فهرست مطالب

  • سال دهم شماره 4 (زمستان 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/12/01
  • تعداد عناوین: 13
|
  • فروغ دستوریان*، رضا شعبانی، رضا غفاری، سید محمد حسین یحیایی، مصطفی سام دلیری صفحات 469-477
    در تحقیق حاضر اثر سرعت بسته شدن پرس (در سه سطح 2/0، 4/0 و 6/0 میلی متر بر دقیقه) در سطح فشردگی ثابت 45 درصد، بر رفتار افت تنش و بازگشت فشردگی چوب توسکا موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش سرعت بسته شدن پرس، مقدار تنش ایجادشده در چوب ها افزایش یافت و علت این امر به شکست پیوندهای کووالانسی هیدروژنی و آزادسازی تنش در سرعت پرس پایین تر نسبت داده شد. دو مرحله آزادسازی تنش در منحنی های افت تنش مشاهده گردید. در مرحله اول ، نرخ آزادسازی تنش بالا بود که به لغزش بین مولکول های چوبی و شکست پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی نسبت داده شد. در مرحله دوم، منحنی افت تنش تقریبا مسطح گردید. نتایج برهم نهی زمان-سرعت بسته شدن پرس، نشان داد که منحنی مرجع قادر به پیش بینی رفتار افت تنش تا تقریبا 380 ساعت (380 برابر زمان اصلی آزمون) می باشد. ازآنجایی که تنها با انتقال به صورت افقی، منحنی مرجع صافی حاصل نگردید و به انتقال در جهت عمودی نیز نیاز بود، می توان اظهار داشت با توجه به دما و رطوبت بالای چوب ها حین فشردگی، ماده دارای رفتار ترمورئولوژیکی پیچیده می باشد. با افزایش سرعت بسته شدن پرس از 2/0 تا 6/0 میلی متر بر دقیقه، مقدار بازگشت ضخامت تا 20 درصد افزایش یافت. همچنین یک رابطه خطی بین تنش باقیمانده پس از افت تنش یک ساعته و میزان بازگشت فشردگی حاصل گردید.
    کلیدواژگان: بازگشت فشردگی، سرعت بسته شدن پرس، برهم نهی زمان-سرعت بارگذاری، فشرده سازی
  • احمدرضا زاهدی طبرستانی، احمدرضا سرائیان*، حسین رسالتی، علی قاسمیان صفحات 479-494
    این تحقیق با هدف بررسی اصلاح مایع پخت فرآیند خمیرکاغذسازی نیمه شیمیایی سولفیت خنثی (NSSC) با اعمال تغییرات درصد مواد شیمیایی، افزایش میزان قلیائیت و تغییر زمان پخت برای تولید خمیرکاغذ شبه شیمیایی (سولفیت قلیایی) انجام شده است. در بین خمیرکاغذهای تولیدی، بهترین ترکیب با توجه به قلیائیت باقی مانده قابل قبول (11 pH >) و عدد کاپای قابل قبول (حدود 17) و کمترین مقدار وازده انتخاب شد. خمیرکاغذ سولفیت قلیایی خالص و همچنین اختلاط درصدهای مختلف خمیرکاغذ سولفیت قلیایی با خمیرکاغذ NSSC مقایسه و ارزیابی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که مقاومت کلی خمیرکاغذ اصلاح شده در مقایسه با خمیرکاغذ NSSC اولیه افزایش یافته است. بطوری که شاخص کشش خمیر کاغذ سولفیت قلیایی و NSSC به ترتیب حدود 2/66 و 4/32 نیوتن متر بر گرم است. با افزودن مقادیر بیشتر این نوع خمیرکاغذ، می توان ضمن تامین ویژگی های مقاومتی کاغذ، مقدار مصرف خمیرکاغذ الیاف بلند وارداتی را کاهش داد.
    کلیدواژگان: سولفیت قلیایی، اصلاح مایع پخت، خمیرکاغذ NSSC، ویژگی های مقاومتی
  • صدیقه ایزی، حسین یوسفی*، مهدی مشکور، داود رسولی صفحات 495-505
    در این مطالعه، نانوکامپوزیت سه لایه شفاف متشکل از نانوفیبرهای سلولز چوب (WCNF)، نانو فیبرهای سلولز باکتریایی (BCNF) و نانوفیبرهای کیتین (ChNF) به صورت جداگانه به عنوان لایه ی وسط و اپوکسی به عنوان لایه های رویی و پشتی ساخته شد و ویژگی های آن مورد بررسی قرار گرفت. نانوفیبر سلولز و نانوفیبر کیتین ابتدا تبدیل به نانوفیلم شده و سپس بعد از جابجایی حلال با اتانول و استون در اپوکسی غوطه ور شدند و در نهایت نانوفیلم های آغشته به اپوکسی بعد از پرس سرد در آون خشک شدند تا نانوکامپوزیت سه لایه تهیه گردد. آزمون های FE-SEM ، شفافیت و کشش نشان دادند که اپوکسی به لایه وسط (نانوفیلم) نفوذ کرده و موجب شفافیت و خواص مکانیکی بیشتر شده است. طبق آزمون XRD شاخص کریستالی نانوکامپوزیت ها کمتر از شاخص کریستالی نانوفیلم های خالص بود. آزمون ATR-FTIR حاکی از مشابهت پیک نانوکامپوزیت ها با پیک اپوکسی بود که دلیل آن حضور لایه اپوکسی در بالا و پایین فیلم نانوفیبر سلولز و نانوفیبر کیتین بود. خواص مکانیکی و شفافیت تمام نانوکامپوزیت ها بیشتر از نانوفیلم خالص بود. نانوکامپوزیت های حاوی BCNF و ChNF به ترتیب بیشترین خواص مکانیکی و شفافیت را نشان دادند.