پرکننده، از خواص بهتری برخوردار می شوند. نوع و میزان برهمکنش ها نقش مهمی در خواص مختلف نانوکامپوزیت ها همچون حلالیت، خواص نوری، خواص الکتریکی و مکانیکی آن ها دارد.

تاریخچه فن آوری نانو

1959 ریچارد فایلمن : بر روی یک سوزن آنقدر جاهست که می توان تمام دایره المعارف بریتانیا را جا داد.1974 ناریوتانگیوچی: جهت افزایش دقت بیشتر در ماشینکاری به قطعاتی با دقت نانو نیاز داریم.

  • آب بهترین حلال
  • تعریف فن آوری نانو
    • هدفمندی تولید
    • کاربردهای نانو

 

صنایع تبدیل مکانیکی چوب

  • گلولام
  • تخته سیمان
  • تخته گچ
  • تخته خرده چوب
  • صنایع چوب خشک کنی
  • صنایع روکش و تخته چند لایه
  • صنایع تبدیل شیمیایی چوب
    • کاغذ
    • تخته فیبر
    • چوب پلاستیک

خواص فیزیکی و مکانیکی کمپوزیت ها

  • جذب آّب ( Water Absorbtion )
  • تغییر ضخامت (TS  )
  • مقاومت خمشی( MOR )
  • مدول الاستیسیته( MOE )
  • تغییر رنگ (  )
  • چسب پذیری (  )
  • مقاومت الکتریکی ( Resistence )
  • خواص اگوستیک ( Acoustic )
  • خواص انبساط و انقباظ( Tensile strength )
  • آتشگیری و مقاومت در برابر سوختن(  )
  • نگهداری پیچ و میخ (With Drow Wal   )

هدف پژوهش

بررسی آثار مفید و مخرب استفاده از نانو فلزات بر خواص فیزیکی و مکانیکی تخته کمپوزیت ها

دیدگاه کل گرایانه نسبت به کاربرد های نانو فلزات

افزایش کاربرد تخته کمپوزیت های ساختمانی به عنوان مصالح مهندسی با ویژگی های مورد نظر

کاهش آثار مخرب زیست محیطی ناشی از قطع درخت

روش ها

روش های پرتو نگاری از نانو کامپوزیت های مورد استفاده:

  • §Xray : طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس - روش تحلیلی است برای تجزیه و تحلیل ساختاری (مورفولوژی)
  • §TEMA :  تحلیل میکروسکپیک انتقال الکترونی – نوعی پرژکتور نمایش اسلاید در مقیاس نانو که در آن پرتویی از الکترون ها ازجسم عبور داده می شود

 

نتایج پژوهش

  • §نانوذرات در چهار سطح 0 1 3 5 درصد به UF اضافه شد
  • §خواص تحلیل شده شیمیایی( سلولی- هولوسلولی- خاکستر- ph- قابلیت انحلال)
  • §خواص تحلیل شده مکانیکی ( MOR- MOE- ws )
  • §خواص فیزیکی تحلیل شده ( جذب آب TS )

نتایج پژوهش

  • §استفاده از نانو نقره 200ppm در دو سطح 100 و 150 میلی لیتر بر کیلوگرم
  • §کاهش زمان پرس
  • §ارتقاء خواص فیزیکی و مکانیکی تخته خرده چوب
  • §نمونه های آزمون از کارخانه ایران چوب
  • §سایر متغیر های کارخانه ثابت

نتایج پژوهش

  • §کاهش زمان پرس در سطح 100            10.9 درصد
  • §کاهش زمان پرس در سطح  150           10.1 درصد
  • §خواص انتقال حرارتی نانونقره باعث کاهش زمان در پرس
  • §افزایش کیفیت خواص مکانیکی و فیزیکی بدلیل کاهش گرادیان گرمایی

نتایج پژوهش

 

  • §از نانو سیلیکون دی اکسید SiO2
  • §از کاهنده KH550  سیلان استفاده شده
  • §از ویبراتور آلتراسونیک جهت افزودن نانو به رزین UF استفاده شد
  • §تخته های مورد آزمون plywood – particleboard – mdf  
  • §استاندارد ISO  -  طیف نوری Xray جهت ارزیابی

