همه چیز درباره LVL
اثرات ترتيب استقرار لايه ها و جهت بارگذاري بر روي خواص فیزیکی و مکانیکی(LVL)
چکيده
اثرات ترتيب استقرارلايه ها وجهت بارگذاري برروي مقاومت خمشي و مدول الاستيسيته در تيرهاي لايهاي که از لايههايي باضخامت 2 ميليمتر توليد شده بودند، از گونه هاي چوبي گز و صنوبر که يکي برروي ديگري در ترتيبات متفاوت قرار گرفته بودند دراين مقاله مورد بررسي قرار گرفت. PVAc چسبي بوده که در لايهها مورد استفاده قرار گرفت. 80 نمونه که جرم ويژه خشک آنها اندازهگيري شد تهيه گرديد، مقاومت خمشي و مدول الاستيسيته به صورت افقي و عمودي نسبت به روي خط چسب براي تمام 8 ترتيبات مختلف انجام شد، که ترتيب از آن به صورت تختههاي لايهاي بوده است، براي مثال (AAAAAAA) (7A), (BBBBBBB) (7B), (ABBBBBA), (ABABABA), (AABBBAA), (AABABAA), (ABBABBA), (BABABAB)، که A نشان دهندهي گونه چوبي گز و B نشان دهندهي گونه چوبي صنوبر است. خط چسب نمونههاي تهيه شده به صورت افقي و عمودي مطابق با استاندارد ISO 16978 در معرض آزمايش قرار گرفتند. اين بررسي در قالب طرح آزمايشي کاملاً تصادفي نرمال و آزمون چند دامنهاي دانکن انجام گرديد.
سابقه تحقیق:چوب یک ماده رطوبت پذیر است ، که در اثر تغییرات رطوبت نسبی هوا میتواند رطوبت خود را از دست بدهد . مواد نم پذیر از قبیل چوب و دیگر مواد لیگنو سلولزی تغییر ابعادشان با نوسان مقدار رطوبت نسبی هوا در ارتباط است. تغییرات ابعادی در چوب به قدری است که اتصال مواد را به صورت مؤثر تحت تأثیر خود قرار دهند . لازم به ذکر است که هر نوع کاربرد چوب در حالت اصلی و طبیعی خود (ماسیو) به طور بالقوه توسط تمایل به تغیر ابعادی عرضی نسبتأ بزرگ، هنگامیکه تغیرات رطوبت تعادل معنی داری پیش بینی شود ، تحت تأثیر قرار میگیرد. برای مثال هر اتصال ساختمانی در چوب که با اتصال جسمیهمراه آن باشد ، میتواند تحت تأثیر تغییرات رطوبتی که همان واکشیدگی و هم کشیدگی مختلف است قرار گیرد. مشکلات فوق الذکر زمانی به حداکثر میرسد که رطوبت لاییهای گرفته شده از چوب دارای غیر یکنواختی باشد. به طور کلی پیش بینی میشود که در سالهای آینده کمبود شدیدی در تأمین مواد اولیه چوبی برای ساخت مصنوعات مختلف ایجاد گردد. بنابراین بیشتر کشورها سعی میکنند راه حلی برای این مشکل بیابند و برای رسیدن به این مهم در جنگلها سرمایه گذاری میکنند. طرحهای جنگلداری از دو نقطه حائز اهمیت میباشند:
1) گسترش صنعت چوب برای تهیه مواد خام
2) افزودن به سطح جنگلهای دنیا
منابع اقتصادی جامعه به واسطه کاشتن درختان و بهره برداری از آنها و مصرفشان در صنایع برای جامعه به وجود خواهد آمد.
استقرار و مونتاژ لایهها در دستههایی با نظم خاص با شرایط خاص همراه با مادهای چسباننده تحت عنوان چسب پس از اعمال در پرس به صورت گرم یا سرد میباشد.
برای تولید تخته لایه گرده بینه را به چهار تراش تبدیل کنیم که یکی از شیوههای آن روکش گیری توسط اره (نواری) میباشد.