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت شفاف، نانوفیبر سلولز، نانوفیبر کیتین، اپوکسی
  • مرتضی ناظریان*، علیرضا رضائیان، محمد شمسیان صفحات 507-520
    این بررسی اثرات نسبت ضخامت بال به ارتفاع جان در سه سطح (1:2، 5/3: 5/1 و 5: 2)، همینطور نسبت ضخامت به ارتفاع جان در سه سطح (2: 5/0، 5/3: 5/0، و 5: 5/0) و عرض بال در سه سطح (3، 8/3 و 6/4 سانتیمتر) به عنوان متغیرهای مستقل بر روی بعضی از خواص مکانیکی نظیر مدول گسیختگی (MOR) و مدول الاستیسیته (MOE) تیرهای I شکل ساخته شده از چوب زبان گنجشک (Fraxinus spp.) را ارزیابی کرده است. برای این منظور، روش سطح پاسخ (RSM) برای ارزیابی اثرات متغیرهای مستقل بر روی MOR و MOE تیرهای I شکل بر اساس طرح محور چرخشی مرکب مرکزی (CCRD) با سه متغیر و سه سطح مورد استفاده قرار گرفت. در این ارزیابی، آزمون خمش مطابق استاندارد ASTM D-5055 انجام پذیرفت. معادله های مدل ریاضی توسط بهره گیری از برنامه شبیه ساز کامپیوتری به منظور یافتن اختلاف های معنی دار و تاثیرگذارترین متغیرها بدست آمد. بر اساس نتایج، مقادیر پیش بینی شده در تطابق با مقادیر بدست آمده بوده اند (مقدار R2 برای MOR و MOE به ترتیب برابر 99/0 و 98/0). بررسی نشان داد که RSM می تواند به طور موثری در مدل سازی خواص خمشی تیر I شکل مورد استفاده قرار گیرد. معلوم گردید که همه متغیرهای مستقل اثر مستقیم و معنی دار بر روی پاسخ ها داشته اند، بنحوی که نسبت ضخامت بال به ارتفاع جان، نسسبت ضخامت به ارتفاع تیر و عرض بال در سطوح به ترتیب برابر با 2:5، 5: 5/0 وcm 6/4 مقادیر MOR و MOE را در حداکثر میزان قرار دادند. همزمان، بعضی از اثرات متقابل و مربع اثرات متغیرها نیز تاثیرات معنی داری داشته اند. بطور کلی، افزایش در نسبت ضخامت بال به ارتفاع، نسبت ضخامت به ارتفاع جان و عرض بال MOR و MOE تیرهای I شکل را افزایش داد. علاوه بر آن، نسبت ضخامت بال به ارتفاع جان بیشترین تاثیر را بر روی مقاومت خمشی تیر داشت.
    کلیدواژگان: تیرهای I شکل، زبان گنجشک، مقاومت خمشی، روش سطح پاسخ
  • محمد شمسیان، افسانه شهرکی*، تکتم همتی، بابک نصرتی ششکل، علی بیات کشکولی صفحات 521-530
    در این تحقیق از چسب اوره/ ملامین فرمالدهید با نسبت های مختلف (10:90، 20:80 و 30:70) ، خاک اره و ضایعات لاستیک با نسبت اختلاط (0:100، 10:90 و 20:80) و دمای پرس (160، 170 و 180 درجه سانتی گراد) پانل های ساندویچی سبک ساخته شدند. همچنین لایه صنوبر 2 میلی متری روی سطوح پانل پرس شدند. آزمون های مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته، چسبندگی داخلی و مقاومت به فشار موازی الیاف به ترتیب بر اساس استاندارد ASTM آیین نامه C393 ، D1037 و C364 انجام شد. نتایج آزمون های مکانیکی توسط تجزیه واریانس و گروه بندی میانگین ها با آزمون چند دامنه ای دانکن با سطح اطمینان 95 درصد از نظر آماری تجزیه و تحلیل شدند. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار خواص مکانیکی پانل های ساندویچی در دمای 170 درجه سانتی گراد بود. افزودن 30 درصد رزین ملامین فرمالدهید موجب افزایش حداکثری خواص مکانیکی شد. افزایش میزان لاستیک تا 10 درصد موجب افزایش حداکثری مقاومت فشاری، مقاومت خمشی و چسبندگی داخلی شد و تخته های فاقد لاستیک حداکثر مدول الاستیسیته را دارا بودند.