نتایج پژوهش

  • §از اوره فرمالدیید یک درصد با نسبت یک به دو استفاده شده
  • §کاهش میزان فرمالدیید آزاد در پرس گرم 1.5 درصد - سطح E1
  • §ویسکوزیته رزین و قدرت باند چسب با افزودن نانو افزایش یافته است
  • §زمان پلیمریزاسیون رزین تغییری نداشته است

 

دسته بندی نانو مواد:

کامپوزیت های نانو متناسب با شکل ظاهری به انواع مختلفی تقسیم می شوند:

مقایسه بصری ذرات نانو با اشیائ کوچک آشنا:

تقسیم بندی کامپوزیت های چوبی

خواص فیزیکی و مکانیکی کمپوزیت ها

  • جذب آّب ( Water Absorbtion )
  • تغییر ضخامت (TS  )
  • مقاومت خمشی( MOR )
  • مدول الاستیسیته( MOE )
  • تغییر رنگ (  )
  • چسب پذیری (  )
  • مقاومت الکتریکی ( Resistence )
  • خواص اگوستیک ( Acoustic )
  • خواص انبساط و انقباظ( Tensile strength )
  • آتشگیری و مقاومت در برابر سوختن(  )
  • نگهداری پیچ و میخ (With Drow Wal   )

1)     پودر جامد نقره ای تیره - خاصیت آنتی باکتریال – کاربرد در صنایع الکترونیکی و اپتیکی دارویی بهداشتی و کاتالیتیک دارد – پایداری زیاد – آبدوست – سازگار با محیط زیست – مقاوم در برابر حرارت – قابل افزایش به الیاف و پلیمر ها

2)     نانو دی اکسید تیتانیوم:

3)     این اکسید نیمه هادی است و در صنعت رنگ و کاتالیست استفاده می شود – جهت حذف بسیاری از آلاینده ها مورد استفاده است

4)     نانو دی اکسید سیلسیوم :

5)     پودر سفید رنگ – انعکاس پرتو نور امواج با طول موج بالا – SiO2 – از دو روش بدست می آید: رسوب در سطح الیاف و سنتز ذرات از طریق هیدرولیز تترا اتوکسی زیلان در حضور الیاف سلولز

6)      پودر معدنی سدیم بار مثبت:

7)     Na MMT:  Na+MontMorillonite

8)     جامد – سفید رنگ - جزء خانواده ی سیلیکات ها – کریستالی در حالت میکروسکپی – جاذب آب 

موقعیت مکانی نانو فلزات در جدول تناوبی مندلیف:

خواص حفاظتی نانو فلزات

  مقاومت به موریانه

در یک بررسی توسط Green و Arango ۲۰۰۷ مقاومت به موریانه (R. flavipes) چوب تیمار شده با نانو اکسید روی در روش آزمایشگاهی انجام شد که باعث از بین رفتن ۷۶ درصد از موریانه ها شد. هم نانو بور و هم اسید بوریک کنترل ۱۰۰ درصدی بر حمله موریانه داشتند و باعث مرگ تمام موریانه ها شدند.

مقاومت به پوسیدگی

در یک بررسی توسط Clausen و همکاران (۲۰۰۹) مقاومت به رشد کپک در نمونه های تیمار شده با نانو بور، روی و مس مورد مطالعه قرار گرفت و گزارش شد که نانو بور و نانو مس مقاومت بالای ۹۵ درصد در برابر رشد کپک داشتند.

مقاومت به هوازدگی

اکسید روی تاریخچه ای طولانی به عنوان مقاوم کننده در برابر اشعه UV دارد، گزارشات جدید در مورد نانواکسید روی نشان می دهد که در هنگام کاربرد به عنوان پوشش سطحی مقاومت خوبی را در برابر اشعه UV دارد (Clausen و همکاران (2010)).