اولین متد رایج در قدیم روکش گیری توسط اره نواری بوده است به این صورت که از گرده بینه چهار تراش گرفته میشده است و لایههای با ضخامت بیشتر از mm1 تهیه میشد.
در لایه گیری توسط اره نواری از گونه با ارزش استفاده میشود تا لایه تهیه شده نیز با ارزش باشد.
معایب و مزیت روکش گیری توسط اره نواری:
معایب: در این روش خاک اره زیادی تولید میشود و بازده کم خواهد شد و 50-60% گرده بینه تبدیل به خاک اره میشود ، مخصوصأ در شرایط کنونی که قطرها کم تر از 40-30 سانتی متر است و راندمان پایین میآید.
مزیتها :1_به فراخور نوع مصرف نوع برش راانجام میدهیم. برای شروع کار بعد از انبار چوبها وارد مرحله تیمار حرارتی میشویم که البته گران هم تمام میشود و چوبهای بدست آمده بدون خرابی میباشند.
2- امکان ایجاد روکشگیری بدون احتیاج به تیمار حرارتی که رنگ طبیعی چوب باقی میماند.
صفحات لایهای و(LVL) :
تبدیل چوب به لایههای نازک و سپس اندودن این لایهها با چسب و قرار دادن آنها بر روی یکدیگر و یا با سایر قطعات چوبی ، فشردن و چسبانیدن آنها ، نه تنها از لحاظ هدف اقتصادی و جلوگیری از اسراف و تبذیر در مصرف چوب به ویژه هنگامیکه چوبهای نایاب و خوش نقش و پر ارزش مطرح است ، بسیار حائز اهمیت میباشد ، بلکه از لحاظ رعایت اصول علمیو فنی و کاربردی نیز از اهمیت به سزائی برخوردار است . شواهد تاریخی نشان میدهد که از چند هزار سال پیش از میلاد مسیح فن لایه – لایه کردن چوب در شناخته شده بوده است .
هم چنین آشوریها ، یونانیها ، کلدانیها و رومیها نیز از روکش چوبی استفاده میکرده اند و پلین در حدود دو هزار سال پیش در آثار خود از صنعت روکش کاری نام برده ولی متأسفانه به نحو ورقه ورقه کردن چوب و این که چه نوع افزاری را به کار برده اند اشاره نکرده است .
تخته لایه ای یکی از مهندسی شده ترین ماده مرکبی است که از چوب ساخته میشود. چوبی که برای ساخت چوبهای لایه ای مصرف میگردد اغلب از لحاظ سفتی دارای تغییرات زیادی است ، بهتر است لایههای محکم و مرغوب در سطح بالا و پایین و لایههای دارای سفتی کم تر در وسط قرار بگیرند.
لایهها قبل از چسب و سوار شدن درجه بندی میشوند و تقریبأ تمام تیروهای لایهای با چسبی بسیار با دوام ساخته میشوند محور طولی لایهها، باید به موازات محصول تولیدی قرار بگیرد . تخته لایه ای به صورت قوسی و مستقیم ساخته میشوند روی فرآورده قوسی کمیپیش تنش ایجاد میشود.
خواص فرآورده لایه ای که از لایههای با خواص متفاوت ساخته میشود با خواص یک ماده همگن تفاوت دارد .
تقاضا برای ساخت مصنوعات چوبی مهندسی شده از قبیل تخته تراشه جهت دار (OSB) گلولام (Glulam)، الوارهای ورقههای روکش در نتیجه افزایش دائمیجمعیت در کره زمین روبه رو شده است . همگن بودن و ثبات ابعادی مواد ساختمانی و LVL میتواند در مناطقی که نیاز به مقاومت و پایداری باشد به کار گرفته شود.
پانلهای LVL همانند لایی (Ply wood) ، سازههایی هستند که در آنها از چسبهای سنتتیک (مصنوعی ) متفاوتی به کار میرود و این چسبها هم بر اساس نوع مصرف انتخاب میشوند.