    کلیدواژگان: پانل ساندویچی، پانل سبک وزن، خاک اره، ضایعات لاستیک
  • وحید نجاتی، امیر خسروانی*، ربیع بهروز صفحات 531-542
    نمونه ای از کاربردهای با ارزش افزوده زیاد برای نرمه ها و قطعات لیگنوسلولزی الیاف کارتن های کنگره ای کهنه می تواند تولید سوپرجاذب ها باشد. اما از آنجایی که جذب آب در سوپرجاذب ها باعث افت شدید خواص مقاومتی می گردد و افزودن مواد اتصال دهنده شیمیایی باعث افزایش هزینه ها و مشکلات زیست محیطی می شود، لذا در این پژوهش تلاش شد تا با استفاده از ذرات معدنی جاذب مانند کائولینیت در ساختار سوپرجاذب، ویژگی های مکانیکی آن بهبود یابد. بر همین اساس، تصاویر میکروسکوپی الکترونی، طیف های اشعه ایکس و قابلیت جذب آب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد سوپرجاذب طبیعی تولیدی بدون هیچ گونه ماده شیمیایی قابلیت جذب آب تا بیش از 30 برابر وزن خود را داشته است. در نهایت مشاهده شد که با افزودن مقادیر زیاد کائولینیت میزان جذب آب کاهش یافت، اما افزودن مقدار مناسب کمتری (5%) از کائولینیت باعث بهبود ویژگی مکانیکی سوپرجاذب گردید، بدون اینکه میزان جذب آب کاهش معنی داری پیدا کند.
    کلیدواژگان: سوپرجاذب، کائولینیت، نرمه ها، کارتن های کنگره ای کهنه
  • سید رحمان جعفری پطرودی*، سجاد ارجمند کهق، الهام وطن خواه صفحات 543-558
    در این تحقیق ازکاه گندم به عنوان یکی از مهم ترین پسماندهای لیگنو سلولزی برای تولید نانوالیاف سلولزی به روش الکتروریسی بهره گرفته شد. خمیرسازی کاه گندم به روش سودا - آنتراکینون و سپس برای حذف لیگنین، از توالی رنگبری دو مرحله ای با استفاده از دی اکسید کلر استفاده شد. تری فلوئورو استیک اسید و دی کلرو متان نیز برای انحلال الیاف سلولزی بدون زایلان یا الیاف سلولزی حل شونده (خالص سازی با استفاده از هیدرولیز قلیایی هیدروکسید سدیم) و خمیرکاغذ حاوی زایلان به منظور عبور از دستگاه الکتروریسی استفاده شده است. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داده است که نانو فیبرهای یکنواخت با قطر کمتر از یکصد نانومتر از الیاف سلولزی کاه گندم تولید شده است. متوسط قطری نانوالیاف و نانوالیاف بیددار در الیاف حاوی زایلان کمتر از الیاف سلولزی بدون زایلان می باشد. نتایج این تحقیق تاثیر مستقیم حضور زایلان بر فرایند الکتروریسی الیاف کاه گندم را ثابت کرده است.
    کلیدواژگان: الکتروریسی، الیاف سلولزی، بلورینگی، تری فلوئرو استیک اسید، کاه گندم
  • جلال شاخص، یحیی همزه*، علی عبدالخانی صفحات 559-573
    کربوهیدرات‏های باگاس که عمدتا شامل سلولز و همی‏سلولزها هستند، مواد اولیه مهمی در صنایع شیمیایی می‏باشند؛ چون آنها در مقادیر عظیم از زیست‏توده قابل تهیه‏اند و این موضوع کاربردشان را در مقیاس‏های بزرگ تسهیل کرده است. استحصال و خالص‏سازی ترکیبات شیمیایی موجود در زیست‏توده‏ها کاری دشوار، پرهزینه و مستلزم استفاده از روش‏های پیچیده و مواد و حلال‏های مختلف و مضر برای محیط زیست می‏باشد. لذا پژوهشگران به‏دنبال یافتن ترکیبات و فرایندهایی ساده‏تر، کم هزینه و کم خطرتر و البته دوست‏دار محیط زیست می‏باشند. اخیرا استفاده از حلال‏های یوتکتیک عمیق به‏عنوان یکی از این روش‏ها در فرایندپذیری زیست‏توده‏ها گزارش شده است. این پژوهش به بررسی تاثیرات استفاده از حلال‏های یوتکتیک جدید اسید اگزالیک-کولین‏کلراید و اسید لاکتیک-کولین کلراید در تیمار باگاس نیشکر پرداخته است. نتایج نشان داد که این حلال‏های نوین در انحلال و استخراج کربوهیدرات‏های کوتاه زنجیر و آمورف، بالاخص همی‏سلولزها موثر بوده به طوری که بازده نهایی به ترتیب به حدود 50 و 59% کاهش یافته و بخش عمده این افت مربوط به همی‏سلولزها بود. نسبت سلولز موجود در هولوسلولز در تمامی تیمارها افزایش یافته و به حدود 90% رسیده است. حلال اسید لاکتیک-کولین کلراید در انحلال لیگنین موثرتر بوده به طوری که میزان لیگنین به 2/6% کاهش یافت، اما حلال اسید اگزالیک-کولین‏کلراید در حذف لیگنین عملکرد خوبی نداشت و حداقل میزان لیگنین در ماده تیمارشده در حدود 11% بود. همچنین افت گرانروی خمیرکاغذ سلولزی حاصل از تیمار اسید لاکتیک-کولین کلراید نسبت به اسید اگزالیک-کولین‏کلراید خیلی کمتر بود، به طوری که گرانروی خمیرکاغذ سلولزی حاصل از این دو تیمار به-ترتیب 1/11 و 3/4 سانتی پواز بود.