-         خواص ترمودینامیکی نانوفلزات

استفاده از نانو ذرات   Al2O3,Cu,CuO در چسب های ترموست باعث افزایش ضریب انتقال حرارت شده و به تبع آن افزایش انتقال حرارت و کاهش هزینه‌های تولید و افزایش بازده می‌شود. بنابراین توان مورد نیاز پمپ هیدرولیک ایجاد فشار پرس و سطح انتقال حرارت کاهش می‌یابد. همچنین افزایش بازده باعث کنترل هرچه بهتر حرارت انتقال یافته می‌شود که بر پروفیل دانسیته تخته ها بسیار موثر است.

یک نانوذره، ذره‌ای است که ابعاد آن در حدود ۱ تا ۱۰۰ نانومتر باشد. نانوذرات علاوه‌بر نوع فلزی، عایقها و نیمه هادی‌ها، نانوذرات ترکیبی نظیر ساختارهای هسته‌لایه را نیز در بر می‌گیرند. همچنین نانوکره‌ها، نانومیله‌ها، و نانوفنجان‌ها تنها اشکالی از نانو ذرات در نظر گرفته می‌شوند. نانوذرات در اندازه‌های پایین نانوخوشه به حساب می‌آیند. نانوبلورها و نقاط‌کوانتومی نیمه‌هادی نیز زیرمجموعه نانوذرات هستند.در ۴ گروه کلی نانو ذرات فلزی ،نانو ذرات سرامیکی ، نانو ذرات پلیمری و نانو ذرات نیمه رسانا طبقه بندی می شوند. چنین نانوذراتی در کاربردهای بیودارویی به عنوان حامل دارو و عوامل تصویربرداری استفاده می‌شوند. به طور خاص از نانو ذرات در قرن نهم توسط صنعتگران منطقه ی بین النهرین برای جلا دادن ظروف سفالی استفاده می شده است. امروزه برای لایه نشانی نانو ذرات از لایه نشان چرخشی و لایه نشان غوطه وری استفاده می‌شود.معمولاً برای لایه نشانی نانو ذرات از فرایند سل ژل استفاده می‌شود. کاربردها: گوناگونی مواد نانوذره‌ای به اندازه تنوع کاربردهای آنها است، زمینه‌هایی که نانوذرات کاربرد دارند، عبارتند از:

مواد کامپوزیت، کامپوزیت‌های ساختاری، کاتالیزور، بسته‌بندی، روکش‌ها، افزودنی‌های سوخت و مواد منفجره، ساینده‌ها، کاربرد نانوذرات در باتری‌ها وپیل‌های سوختی، روان‌کننده‌ها، پزشکی و داروسازی، دارو رسانی، محافظت‌کننده‌ها، آنالیز زیستی و تشخیص پزشکی، لوازم آرایشی، روش‌های ساخت:

چگالش از یک بخار: روش چگالش از یک بخار شامل تبخیر یک فلز جامد و سپس چگالش سریع آن برای تشکیل خوشه‌های نانومتری است که به صورت پودر ته‌نشین می‌شوند. مهمترین مزیت این روش میزان کم آلودگی است. در نهایت اندازه ذره با تغییر پارامترهایی نظیر دما و محیط گاز و سرعت تبخیر کنترل می‌شود. روش تبخیر در خلاء بر روی مایعات روان (VERL) و روش سیم انفجاری جزء روش‌های چگالش از یک بخار محسوب می‌شود.

سنتز شیمیایی: استفاده از روش سنتز شیمیایی شامل رشد نانوذرات در یک محیط مایع حاوی انواع واکنشگرها است. روش سل ژل نمونه چنین روشی است، در روش‌های شیمیایی اندازه نهایی ذره را می‌توان با توقف فرایند هنگامی که اندازه مطلوب به دست آمد یا با انتخاب مواد شیمیایی تشکیل دهنده ذرات پایدار و توقف رشد در یک اندازه خاص کنترل نمود. این روش‌ها معمولاً کم هزینه و پر حجم هستند، اما آلودگی حاصل از مواد شیمیایی می‌تواند یک مشکل باشد.

