مجله صنایع چوب و کاغذ ایران

مجله صنایع چوب و کاغذ ایران

ساخت و ارزیابی خواص تخته خرده چوب بدون چسب از بقایای درخت نخل‌خرما

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده ﻣﻨﺎﺑﻊ طبیعی ، دانشگاه تهران، کرج، ایران
2 دانشیار گروه ﻋﻠﻮم و ﺻﻨﺎﯾﻊ چوب و کاﻏﺬ، دانشکده منابع طبیعی، ، دانشگاه ﺗﻬﺮان، کرج، اﯾﺮان
3 دانشکده شیمی، پردیس علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران
10.22034/ijwp.2025.2061641.1707
چکیده
بیان مسئله و اهداف: در دهه‌های اخیر، فشارهای ناشی از جنگل‌زدایی و کمبود منابع چوب طبیعی، چالش‌های جدی برای صنایع چوبی به‌وجود آورده است. از سوی دیگر، نگرانی‌های زیست‌محیطی مربوط به رزین‌های مصنوعی، خصوصاً انتشار فرمالدهید، لزوم توسعه راهکارهای جایگزین را دوچندان نموده است. بقایای نخل‌خرما، به‌عنوان یک زیست‌توده غنی از ترکیبات لیگنوسلولزی، به‌ویژه در مناطق گرمسیری ایران، می‌تواند منبعی بالقوه برای تولید پانل‌های بدون چسب باشد. این پژوهش با هدف تولید و تحلیل مکانیکی تخته‌خرده‌چوب‌های بدون چسب از تنه نخل‌خرما طراحی شده و تلاش دارد تا با استفاده از روش متدولوژی سطح پاسخ (RSM) و مدل Box–Behnken، تأثیر پارامترهای دمای پرس، زمان پرس، رطوبت اولیه خرده‌ها و دانسیته پانل را بر خواص نهایی کامپوزیت، بررسی نماید.
مواد و روش‌ها: بینه‌های نخل‌خرما از استان‌های جنوبی کشور جمع‌آوری شد. نمونه‌ها در سه سطح رطوبتی (۲۵، ۵۰ و %۷۵) ، چگالی‌های هدف (700، 800 و 900 kg/m³) و دماهای پرس (۱۸۰، 190 و 200 درجه سانتی‌گراد) آماده‌سازی و در زمان‌های ۵، ۱۰ و ۱۵ دقیقه، با فشارهای متناسب تحت پرس‌گرم قرار گرفتند. سپس آزمون‌های مکانیکی شامل مدول گسیختگی (MOR)، مدول الاستیسیته (MOE) و چسبندگی داخلی (IB) و آزمون‌های فیزیکی از جمله دانسیته، جذب آب و واکشیدگی ضخامت انجام شد تا کیفیت پانل های ساخته شده، مورد ارزیابی قرار گیرد.
نتایج: افزایش دمای پرس و دانسیته باعث کاهش معنادار جذب آب (تا ۶۲٪) و واکشیدگی ضخامت (تا ۲۶۹٪) گردید. چسبندگی داخلی تا ۰.۳۲ مگاپاسکال و مدول گسیختگی تا ۱۱.۸ مگاپاسکال اندازه‌گیری گردید. نتایج حاصل از آنالیز واریانس نشان داد که پارامترهای اعمال شده در پرس‌گرم تأثیر معناداری بر اغلب خواص مکانیکی و فیزیکی نمونه‌ها داشتند. در واقع، افزایش دمای پرس، موجب تخریب بخشی از هولوسلولزها گردید که با کاهش خاصیت هیدروفیلی، جذب آب نمونه‌ها کاهش یافت. از سوی دیگر، با افزایش رطوبت اولیه خرده‌ها، پیوند بین الیاف تقویت شد و در نهایت منجر به بهبود چسبندگی داخلی گردید. مقایسه نتایج با استانداردهای بین‌المللی نشان داد که اگرچه اغلب نمونه‌ها الزامات تخته‌خرده‌چوب برای کاربردهای داخلی خشک (کلاس P2) را برآورده ‌کردند، اما در زمینه جذب آب و واکشیدگی ضخامت، هنوز چالش‌هایی وجود دارد که نیازمند اصلاح ساختاری یا افزودن افزودنی‌های ضد آب است. با توجه به اینکه در این پژوهش هیچ‌گونه رزین مصنوعی یا ماده شیمیایی به پانل‌ها افزوده نشد، دستیابی به این سطح از خواص مکانیکی، خود نشان‌دهنده پتانسیل بالای نخل خرما در فرآیندهای بدون چسب است.