    کلیدواژگان: باگاس، حلال یوتکتیک، کولین ‏کلراید، لیگنین
  • هادی غلامیان* صفحات 575-587
    در این تحقیق امکان طراحی و ساخت میز و صندلی خراطی شده استاندارد با استفاده از تنه نخل خرما جهت استفاده در صنعت مبلمان مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور از گرده بینه های خشک نخل خرما (Phoenix dactylifera L.) الوارهایی به ابعاد 7×40×200 سانتی متر تهیه و سپس به مدت 15 روز در اتاق کلیما برای رسیدن به رطوبت تعادل 12 درصد نگه داری شد. سپس جهت ساخت میز و صندلی، ابتدا الوارها به تخته های کوچکتر برش داده و توسط اتصالات کام و زبانه و پین چوبی ساخته شدند. همچنین جهت ارزیابی قابلیت ابزارخوری، پرداخت سطحی، ظرفیت لنگر خمشی، پایداری و استحکام مبلمان به ترتیب از آزمون های زبری سنج، آزمون مکانیکی و آزمون مبلمان با استاندارد ملی ایران استفاده شد. نتایج مطالعات زبری سنج نشان داد، قابلیت پرداخت سطح بافت تنه نخل وجود دارد و با افزایش شماره سنباده میزان زبری سطح کاهش می یابد. بیشترین مقاومت به ظرفیت لنگر خمشی مربوط به اتصال کام و زبانه بود و به میزان 73 درصد مقاومت بیشتری نسبت به اتصال پین چوبی از خود نشان داد. همچنین، نتایج آزمون مبلمان نشان داد، میز و صندلی طراحی و ساخته شده با نخل خرما الزامات استحکام، دوام و ایمنی صندلی مطابق استانداردهای ملی و بین المللی را دارد. بنابراین می توان گفت، از تنه نخل خرما می توان در ساخت مبلمان استفاده نمود فقط بایستی اتصالات مورد استفاده به صورت کام وزبانه صورت پذیرد.
    کلیدواژگان: مبلمان، اتصالات، کام و زبانه، پین چوبی، تنه نخل
  • پانته آ عمرانی* صفحات 589-603
    هدف از پژوهش حاضر، بررسی عملکرد و پایش شکست در اتصال دوبل چوبی جوشکاری شده با کمک ریزنگارهای میکروسکوپ الکترونی روبشی می باشد. در این راستا اتصال هایی از گونه های چوبی ممرز (Carpinus betulus) و نراد (Abies alba)، با دوبل های صاف و شیاردار از گونه ی ممرز به قطر 10 و 12 میلی متر ساخته شدند. اعضای اتصال مطابق با استاندارد EN 326-1 برش داده شد و پس از ساخت طبق استاندارد EN 319 تحت آزمون کشش قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که اثر مستقل عوامل متغیر بر مقاومت کششی معنی دار بود. بررسی تصویر میکروسکوپ الکترونی روبشی از محل شکست عضو اتصال جوشکاری شده نشان داد که شکست در محل اتصال رخ نداده، بلکه ناحیه جوشکاری شده ی بین دوبل و عضو اتصال، مقاومت بیشتری از اعضای چوبی را طی بارگذاری کششی از خود نشان داده اند. همچنین بررسی تصویر حاصل از میکروسکوپ الکترونی روبشی نشان داد که اجزای خط جوشکاری بر روی دوبل های با سطح صاف باقی نمانده و سطح دوبل نیز دچار ریزترک ها شده است؛ ولی در دوبل های شیاردار، سطوح دوبل، سالم و قسمتی از اجزای خط جوشکاری نیز بر روی دوبل ها باقی مانده است. بر اساس نتایج این تحقیق، استفاده از جوشکاری در ساخت اتصال، نه تنها اتصالی با عملکرد سازه ای مناسب با دوبلی با قطر کمتر و سطح صاف را فراهم می سازد، بلکه امکان استفاده بهینه از چوب را در ساخت اتصال به روش جوشکاری به جای چسب های متداول فراهم می کند. این امر صرفه جویی در مواد اولیه، کاهش هزینه تهیه مواد اولیه، کاهش زمان اتصال و در نتیجه کاهش هزینه ی تولید را در بر خواهد داشت.
    کلیدواژگان: جوشکاری چوب، اتصال دوبل، مقاومت کششی، پلی وینیل استات
  • علی احمدی لاجیمی، محمد آزادفلاح*، یحیی همزه، مهدی رحمانی نیا صفحات 605-616

    مواد چسبناک به عنوان یکی از چالش های اساسی در صنعت کاغذسازی و به ویژه فرآیند بازیافت کارتن های کنگره ای کهنه (OCC) مطرح هستند. استفاده از پلیمرهای کاتیونی تثبیت کننده یکی از مهمترین رویکردهای متداول کنترل این مواد مضر محسوب می شود. با این وجود، بدیهی است که علاوه بر ماهیت تثبیت کنندگی، بر ویژگی محصول نهایی نیز تاثیرگذار باشند. در این پژوهش، تاثیر استفاده از پلیمر کاتیونی صنعتیGL به عنوان عامل کنترل کننده مواد چسبناک در خمیرکاغذ OCC در سه سطح 4/0، 8/0 و 2/1 درصد و در دو محدوده pH 4 و 7 ویژگی های مقاومتی کاغذهای دست ساز بررسی شد. شناسایی GL توسط طیف سنجی FT-IR ثابت کرد که این ماده بر پایه پلی دادمک سنتز می شود. نتایج نشان داد که استفاده از این پلیمرکاتیونی در شرایط عملیاتی مناسب احتمالا با متاثر ساختن شکل گیری و پیوندیابی بین الیاف با خنثی سازی و سپس تثبیت و دلمه کردن مواد چسبناک و نرمه ها به الیاف سبب بهبود ویژگی های مقاومتی کاغذ دست ساز شده است. این افزایش در 4=pH و7= pHبه ترتیب برای مقاومت به کشش 35 و 30 درصد، مقاومت به ترکیدن کاغذ 12 و 10 درصد، مقاومت به فشار لهیدگی لبه در حالت حلقه (RCT) 29 و 21 درصد، مقاومت به فشار لایه میانی (CMT) 19 و 32 درصد و مقاومت به پاره شدن کاغذ 10 و 13 درصد اندازه گیری شد. به عنوان یک نتیجه گیری کلی، استفاده از 4/0 درصد پلیمرکاتیونی در 7pH= به عنوان مقدار بهینه تثبیت کننده کاتیونیGL برای کاربردهای صنعتی پیشنهاد می شود.