فرایندهای حالت جامد: از روش فرایندهای جامد (آسیاب یا پودر کردن) می‌توان برای ایجاد نانوذرات استفاده نمود. خواص نانوذرات حاصل تحت تأثیر نوع ماده آسیاب‌کننده، زمان آسیاب و محیط اتمسفری آن قرار می‌گیرد. از این روش می‌توان برای تولید نانوذرات از موادی استفاده نمود که در دو روش قبلی به آسانی تولید نمی‌شوند

لیپوزم ها ، درخت سان ها ، نانو ذرات پلیمری ،نانو ذرات پوشش داده شده با پلیمر ها ، نانو ذرات کیتوزان و لستین و نانو ذرات دارویی نمونه هایی از نانو ذراتی می باشند که از مسیر فناوری های نوین به دست آمده اند.

نتایج پژوهش

  • نانوذرات در چهار سطح 0 – 1 – 3 – 5 درصد به UF اضافه شد
  • خواص تحلیل شده شیمیایی( سلولی- هولوسلولی- خاکستر- ph- قابلیت انحلال)
  • خواص تحلیل شده مکانیکی ( MOR- MOE- ws )
  • خواص فیزیکی تحلیل شده ( جذب آب – TS )

 

 

پیشینه تحقیق:

 Xianquan Zhang and Yixing Liu [1]

 had studied the ratio of stainless steel

fiber which had affection on the electromagnetic shielding

effectiveness of steel/wood composite fiberboard, and the

results showed that: when the steel/wood composite fiber was

on the bilateral surface layer of fiberboard with the proportion

of 1:3, the electromagnetic shielding effectiveness could reach

above 55 dB in 0-1.5 GHz.

 

 Xianquan Zhang and Yixing Liu [2]

researched on the property of wood fiber-copper wire net

composite MDF, and discovered that the effectiveness could

reach above 60dB in 9kHz-1.5GHz when copper wire net

whose mesh was more than 60 was placed on surface layer.

 

Xiansen Liu and Feng Fu [3]

 made three-layer compound larch

plywood by adding respectively brass fiber and stainless steel

fiber to urea-formaldehyde resin as conductive unit, and the

effectiveness was in the range of 6.34 dB to 28.76dB when

added with brass fiber and 13.63-21.14dB when added with

stainless steel fiber in 9kHz-1.5GHz.

Xiansen Liu and Feng Fu

[4] made three-layer compound Larch plywood by adding

respectively super fine copper powder, super fine nickel powder

and super fine graphite powder to urea-formaldehyde resin as

conductive unit, the effectiveness was respectively 0dB, 0.00-

10.10dB, 5.28-13.13 dB in 9kHz-1.5GHz.

 

 Jintian Huang and Guangjie Zhao [5]

had studied the electromagnetic shielding

effectiveness of veneer plated with Ni by chemical method and

discovered that the effectiveness could reach 30-60dB in 0Hz-

1.5GHz.

 

Qiutie Zhi [6]

made wooden electromagnetic shielding

*Address correspondence to this author at the Forestry College of Guangxi

University, No.100, Daxue East Road; Nanning, Guangxi, P.R. China;

Tel: +8613978177625, +8607713271438; Fax: +8607713271418;

E-mail: glscw58@163.com

materials by magnetron sputtering and discovered that the

effectiveness could reach above 30dB in 30Hz-1.5GHz.

 

 

Keyang Lu and Feng Fu [7]

had researched the property of

electromagnetic shielding plywood laminated with

conductive membrane; and discovered that when copper

fiber was 200g /m2, the effectiveness was 39.30-61.75dB and

the average was 49.65dB in 9kHz-1.5GHz.

 

 

 Jiaqi Zhu et al.[8]

had researched the composite of metal mesh and wood

veneer, the results showed that the effectiveness could reach

above 40dB in 1MHz-1GHz.

 

 Junling wang and Hongsha Guo et al. [9]

 have studied on wood-based panel whose

surface was separately pasted with Ni-plated fabric and

coarsening copper; the effectiveness of the wood-based panel

whose surface was pasted with Ni-plated fabric was about

60dB and the other one was above 70dB. Effectiveness

grades was divided into five grades by Chohachiro N [10-12]

in frequency of 50MHz-1GHz: 􀀁under 10dB: no

effectiveness; 􀀂10-30dB: bad; 􀀃30-60dB: medium; 􀀄60-

90dB: good; 􀀅above 90dB: excellent.

مطالب اخیر:
دوستان من:
کدهای اضافی کاربر :