نتیجه‌گیری: نتایج این پژوهش نه تنها نشان‌دهنده امکان تولید پانل‌های مهندسی‌شده‌ی بدون چسب از بقایای نخل‌خرما است، بلکه مزایای محیط‌زیستی و اقتصادی قابل‌توجهی را نیز به همراه دارد. استفاده از منابع بومی، کاهش وابستگی به رزین‌های مصنوعی، کاهش انتشار ترکیبات آلی فرار و همچنین ایجاد اشتغال در مناطق محروم، از جمله مزایای جانبی این فناوری محسوب می‌شوند. پیشنهاد می‌شود در آینده، بررسی‌های بیشتری بر روی روش‌های پیش‌تیمار مانند بخاردهی و اعمال قلیایی ملایم انجام شود تا پیوندهای بین مولکولی، تقویت شده و خواص نهایی پانل‌ها بهبود یابد. همچنین ترکیب مکانیزم خودچسبی با افزودنی‌های زیستی مانند نشاسته اصلاح‌شده یا موم‌های گیاهی، می‌تواند راهکاری ترکیبی برای دستیابی به عملکرد بهتر باشد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] Ashori, A. and Nourbakhsh, A., 2008. Effect of press cycle time and resin content on physical and mechanical properties of particleboard panels made from the underutilized low-quality raw materials. Industrial Crops and Products, pp. 225–230. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2008.02.015.
[2] Arian, A. and Vlosky, R.P., 2023.  An overview of the wood products sector in Iran: 2007-2022. Journal of Forest Business Research, 2(2), pp. 146–169. https://doi.org/10.62320/jfbr.v2i2.40.
[3] Dehghani Firouzabadi, M. R. and Ghorbannezhad, P., 2014. Investigation on MDF market demand in Iran. International Journal of Lignocellulosic Products, 1(1), 72-81. (In Persian).
[4] Lee, S. H., Lum, W. C., Boon, J. G., Kristak, L., Antov, P., Pędzik, M. and Pizzi, A., 2022. Particleboard from agricultural biomass and recycled wood waste: a review. Journal of Materials Research and Technology, 20, pp. 4630–4658. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2022.08.166.
[5] Okuda, N. and Sato, M., 2004. Manufacture and mechanical properties of binderless boards from kenaf core. Journal of Wood Science, pp. 53–61. https://doi.org/10.1007/s10086-003-0528-8.
[6] Solt, P., Konnerth, J., Gindl-Altmutter, W., Kantner, W., Moser, J., Mitter, R. and van Herwijnen, H. W., 2019. Technological performance of formaldehyde-free adhesive alternatives for particleboard industry. International Journal of Adhesion and Adhesives, 94, pp. 99–131. https://doi.org/10.1016/j.ijadhadh.2019.04.007.
[7] Lamaming, J., Hashim, R., Sulaiman, O., Sugimoto, T., Sato, M. and Hiziroglu, S., 2014. Measurement of some properties of binderless particleboards made from young and old oil palm trunks. Measurement, 47, 813-819. https://doi.org/101016/j.measurement.2013.10.007.
