اثر پیش تیمار لیگنین زدایی بر ویژگی های مکانیکی چوب صنوبر فشرده

در تحقیق حاضر از روش اصلاحی تلفیق اشباع و فشرده سازی برای بهبود ویژگی های مکانیکی چوب تند رشد صنوبر با هدف توسعه کاربرد آن در مصارف سازه ای و نیمه سازه ای استفاده شد. تحقیقات اخیر نشان داد که خروج بخشی از لیگنین پیش از فشرده سازی موجب افزایش تراکم پذیری و تشکیل پیوندهای هیدروژنی حین فشرده سازی و بهبود قابل ملاحظه ویژگی های مکانیکی می گردد.

قطعات چوب صنوبر با حلال آلی گلیسرول لیگنین زدایی شدند. یک سطح از نمونه های لیگنین زدایی شده، پس از شستشو فشرده شدند و سطح دیگر پس از شستشو با محلول گلیسرول-مالییک انیدرید، اشباع سطحی شده و سپس فشرده شدند تا حین پرس، پلیمر شدن گلیسرول-مالییک انیدرید بین الیاف سلولزی سبب بهبود مضاعف مقاومت چوب فشرده گردد. در سطح دیگر، به منظور مقایسه روش لیگنین زدایی و اشباع، با تیمار گرمایی، قطعات پیش از فشرده سازی تحت تیمار آب گرمایی در شرایط دما و فشار مشابه شرایط لیگنین زدایی، قرار گرفته و سپس فشرده شدند. میزان فشردگی در هر سه سطح 80 درصد در نظر گرفته شد. به منظور 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، آزمون های فشار و کشش موازی الیاف، خمش استاتیک، سختی و ضربه انجام شد.

میزان خروج لیگنین در نمونه های لیگنین زدایی شده 55 درصد بود و پس از اشباع، 5/7 درصد افزایش وزن داشت. تصاویر میکروسکوپ الکترونی نمونه های آب گرمایی- فشرده نشان دهنده بسته شدن حفرات سلولی و پر شدن آنها با ماده دیواره سلولی بود که به دلیل افزایش شکنندگی دیواره سلولی، ترک هایی حین فشرده سازی ایجاد گردید. در نمونه لیگنین زدایی-فشرده شده حفرات زیادی در هر دو مقطع عرضی و مماسی مشاهده شد که احتمالا به دلیل بازگشت فشردگی پس از پرس می باشد. در نمونه لیگنین زدایی-اشباع-فشرده ، حفرات با پلی استر حاصل از واکنش گلیسرول-مالییک انیدرید پر شدند. مقاومت کششی نمونه لیگنین زدایی-فشرده به دلیل برقراری پیوند هیدروژنی بین واحدهای سلولزی، بیشتر از نمونه آب گرمایی-فشرده بود و اشباع با ترکیب گلیسرول-مالییک انیدرید به دلیل برقراری پیوند استری بین واحدهای سلولزی، به افزایش بیشتر مقاومت کششی منجر گردید. بیشترین مقدار مدول کششی و فشاری مربوط به نمونه آب گرمایی- فشرده شده بود که به واکنش های تراکمی لیگنین و افزایش بلورینگی سلولز متعاقب اصلاح گرمایی نسبت داده شد. در نمونه های اشباع-فشرده به دلیل پر شدن تخلخل و برقراری پیوندهای قوی استری، مدول کششی و فشاری بیشتر از نمونه لیگنین زدایی-فشرده بود. مقاومت خمشی در نمونه اشباع-فشرده به دلیل تشکیل پلی استر در سطح به میزان قابل ملاحظه ای بهبود یافت. بیشترین مدول سختی مربوط به نمونه لیگنین زدایی-اشباع-فشرده بود. بیشترین مقاومت به ضربه مربوط به نمونه لیگنین زدایی-فشرده بود و اشباع با ترکیب گلیسرول-مالییک انیدرید موجب کاهش مقاومت به ضربه شد که البته بیشتر از نمونه آب گرمایی-فشرده و نمونه شاهد بود.

نتایج آزمون های مکانیکی حاکی از کارآمدی تلفیق لیگنین زدایی-اشباع-فشرده سازی بر بهبود مقاومت ویژه کششی، فشاری و سختی در مقایسه با شاهد بود. مقاومت ویژه ضربه نمونه لیگنین زدایی-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 لیگنین زدایی-اشباع-فشرده نیز کمتر از نمونه شاهد بود که علت را می توان به متاثر بودن مقاومت خمشی از مقاومت سطح نمونه نسبت داد؛ فشرده سازی در حجم نمونه، نه فقط در سطح، به مقدار زیاد (80 درصد) انجام شده است، بنابراین علی رغم بیشتر بودن مقاومت خمشی، نسبت مقاومت ویژه خمشی کاهش یافت.