تأثیر تیمار حرارتی و رطوبت بر روی خواص LVL:
درجه حرارت و رطوبت تعادل بر هم اثر متقابل دارند و هر یک از آنها بر روی خواص چوب تأثیر گذار است. به طور کلی چوب با رطوبت تعادل بالاتر، درجه حرارت بر روی خواص چوبی آنها تأثیر گذار تر است. این واکنشها هم برای تأثیرات ناگهانی و هم تأثیرات دائمیدرجه حرارت رخ میدهد.
مدتی که چوب در معرض درجه حرارت بسیار بالا قرار گرفته است به عنوان یک عامل مخرب تأثیر گذارتری شناخته شده است. نسبت به زمانی است که این نمونه چوبی را در معرض حرارت پایین تر با مدت زمان بیشتری تحت تیمار حرارتی قرار دهند.
تیمارهای حرارتی غالبأ بر روی چوب به منظور بهبود ثبات ابعادی آن انجام میگیرد. معمولأ زمانی که چوب تحت تیمار حرارتی قرار میگیرد خواص مکانیکی آن کاهش و زمانی که آن راسرد میکنند خواص مکانیکی آن افزایش مییابد . بالاتر از حدود 100 درجه سانتی گراد(F212) در رطوبت تعادل معین، رابطه بیان درجه حرارت و خواص مکانیکی رابطه خطرناک خطی است و بازگشت پذیر به نظر میرسد این اثر در نتیجه تغییرات زودگذری است که در سطح انرژی درونی چوب رخ میدهد . این اثر برگشتپذیری ممکن است به صورت پایدار و یا ناپایدار وجود داشته باشد . این امر زمانی رخ میدهد که چوب را به طور پریود یک یا مداوم تحت تیمار حرارتی قرار دهند. این نتایج زمانی به صورت دائمیاثر میکند که یکی یا بیشتر مواد تشکیل دهنده دیواره سلولی: سلولز، همیسلولز، و یا لیگنین را تجریه کنند (Fengle and Wegener 1984)تا اندازه ای این کاهش خواص به روشهای فشار، درجه حرارت، مدت در معرض قرار گرفتن تحت تیمار مربوطه ، رطوبت تعادل و نوع گونه چوبی مربوط میشود. (FPL1999انجمن).این انجمن به نتایج ثابتی مربوط به اثرات درجه حرارت بر روی خواص مکانیکی چوب برای زمان طولانی مدت رسیدند. بر روی این موضوع پژوهشگرانی نظیر (Pillow(1929), Stamm(1964), Maclean (1951,1954,1955), Millet and Gerhards(1972) ,Konehler and Pillow(1925)) به مطالعه پرداختند .
بخشهایی از این بررسی مربوط به چوب آلات بریده شده قرار گرفته در شرایط معین رطوبت نسبی بوده است که این بحث توسط Green and Evans (2003) به وجود آمد . دو بررسی دیگر در مورد تأثیرات حرارت بر روی خواص مختلف مصنوعات همزمان چوبی انجام دادند ابتدا بررسی نتایج درجه حرارت بر روی خواص الاستیک تخته لایه حاصل از گونه چوبی کاج جنوبی که با کند سوز کنندههای شیمیایی تیمار شده بودند انجام گرفته شد (Levan and others 1990))وWinandy(2001)) . دیگری درباره تأثیر درجه حرارت ثابت بر روی تخته لایه کاج جنوبی و نمونه کوچک بریده شده از کاج جنوبی که تحت تیمار خاصی قرار نگرفته بودند انجام شد .
در یک بررسی دیگر تأثیر تیمار حرارتی بر روی خواص معین مکانیکی کاج Scote مورد بررسی قرار گرفت . این نمونهها تحت فشار اتمسفر و طی حرارتهای مختلف تحت تیمار حرارتی قرار گرفتند حرارتهای مورد استفاده 120 ، 150 و 180درجه سانتی گراد بودند که به مدت 2و 6و10 ساعت برای خشک نمودن آنها لازم بود . نتایج آزمایشات نشان داد که خواص تکنولوژیکی شامل: مقاومت به فشار و مقاومت کششی عمود بر الیاف سطح با تیمار حرارتی و افزایش درجه حرارت و استمرار بیشتر کاهش مییابد . قسمت aging مطابق با استاندارد EN32 به منظور تعیین دوام LVL و نمونههای چوبی ما سیو انجام گرفت .