    کلیدواژگان: مواد چسبناک، پلی دادمک، خمیرکاغذ OCC، ویژگی های مقاومتی
  • سعید مهدوی* صفحات 617-628
    برای محاسبات طراحی یا شبیه سازی مبدل های حرارتی تولید انرژی از زیست توده، محاسبه ارزش حرارتی یکی از مهمترین خواص سوخت های زیست توده است. در هر فرآیند تبدیل انرژی از زیست توده به علت نیازهای انرژی تمامی فرآیند ها از نظر کارایی و بازده، سوخت هایی با ارزش گرمایی خالص زیاد معمولا مطلوب هستند. 8 پسماند غیرچوبی سلولزی در این تحقیق مورد ارزیابی قرار گرفت. ویژگی های مهم مورد نیاز این پسماندها برای ارزیابی شامل درصد رطوبت، خاکستر، مواد فرار، عناصر (کربن، هیدروژن، نیتروژن، گوگرد و اکسیژن)، ارزش گرمایی ناخالص و خالص بودند. ارزش گرمایی بر اساس دو روش محاسبه ای و اندازه گیری مستقیم (با بمب کالری متری) تعیین شد. نتایج نشان داد مقدار گوگرد پسماندها به عنوان یک عامل محدودکننده و آلاینده محیط زیست بیش از سایر گزارش ها می باشد. به دلیل مقدار زیاد خاکستر در پیت باگاس، توصیه می-شود به صورت مخلوط با باگاس برای افزایش کارایی مبدل های حرارتی استفاده شود. استفاده از سیستم گازی سازی برای باگاس و نی به دلیل دارا بودن مواد فرار زیاد نسبت به سایر پسماندها ارجحیت دارد. بیشترین ارزش حرارتی به ترتیب برای ساقه ذرت و باگاس و کمترین ارزش حرارتی برای پیت باگاس و ساقه برنج تعیین شد. بین دو روش مورد استفاده برای تعیین ارزش حرارتی همبستگی خوبی وجود دارد که نشان دهنده استفاده از مدل محاسباتی مناسب است.
    کلیدواژگان: زیست توده، مقدار رطوبت، خاکستر، مواد فرار، کربن ثابت
  • زهرا یاری فیروزآبادی*، وحید وزیری، بهزاد کرد، لعیا جمالی راد صفحات 629-641
    در این پژوهش، اثر مقدار ذرات نانوگرافن بر ویژگی های مکانیکی و فیزیکی چندسازه حاصل از پلی اتیلن سنگین و آرد ساقه کلزا مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور، آرد ساقه کلزا و پلی اتیلن سنگین با نسبت وزنی 50 درصد، به همراه ماده سازگارکننده (phc3) و نانوگرافن (در چهار سطح 0، 5/0، 1، 5/1 و phc2) توسط دستگاه مخلوط کن داخلی با یکدیگر ترکیب شده و نمونه های آزمونی توسط دستگاه قالبگیری تزریقی ساخته شد. سپس آزمون های فیزیکی و مکانیکی شامل جذب آب، واکشیدگی ضخامت، استحکام کششی و خمشی، و مقاومت به ضربه فاقدار بر روی نمونه ها انجام گرفت. همچنین به منظور مطالعه نحوه پراکنش نانوذرات گرافن در چندسازه از دستگاه میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FE-SEM) استفاده شد. نتایج نشان داد با افزایش مقدار نانوگرافن مدول کششی، مدول خمشی، مقاومت کششی و مقاومت خمشی چندسازه افزایش می یابد، درحالی که مقاومت به ضربه، جذب آب و واکشیدگی ضخامت نمونه ها کاهش می یابد. میکروگراف های تهیه شده توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدان (FE-SEM) نشان داد که استفاده از 1درصد نانوگرافن سبب بهبود چسبندگی بین پرکننده و پلیمر شده است، و در درصدهای بالاتر، ذرات نانوگرافن تمایل به تجمع و تشکیل کلوخه را نشان دادند.
    کلیدواژگان: آرد ساقه کلزا، نانوگرافن، استحکام مکانیکی، ریخت شناسی
|
  • Foroogh Dastoorian *, Reza Shaabani, Reza Ghaffari, Seyed Mohammad Hossein Yahyaei, Mostafa Sam Daliri Pages 469-477
    One of methods to overcome the problem of the set recovery in densified wood, is decreasing the press closing speed which leads to stress relaxation during densification. In the present study, the effect of press closing speed (at three levels of 0.2, 0.4 and 0.6 mm/min) at constant compression ratio of 45% was investigated on stress relaxation behavior and set recovery of alder wood. Results showed that with increasing press closing speed, stress created in densified wood was increased and the reason was attributed to the breakage of covalent hydrogen bond and relaxation of stress at lower press speed which led to decreasing of the set recovery. Two stages were observed in stress relaxation curves. At the first stage, the relaxation rate was high, attributed to the slippage of wood molecules and breakage of intermolecular hydrogen bonds. At the second stage, the stress relaxation curve became flat, represented the decrease of the stress relaxation rate. The Results of time-press closing time superposition showed that the master curve was able to predict the stress relaxation behavior to almost 380 hours (380 times of test time). Since a smooth master curve was not achieved by just horizontal shift and a vertical shifting was also required, it can be state that regarding high temperature and moisture content of woods, the material showed a complex thermorheological behavior. With increasing press closing speed from 0.2 to 0.6 mm/min, the set recovery value was increased up to 20%. A linear relation between the residual stress after one hour of stress relaxation and set recovery was found.
