اثر پیشتیمار لیگنینزدایی بر ویژگیهای مکانیکی چوب صنوبر فشرده
نویسندگان
1 استادیار، گروه مهندسی چوب و فرآوردههای سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران،
2 دانشیار ، گروه مهندسی چوب و فرآوردههای سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران
3 دانشجوی کارشناسیارشد، گروه مهندسی چوب و فرآوردههای سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران،
4 دانشیار، گروه مهندسی چوب و فرآوردههای سلولزی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران
doi
10.22069/jwfst.2021.19360.1937چکیده
سابقه و هدف: در تحقیق حاضر از روش اصلاحی تلفیق اشباع و فشردهسازی برای بهبود ویژگیهای مکانیکی چوب تندرشد صنوبر با هدف توسعه کاربرد آن در مصارف سازهای و نیمه سازهای استفاده شد. تحقیقات اخیر نشان داد که خروج بخشی از لیگنین پیش از فشردهسازی موجب افزایش تراکمپذیری و تشکیل پیوندهای هیدروژنی حین فشردهسازی و بهبود قابل ملاحظه ویژگیهای مکانیکی میگردد. مواد و روشها: قطعات چوب صنوبر با حلال آلی گلیسرول لیگنینزدایی شدند. یک سطح از نمونههای لیگنینزدایی شده، پس از شستشو فشرده شدند و سطح دیگر پس از شستشو با محلول گلیسرول-مالئیکانیدرید، اشباع سطحی شده و سپس فشرده شدند تا حین پرس، پلیمر شدن گلیسرول-مالئیکانیدرید بین الیاف سلولزی سبب بهبود مضاعف مقاومت چوب فشرده گردد. در سطح دیگر، به منظور مقایسه روش لیگنینزدایی و اشباع، با تیمار گرمایی، قطعات پیش از فشردهسازی تحت تیمار آب گرمایی در شرایط دما و فشار مشابه شرایط لیگنینزدایی، قرار گرفته و سپس فشرده شدند. میزان فشردگی در هر سه سطح ۸۰ درصد در نظر گرفته شد. بهمنظور بررسی تغییرات ریزساختاری چوب در سطوح شاهد و اصلاح شده، تصاویر میکروسکوپ الکترونی تهیه گردید. همچنین به منظور بررسی اثر سطوح مختلف اصلاح بر خواص مکانیکی، آزمونهای فشار و کشش موازی الیاف، خمش استاتیک، سختی و ضربه انجام شد.یافتهها: میزان خروج لیگنین در نمونههای لیگنینزدایی شده ۵۵ درصد بود و پس از اشباع، ۵/۷ درصد افزایش وزن داشت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نمونههای آبگرمایی- فشرده نشاندهنده بسته شدن حفرات سلولی و پر شدن آنها با ماده دیواره سلولی بود که به دلیل افزایش شکنندگی دیواره سلولی، ترکهایی حین فشردهسازی ایجاد گردید. در نمونه لیگنینزدایی-فشردهشده حفرات زیادی در هر دو مقطع عرضی و مماسی مشاهده شد که احتمالا به دلیل بازگشت فشردگی پس از پرس میباشد. در نمونه لیگنینزدایی-اشباع-فشرده، حفرات با پلیاستر حاصل از واکنش گلیسرول-مالئیکانیدرید پر شدند. مقاومت کششی نمونه لیگنینزدایی-فشرده به دلیل برقراری پیوند هیدروژنی بین واحدهای سلولزی، بیشتر از نمونه آبگرمایی-فشرده بود و اشباع با ترکیب گلیسرول-مالئیکانیدرید به دلیل برقراری پیوند استری بین واحدهای سلولزی، به افزایش بیشتر مقاومت کششی منجر گردید. بیشترین مقدار مدول کششی و فشاری مربوط به نمونه آبگرمایی- فشرده شده بود که به واکنشهای تراکمی لیگنین و افزایش بلورینگی سلولز متعاقب اصلاح گرمایی نسبت داده شد. در نمونههای اشباع-فشرده به دلیل پر شدن تخلخل و برقراری پیوندهای قوی استری، مدول کششی و فشاری بیشتر از نمونه لیگنینزدایی-فشرده بود. مقاومت خمشی در نمونه اشباع-فشرده به دلیل تشکیل پلیاستر در سطح به میزان قابل ملاحظهای بهبود یافت. بیشترین مدول سختی مربوط به نمونه لیگنینزدایی-اشباع-فشرده بود. بیشترین مقاومت به ضربه مربوط به نمونه لیگنینزدایی-فشرده بود و اشباع با ترکیب گلیسرول-مالئیکانیدرید موجب کاهش مقاومت به ضربه شد که البته بیشتر از نمونه آبگرمایی-فشرده و نمونه شاهد بود.نتیجهگیری: نتایج آزمونهای مکانیکی حاکی از کارآمدی تلفیق لیگنینزدایی-اشباع-فشردهسازی بر بهبود مقاومت ویژه کششی، فشاری و سختی در مقایسه با شاهد بود. مقاومت ویژه ضربه نمونه لیگنینزدایی-فشرده بیشتر از نمونه شاهد و در دو سطح دیگر کمتر از نمونه شاهد بود که به افزایش تغییرشکل پذیری دیواره سلولی نسبت داده شد. مقاومت ویژه خمشی، بر خلاف مقاومت خمشی، در نمونه لیگنینزدایی-اشباع-فشرده نیز کمتر از نمونه شاهد بود که علت را میتوان به متاثر بودن مقاومت خمشی از مقاومت سطح نمونه نسبت داد؛ فشرده سازی در حجم نمونه، نه فقط در سطح، به مقدار زیاد (۸۰ درصد) انجام شده است، بنابراین علیرغم بیشتر بودن مقاومت خمشی، نسبت مقاومت ویژه خمشی کاهش یافت.