بخار دهی به طور قابل ملاحظه ای تمامیمقاومتهای پانلهای LVL را کاهش داد و کم ترین مقدار آن مقاومت فشاری بود . مقاومت فشاری و مقاومت خمشی استاتیک ، LVL بدون شباهت با مقاومت خمشی به مقاومت فشاری بود وکم تر از آن مقداری که در چوب ماسیو که تحت تیمار حرارتی قرار نگرفته بودند ، شد . مابین پانلهای LVL بالاترین مقاومت به خمش برای پانلهای تولید شده از روکشهای خشک شده در هوای آزاد و بخار دهی شده بوده است .
تأثیرات ناگهانی درجه حرارت : در 25 سال گذشته بررسیهایی برای مشخص شدن اثرات رطوبت تعادل و حرارت بر روی خواص کامپوزیت چوب آلات بریده شده انجام گرفته شده است Green(1989)
Green,Evans(1989,2001)اثرات رطوبت تعادل در حرارت اتاق را بر روی خواص چوب آلات بریده شده مورد مصرف در ساختمان سازی در خمش و در راستای کششی موازی با الیاف با رطوبت تعادل معین و با شرایط نرمال را به اثبات رساندند (از حدود 10% چوب تر ) . این بررسیها اخیرأ با رطوبت تعادل بسیار پایئن بیشتر مورد بررسی قرار گرفت و برای مواد کامپوزیتی چوبی و چوب آلات بریده شده در طی خمش و نیز در راستای کششی موازی الیاف مورد آزمون قرار گرفتند ( 2003Green and Evans) .
بررسیهایی هم توسط *Barrett و دیگر دوستانش (1989) ارائه شده است . در 1999 یک مدل برای توصیف (MOE) مدول الاسیسته خمشی ، که به صورت تغییرات حرارتی از 26-66 درجه سانتیگراد (f150تاf15- ) در چوب آلات که دارای رطوبت 12% تا رطوبت تعادل سبز بودند ارائه گردید (Green and others 1999) این مدل اخیرأ برای الوار با رطوبت تعاد ل پائین تر از 4% نیز توسعه داده شد .
تأثیرات دائمیدرجه حرارت : بررسیهایی بر روی اثرات دائمیدرجه حرارت در 1989 انجام گردید . مانع بزرگی برای این بررسی وجود داشت و آن هم هزینه بالای مربوط به استقرار حجرههای حرارت و رطوبت بالا برای اجرای یک پروژه در مدت زمان طولانی میبود . در سال 1980 مشکلات از طریق گزارشاتی ارائه شد که مربوط به استفاده از کند سوزکنندههای تخته لایی بود (Levan and Collet ..(1989
پژوهشهایی توسط H.M.BARNES and A.Khouadja بر روی تأثیر خشک سازی مجدد بر روی خواص مکانیکی چوب آلات ماسیو تیمار شده با مواد حفاظتی انجام شده است.
و معلوم شده است که تیمارها ممکن است مقاومت چوب را تا حد زیادی کاهش دهند. کاهش مقاومت تحت حرارتهای زیاد و در نتیجه خشک سازی مجدد است . (Mackay)
تنها کسی بوده که تأثیرات خشک کنی در کوره بر روی تخته چند لایی تیمار شده با مواد حفاظتی را مورد بررسی قرار داد . اما هیچگونه قسمتهای مکانیکی چوب انجام نشده معلوم است که تیمارها تنها اثرات منفی معنی داری بر روی مقاومت چوب تخته لایی ندارند . اما هم محلولهی اسیدی .
و هم قلیایی میتوانند سبب کاهش مقاومت توسط اصلاح گرهای مرکب شیمیایی پایهای چوب شوند . (Krzyewski) .