    Keywords: Set recovery, Press closing speed, Time-loading rate superposition, Densification
  • Ahmadreza Zaheditabarestani, Ahmadreza Saraeyan *, Hosain Resalati, Ali Ghasemian Pages 479-494
    The objective of this study was to investigate the modification of neutral sulfite semi chemical (NSSC) pulping liquor by applying changes in the percentage of chemicals, increasing alkalinity and changing the pulping duration for the production alkali sulfite (AS). Among the pulps, the best combination was acceptable with respect to the residual alkalinity (pH> 11) and the acceptable kappa number (about 17) and the lowest amounts of so-called undercooked wood (or “rejects”) was selected. Pure AS pulp and also the mixing of different percentages of AS pulp with NSSC pulp were compared. The results showed that the overall strength of the modified pulp compared with the initial NSSC pulp increased. So that the alkali sulfite (AS) and NSSC is about 66.2 and 32.4 N.m/ g, respectively. By adding more amounts of this pulp in furnish, by increasing the required strength of the paper, the consumption of pulp from the imported long fiber could be reduced while maintaining the paper's strength properties.
    Keywords: Alkali sulfite (AS), Modification of pulping liquor, NSSC pulp, Strength Properties
  • Seddigheh Izee, Hossein Yousefi *, Mahdi Mashkour, Davood Rasouli Pages 495-505
    AbstractIn this study, three-layered transparent nanocomposite containing wood cellulose nanofibers (WCNF), bacterial cellulose nanofiber (BCNF) and chitin nanofibers (ChNF) individually as core layer and epoxy as top and bottom layers has been fabricated and characterized. The WCNF, BCNF and ChNF were first converted to nanofilms, followed by solvent exchanging by ethanol and acetone and then immersed into epoxy resin. The impregnated nanofilms with epoxy was cold pressed followed by drying in an oven to get three layered nanocomposites. FE-SEM, transparency and tensile test showed that epoxy could penetrate into the core layer (nanofilms) positively affected the transparency and mechanical properties. The crystallinity index of nanocomposite was lower than that of pure nanofilms. ATR-FTIR confirmed the peaks of nanocomposites were similar to those of epoxy. The mechanical and transparency properties of nanocomposite were higher than those of pure nanofilms. Nanocomposite containing BCNF and ChNF showed highest tensile strength and transparency, respectively.
    Keywords: Transparent nanocomposite, Cellulose nanofiber, chitin nanofiber, epoxy
  • Morteza Nazerian *, Alireza Rezaian, Mohammad Shamsian Pages 507-520
    This study evaluated the effects of flange thickness to depth of web ratio at three levels (1:2, 1.5:3.5 and 2:5) as well as thickness to depth of web ratio at three levels (0.5:2, 0.5:3.5 and 0.5:5) and width of flange at three levels (3, 3.8 and 4.6 cm) as independent variables on some mechanical properties e.g. modulus of rupture (MOR) and modulus of elasticity (MOE) of I-joist manufactured from ash wood (Fraxinus sp.). For this purpose, response surface methodology (RSM) was applied to evaluate the effects of independent variables on MOR and MOE of I-joist based on a three-level, three-variable central composite rotatable design (CCRD). In this survey, bending test was done according to the ASTM D-5055. Mathematical model equations were derived from computer simulation programing to find significant differences and the most effective variables. According to the results, predicted values were found to be in agreement with actual values (R2 values of 0.99 and 0.98 for MOR and MOE, respectively). The study showed that RSM can efficiently be applied in modeling bending properties of I-joist. It was found that all independent variables had direct effect and significant effect on responces; in a way that flange thickness to depth of web ratio, thickness to depth of beam web ratio and width of flange maintained the MOR and MOE at maximum levels up to 2:5, 0.5:5 and 4.6cm, respectively. Simultaneously, some quadratic and interaction terms of variables had significant effects, too. Generally, increment in flange thickness to depth of web ratio, thickness to depth of web ratio and width of flange increased MOR and MOE of I-joist. Besides, flange thickness to depth of web ratio had the strongest effect on bending strength of beams
    Keywords: I-joist, ELM, bending strength, Response surface methodology
  • Mohammad Shamsian, Afsaneh Shahreki *, Toktam Hemati, Babak Nosrati, Ali Bayatkashkoli Pages 521-530
    In this research, urea melamine formaldehyde resin with the different ratio (90:10, 80”20 and 70:30) of sawdust and rubber waste with the ratio (100:0, 90:10, 80:20) and press temperature (160, 170 and 180 oC) sandwich panels was made. Populous layers with 2 mm thickness also were pressed on the surface of the panels. Flexural strength, modulus of elasticity, internal bonding and compression parallel to the grain tests were used in accordance with the ASTM standard C393, D1037 and C364, respectively. The results of the mechanical tests were analyzed by analysis of variance and averages of groups with Duncan's multiple range test with 95% confidence level. The results showed that the temperature of 170 ° C was the best temperature in terms of mechanical properties of sandwich panels. Addition of 30% melamine formaldehyde resin increased the mechanical properties. Increasing the rubber up to 10% resulted in a maximum increase in compressive strength, flexural strength and internal bonding, and the samples without rubber increased the maximum elasticity modulus.