[8] Barbu, M. C., Montecuccoli, Z., Förg, J., Barbeck, U., Klímek, P., Petutschnigg, A. and Tudor, E. M., 2021. Potential of brewer’s spent grain as a potential replacement of wood in pMDI, UF or MUF bonded particleboard. Polymers, 13(3), 319. https://doi.org/10.3390/polym13030319.
[9] Jahan Latibari, A., Hosseinzadeh, A., Nourbakhsh, A., Karegarfard, A. and Golbabaei, F., 1996. Investigation of the properties of particleboard made from palm residues. Journal of Wood and Paper Research, 1(148), pp. 53–108. (In Persian)
[10] Chao, C.C.T. and Krueger, R.R., 2007. The date palm (Phoenix dactylifera L.): Overview of biology, uses, and cultivation. HortScience, pp. 1077–1082. https://doi.org/10.21273/hortsci.42.5.1077.
[11] Hashim, R., Nadhari, W. N. A. W., Sulaiman, O., Hiziroglu, S., Sato, M., Kawamura, F. and Tanaka, R., 2011. Evaluations of some properties of exterior particleboard made from oil palm biomass. Journal of Composite Materials, 45(16), 1659-1665. https://doi.org/10.1177/0021998310385028.
[12] Saadaoui, N., Rouilly, A., Fares, K. and Rigal, L., 2013. Characterization of date palm lignocellulosic by-products and self-bonded composite materials obtained thereof. Materials & Design, 50, 302-308. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2013.03.011.
[13] Nasir, M., Khali, D. P., Jawaid, M., Tahir, P. M., Siakeng, R., Asim, M. and Khan, T. A., 2019. Recent development in binderless fiber-board fabrication from agricultural residues: A review. Construction and Building Materials, 211, 502-516. https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.03.279.
[14] Faiad, A., Alsmari, M., Ahmed, M. M., Bouazizi, M. L., Alzahrani, B. and Alrobei, H., 2022. Date palm tree waste recycling: treatment and processing for potential engineering applications. Sustainability, 14(3), 1134. https://doi.org/10.3390/su14031134.
[15] Baskaran, M., Azmi, N. A. C. H., Hashim, R. and Sulaiman, O., 2017. Properties of binderless
particleboard and particleboard with addition of urea formaldehyde made from oil palm trunk waste. Journal of Physical Science, 28(3), 151-159. https://doi.org/10.21315/jps2017.28.3.10.
[16] Laemsak, N. and Okuma, M., 2000. Development of boards made from oil palm frond II: Properties of binderless boards from steam-exploded fibers of oil palm frond. Journal of Wood Science, pp. 322–326. https://doi.org/10.1007/BF00766224.
[17] Sun, Y. C., Lin, Z., Peng, W. X., Yuan, T. Q., Xu, F., Wu, Y. Q. and Sun, R. C. (2014). Chemical changes of raw materials and manufactured binderless boards during hot pressing: lignin isolation and characterization. Bioresources, 9(1), 1055-1071. https://doi.org/10.15376/biores.9.1.1055-1071.
[18] Nadhari, W. N. A. W., Ishak, N. S., Danish, M., Atan, S., Mustapha, A., Abd Karim, N. and Yahaya, A. N. A., 2020. Mechanical and physical properties of binderless particleboard made from oil palm empty fruit bunch (OPEFB) with addition of natural binder. Materials Today: Proceedings, 31, 287-291. https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.06.009.
[19] Hashim, R., Saari, N., Sulaiman, O., Sugimoto, T., Hiziroglu, S., Sato, M. and Tanaka, R., 2010. Effect of particle geometry on the properties of binderless particleboard manufactured from oil palm trunk. Materials & Design, 31(9), 4251-4257. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2010.04.012.
[20] Hashim, R., Nadhari, W. N. A. W., Sulaiman, O., Hiziroglu, S., Sato, M., Kawamura, F. and Tanaka, R., 2011. Evaluations of some properties of exterior particleboard made from oil palm biomass. Journal of Composite Materials, 45(16), 1659-1665. https://doi.org/10.1177/0021998310385028.