گزارش داد که محلولهای ارسنات مس ، روی آمونیاکی دارای تأثیرات ناچیز بر روی سختی و مقاومت هستند . دوام اتصالات چسبی در آزمایش در مدت دو ساعت جوشیدن در آب عالی بود .
به خاطر این که MOE به میزان اندکی تحت تأثیر کاهش مقاومت حاصل از حرارت قرار میگیرد . شاخص مناسبی از کاهش مقاومت حاصل از حرارت چوب آلات بریده شده با محصولات مرکب بریده شده نمیباشد .
کاهش استحکام چوب آلات بریده شده حاصل از گونههای چوبی دا گلاس فیر ، نوئل ، کاج ونراد وقتی که به صورت طولانی مدت در ترکیبی از عوامل درجه حرارت بالا و رطوبت بالا قرار گیرد بیشتر نشان داده میشود . کاج جنوبی بریده شده ، حساسیت بیشتری را نسبت به کاهش حرارت داشته است . چوب آلات بریده شده گونه چوبی صنوبر زرد که تحت حرارت قرار میگیرد حساسیت کم تری در افت کیفی نسبت به وقتی که از گونههای چوبی داگلاس فیر ، نوئل ، نراد و کاج در آن محیط قرار گیرد از خود نشان میدهند .
پژوهشهای انجام شده دلالت بر آن دارد که وقتی که حرارت دهی با آب انجام میگیرد در پهن برگان حساسیت بیشتری نسبت بر افت کیفی در مقایسه با زمانی که از سوزنی برگان استفاده میکنند از خود نشان میدهند . محصولات مرکب نسبت به افت حرارت حساسیت بیشتری دارند نسبت به زمانی که چوب آلات بریده شده در گونههای چوبی داگلاس فیر ، نوئل ، نراد ، کاج در معرض رطوبت بالا قرار دارند . از این بررسیهای انجام شده میتوان نتیجه گرفت که نسبت مدول گسیختگی LVL تحت آزمون خمش edgewiseرا میتوان با نسبت مدول گسیختگی در خمش Flatwise تخته تخمین زد .
پژوهشی توسط (6)Militz بر روی مقدار فرمالدئید متصاعد شده و بعضی از خواص مکانیکی پانلهای تخته لایه که به عنوان یک تابع وابسته به رطوبت تعادل روکش میباشند انجام گردید بهترین خواص چسبندگی زمانی که روکشها با رطوبت تعادل 6-4 % بودند بدست آمد . معلوم گردید که پانلهای تخته لایه ساخته شده از روکش که دارای رطوبت تعادل 18-16% بودند دارای خواص مکانیکی پائین بودند . تخته لایه ساخته شده از گونه چوبی تبریزی از روکشهایی که دارای رطوبت تعادل 6-4% و با استفاده از زرین M +UF با هم چسبانده شده بودند دارای بیشترین مقاومت خمشی و مقدار مدول الاستیسیته میباشند . مقدار فرمالدئید متصاعد شده در پانلهای تخته لایه حاصل از گونههای چوبی تبریزی و نوئل با افزایش رطوبت تعادل کاهش مییابد. از طرف دیگر مقدار فرمالدئید متصاعد شده مربوط به پانلها با افزودن ملامین در چسب UFکاهش مییابد. روکشهایی که دارای رطوبت تعادل بالایی میباشند برای ساختن تخته لایه با آزاد سازی فرمالدهید کم ، در مناطقی که به خواص مقاومتی بالا نیاز دارند توصیه نمیشود.
تهیه LVL:
LVL چوب لایهای حاصل از کاربرد چسب است که توسط چسب به هم چسبانیده شده است. شامل تعداد متنوعی از لایهها میباشند که به طور موازی با الیاف چوب بر روی هم توسط چسب مونتاژ گردیدهاند. برای ساخت LVL نیازهای تکنیکی که میتوان برای آن تصور کرد در استانداردهای رایج موجود میباشد. در این استانداردها کلاسهبندی LVL و مشخصههای قابل اندازهگیری هر کلاسه بیان شده است.