    Keywords: sandwich panel, light weight panel, Sawdust, Waste rubber
  • Vahid Nejati, Amir Khosravani *, Rabi Behrooz Pages 531-542
    An instance for high added value applications of fines and fiber fractions of old corrugated containers can be production of super-absorbents. As high water gain in super-absorbents leads to a loss of mechanical resistance, and meanwhile addition of chemical cross-linkers increases the costs and environmental problems, therefore, in this research it was tried to improve super-absorbent properties by using mineral additives such as kaolinite. Accordingly, electron microscopy images, X-ray spectra and water absorption tests were studied. The results showed that the natural super-absorbent structure without any other chemical could absorb water more than 30 times as much its own weight. Eventually, it was found that although high amounts of kaolinite decreased the water absorption, but adding appropriate less amount (5%) of kaolinite improved the mechanical properties of the superabsorbent without significant decrease in the water absorption amount.
    Keywords: Super-absorbent, Kaolinite, fines, old corrugated container
  • Seyed Rahman Djafari Petroudy *, Sajjad Arjmand Kahagh, Elham Vatankhah Pages 543-558
    In this research, wheat straw as one of the important and available agricultural residues was used for preparation of cellulose nanofibers through electrospinning process. Wheat straw was pulped and bleached to produce cellulose fibers through soda-AQ and DED bleaching sequences. Trifluoroacetic acid (TFA) and dichloromethane (DCM) were employed to dissolve the cellulose fibers of dissolving pulp (purified with NaOH alkaline extraction) and xylan-rich pulps for preparation of electrospun cellulose nanofibers. SEM images proved that long and homogenous cellulose nanofiber with diameter less than 100 nm can easily be obtained from wheat straw cellulose fibers. Interestingly, average diameter and beaded electrospun nanofibers prepared from xylan-rich cellulose fibers are lower than those lacking xylan. The results of this research corroborated the pivotal role of xylan into the electrospinning process of wheat straw cellulose fibers.
    Keywords: Cellulose Fiber, Electrospinning, Crystallinity, Trifluoroacetic acid, Wheat straw
  • Jalal Shakhes, Yahya Hamzeh *, Ali Abdolkhani Pages 559-573
    Bagasse carbohydrates, which are mainly consist of cellulose and hemicelluloses, are important raw materials in chemical industries; because they can be easily prepared from biomass in large scale, their application is simplified in large scale. Derivation and purification of biomass chemicals are difficult, costly and require the use of complex methods with environmentally dangerous chemicals and solvents. Therefore, researchers are looking for simpler, cheaper, safer and environmentally friendly compounds and processes. The use of deep eutectic solvents has been reported as one of these methods in biomass processing. In this study, the use of new oxalic acid-choline chloride and lactic acid-choline chloride deep eutectic solvents for bagasse treatment was investigated. Results indicated that these new solvents were effective in the solubilization and extraction of short-chain and amorphous carbohydrates, especially hemicelluloses; as the final processing yields were respectively reduced to about 50 and 59%, and the main part of degradation belonged to the hemicelluloses. Cellulose to holocellulose ratio was increased in all treatments to about 90%. The lactic acid-choline chloride solvent was effective in lignin solvation, as the lignin content was reduced to 6.2%, while oxalic acid-choline chloride solvent did not have an ideal efficiency toward lignin removal, and the least amount of lignin in treated product was about 11%. Also, the viscosity drop of cellulosic pulp in lactic acid-choline chloride solvent-treatment was much less compared to oxalic acid-choline chloride solvent-treatment, as the cellulosic pulp viscosity for these treatments were 11.1 and 4.3 cp., respectively.
    Keywords: Bagasse, deep eutectic solvent, choline chloride, Lignin
  • Hadi Gholamiyan * Pages 575-587
    In this research, the possibility of designing and constructing standard tables and chairs using palm tree trunk tissue for use in the furniture industry was evaluated. For this purpose, samples were cut to standard dimensions of 200×40×7 cm from dried palm (Phoenix dactylifera L.) and dried into a conditioning room (T = 25 °C and RH=65% ) for about 15 days to reach a moisture content of 12%. Then, to make the table and chair, the lumber was first cut into smaller boards and was made using two joints of mortise and tenon and wooden dowel of the structures. In addition, for assessing the profile edges, surface finishing, bending moment resistance, stability and durability of furniture, respectively, roughness test, mechanical testing, and furniture testing were conducted in accordance with Iranian national standards. The results of the roughness test showed that palm trunk tissue has ability to be well finished and with the increasing number of sanding, the number of surface roughness decreases. The highest resistance to bending moment capacity was related to the mortise and tenon joint and showed a 73% more resistance than the wooden dowel. Also, the results of the furniture test indicated that the tables and chairs made and designed and using palm has the strength, durability and safety requirements of the seat in accordance with national and international standards. Therefore, palm tissue can be used to make furniture; however, the used joints should be of mortise and tenon.
    Keywords: furniture, Joints, Mortise, Tenon, Wooden dowel, palm trunk
  • PANTEA OMRANI * Pages 589-603
    The aim of this study is to investigate the performance and fracture monitoring of dowel-welded joints by micrographs of scanning electron microscopy (SEM). In this regard, joints with hornbeam (Carpinus betulus) and fir (Abies alba) members were constructed by using hornbeam smooth and grooved dowels with diameter of 10 and 12 mm. The joint members were cut according to EN 326-1 standard and after assembling, the joints were subjected to the tensile test according with EN 319 standard. The results showed that effects of independent variables on tensile strength was significant. The investigation of the scanning electron microscope images from the fracture zone of the welded joint member demonstrated that not only the fracture at the joint zone was not occurred, but also the welded area between the dowel and the joint member exhibited greater strength in comparison with wooden members during tensile loading. Also, the investigation of the image obtained from the SEM showed that the components of the welding line did not remain on the dowels with smooth surface, and the dowel surface was also affected by micro cracks, but the surfaces of grooved dowels were sound and part of the welding line was observed on the dowels. According to the results of this study, compared to conventional adhesives, using of welding in making joints with small diameter and smooth dowel, not only provides a joint with the proper structural performance, but also it provides optimum utilization of wood in making joint. This leads to raw materials savings, cost reduction of raw materials preparation and reduction of jointing time which altogether cause to reduce production costs.
    Keywords: wood welding, dowel joint, Tensile strength, polyvinyl acetate
  • Ali Ahmadi Ladjimi, Mohammad Azadfallah *, Yahya Hamzeh, Mehdi Rahmaninia Pages 605-616

    Stickies are one of the main challenges in the papermaking industry, especially in recycling process of old corrugated containers (OCC). Application of a fixing cationic polymer is one of the main approaches to control these harmful substances. However, it is obvious that these agents besides fixing characters could also influence the final product properties. Therefore, in this study, the effect of using an industrial cationic polymer i.e. GL, as a stickies control agent on mechanical properties of hand-sheets made of OCC fibers, was assessed at three levels of 0.4, 0.8 and 1.2% (based on pulp dry weight) and at two pH ranges of 4 and 7. The characterization of the GL by FT-IR spectroscopy demonstrated that it was synthesized based on poly (diallyldimethylammoniumchloride). The results showed that use of the cationic polymer enhanced the strength properties of the hand-sheets by influencing formation and inter- fiber bonding through fixing and flocculating the stickies and fines into the fibers network. These respective enhancements were measured at pH ranges of 4 and 7 as follows: Tensile strength of 35 and 30%, burst strength of 12 and 10%, ring crush test (RCT) of 29 and 21%, Concora medium test (CMT) of 19 and 32% and tear strength of 10 and 13%. It can be concluded that 0.4 % GL cationic fixing agent could be proposed as optimum value at pH =7 for industrial applications

    Keywords: Stickies, polyDADMAC, OCC pulp, Strength Properties
  • Saeid Mahdavi * Pages 617-628
    The calculation of heating value is one of the most important properties of biomass fuels to calculate the design or simulation of thermal conversion systems for energy production from biomass. Biomass with higher thermal energy value and optimal composition is more desirable for the systems. In present investigation, properties of eight types of non-woody biomass relevant to combustion were evaluated. Important characteristics requiring analysis were moisture and ash content, volatile matter, elemental composition (C, H, N, S, and O), high and low heating values (HHV and LHV) of these residues. The heating value has been evaluated based on experimental (by colorimeter bomb) and computational methods. The content of sulfur is a limiting factor for environmental pollution and was higher than other reports. The high percentage of ash in bagasse Pith requires the use of it as mixing with bagasse in order to increase the efficiency of the energy production system. It is recommended to mix bagasse pith with bagasse due to the high amount of ash in order to increase the efficiency of energy conversion systems. Regarding to the volatile matter, bagasse and reed are superior to the rest of biomass to produce energy by gasification system. The highest heating values were obtained for corn straw and bagasse and the lowest heating values were for bagasse pith and rice straw, respectively. There is good correlation between the methods of heating value determination, so it shows that the proper computational model has been used.
    Keywords: Biomass, Moisture content, ash, volatile matter, fixed carbon
  • Zahra Yari Firouzabadi *, Vahid Vaziri, Behzad Kord, Loya Jamalirad Pages 629-641
    The purpose of this study, was to investigate the effect of graphene nanoparticles (NG) on mechanical properties of composites made from rapeseed stalk flour (RSF) and high density polyethylene (HDPE). To meet this objective, the RSF and HDPE at 50 wt%, coupling agent (3phc) and various amounts of NG (0, 0.5, 1, 1.5 and 2 phc) were mixed via hake internal mixer, and then the specimens were prepared using injection molding. The morphology of samples was characterized using field emission scanning electron microscope (FE-SEM). The physical and mechanical characterization including water absorption, thickness swelling, tensile, flexural strength, and unhocked impact resistance were performed. In addition, the field emission scanning electron microscope (FE-SEM) was used to study the distribution of graphene nanoparticles in the composite. The results showed that by increasing the amount of nanographene the tensile modulus, flexural modulus, tensile strength, and flexural strength of the composite were increased while the impact strength, water absorption and thickness swelling of the samples decreased.FE-SEM micrographs showed that the using of 1 wt% NG improved the adhesion between the filler and the polymer matrix. However, in the higher amount contents (>1%), nanographene particles tend to accumulate.
    Keywords: Rapeseed stalk flour, Nanographene, Mechanical Strength, Morphology