ترتیب انجام کار به این گونه خواهد بود: 1- برای ساخت LVL بایستی اجزاء زیر تعیین گردد: گونه چوبی لایی، اندازه لایی، تعداد لایی، مارک LVL، دستورالعمل چسب، ویژگیهای تکنیکی پرس.
2- آمادهسازی چسب: برای ساخت LVL، چسبی که مورد کاربرد قرار میگیرد، PVAC بوده است. به طور کلی پیش از ساخت چسب ضرورت دارد محاسبه شود جرم چسبی که بر روی سطح اوراق لایی قرار میگیرد (mg). که بر حسب gr میباشد و براساس فرمول زیر محاسبه میگردد.
Y= مصرف تکنولوژیکی چسب که البته به گونه، ضخامت لایی و همچنین چسب به کار رفته بستگی دارد.
F= سطح اوراق لایی
3- شمای مونتاژ چیدن لایی: چیدن لایی در بسته به صورت و ترتیب زیر میباشد. شکافهای لولهبری بر روی لایههای سطحی لایی بایستی به داخل بسته جهتدهی شود. اوراق لایی در لایهها بایستی به موازات جهت الیاف و به صورت متقارن قرار گیرد. لاییهای لایی که به صورت متقارن نسبت به محور مرکزی استقرار یافتهاند بایستی از گونههایی هم سان و با ضخامت یکسان باشند. چسب باید بر روی لایه از یک طرف مالیده شود.
برای سنجش صحیح وزن چسب لازم است که چسب مورد استفاده را بر روی ترازو با دقت gr 01/0 توزین شود. تا برای تمام تیمارها میزان چسب مورد استفاده یکسان باشد. پس از چسب زنی سطح اوراق لایی به صورت یکی در میان در داخل پرس سرد قرار گرفته میشوند.
نحوه تولید چسب PVAc :
الف ) تولید تکپار (مونو مر) وینیل استات
در ابتدا تکپار وینیل استات از واکنش استیلن و اسید استیک در مجاورت کاتالیزورهای مناسب تولید میشود . روش قدیمیمبتنی بر اجرای این واکنش در فاز مایع بود (Geeman State Patent No.582,544(1930))
اما فرایندهای مؤثر فاز گازی در دماهای بالا جایگزین آن شد .
(Germane State Patent Nos.403,784(1291)and485,271(1927)) .
استیلن و اسید استیک ، هر دو از زغال سنگ مشتق میشوند،استیلن از تأثیر مستقیم آب بر کلسیم کاربید بدست میآید .
و اسید استیک از واکنش استیلن با آب ، و سپس اکسایش استالدهید حاصل تولید میشود .
ب) بسپارش (پلی مر) وینیل استات
تکپار ( مونومر) وینیل استات را میتوان با روشهای بسپارش توده ای ، بسپارش محلولی و بسپارش امولسیونی ، بسپار کرد . بسپارش سه مرحله متوالی دارد : آغاز واکنش ، رشد بسپارش و پایان واکنش .
1- آغاز واکنش : واکنش هنگامیآغاز میشود که یک رادیکال آزاد با یون ، خود را به یک مولکول وینیل استات متصل کند .
2- بسپارش : این مولکول به شدت واکنش پذیر شده با مولکولهای تکپار دیگر با همین مکانیسم انتقال ترکیب میشود .
3- پایان واکنش :
رشد درشت مولکول هنگامیپایان میپذیرد که موضع واکنش پذیر، در اثر ترکیب شدن با موضع واکنش پذیر یک مولکول دیگر، یا در اثر انتقال آن و یک مولکول دیگر، از بین میرود.
قسمت بیشتر پلی وینیل استات را با روش بسپارش امولسیونی تولید میکنند ;این روش ویژه در تولید نوعی پلی وینیل استات که برای تولید چسب چوب مناسب است به کار میرود .
ج) فرمول بندی چسبهای پلی وینیل استات
امولسیونهای پلی وینیل استات را میتوان به تنهایی به عنوان چسب استفاده کرد اما برای دستیابی به ویژگی کاربردی بهتر ، این رزین را همراه با افزودنیهای مختلفی به کار میبرند .
ویژگی و تمایزات چسب PVAc (پلی وینیل استات) با چسبهای سنتتیک دیگر:
چسب پلی وینیل استات بسپار (پلی مر) گرمانرمیاست که در طی سالها به عنوان ماده خام صنایع چسب سازی توجه زیادی را به خود جلب کرده است . این بسیار به صورت تغییر یافته یا تغییر نیافته ، محلول یا امولسیون ، به عنوان همبسپار (همولوگ) یا جور بسپار (هترولوگ) چند گونگی گسترده ای از خود نشان میدهد .
این چسب برای تمام مردم دنیا به عنوان چسب رنگهای امولسیونی محوطههای درونی و بیرونی با نام "چسب سرد" معروف است و به شکل دیگری با نام " چسب سفید" برای مصارف خانگی نیز میباشد . که برای نخستین بار از این چسب در اختراع ثبت شده به شماره 271381 که امتیاز آن را آقای دکتر ف . کلات (F.Klatte) در ژوئن 1912 واگذار شد یاد شد است .
(F.Klatte, Germam State Patent No.271,381(1291))در حال حاضر آمریکا و آلمان عمده ترین تولید کنندگان این ترکیب میباشند . چسبهای PVAC به صورت آماده قابل خریداری و مصرف اند توصیه میشود که آنها را بلافاصله قبل از مصرف کمی هم زد و تکان داد تا از همگن بودن امولسیون اطمینان حاصل شود .
این چسب را میتوان با وسایل معمولی از قبیل برس ، غلتک ، پخش کننده چسب, پاشنده ، تفنگ چسب زنی استفاده کرد .
چسبهای پلی وینیل استات علاوه بر زرین حاوی پرکن، نرم کن، غلظت دهنده، عوامل چسبناکگر، حلال، عوامل ترکننده و البته آب (جهت تنظیم درصد جامد بین 45 تا 65 درصد ) هستند.
نرم کن: به زنجیره PVAc نفوذ کرده و موجب تورم و در نتیجه نرم تر شدن آن شده و این مواد قدرت ترکنندگی و چسبندگی از این روی سطوح صاف را نیز بهبود میبخشند.
غلظت دهنده: غلظت دهندههایی از قبیل نشاسته ، پلی وینیل الکل ، و متیل سلولز نفوذ چسب را به سطوح متخلخل کاهش میدهند .
عوامل چسبناکگر: این عوامل با نرم کردن رزین منجر به بهبود چسبناکی و افزایش چسبندگی آن بر سطوح پلاستیکی و فلزی میشوند.
حلال: برای تنظیم سرعت خشک شدن رزین استفاده میشود.
حلال باعث تورم و نرم شدن ذرات PVAc و افزایش گرانروری میشود و هم چنین باعث کاهش نقطه انجماد رزین میشود.
پر کن: هدف اصلی کاهش قیمت و تنظیم گرانروی است و در برخی موارد جهت افزایش سختی چسب است . از آن جایی که چسبهای چوب باید دارای مقاومت مکانیکی زیادی باشند ، استفاده زیاد از پر کن توصیه نمیشود.
عوامل تر کننده:
این عوامل نفوذ آب بر سطح چوب را آسان تر میکنند و در نتیجه نفوذ و انعقاد چسب را نیز سرعت میبخشند .
یک حسن برجسته چسبهای PVAc در این است که گرما نرمیآنها امکان جابه جایی جزئی لایه مرکزی (اگر لازم باشد ) ضمن گرمادهی در مرحله روکش زنی به وجود میآورد.
این چسب به دلیل تکوین سریع استحکام پیوستگی حاصل از انها برای چسباندن با استفاده از فرکانس بالا مفید میباشند. دورههایی به مدت 10 تا 30 ثانیه ممکن است که خود سبب افزایش سرعت تولید شود.
امروزه، رزینهای مصنوعی در مطابق با مواد چوبی که خشک یا مرطوب میباشند ساخته میشوند. این چسبها به منظور کاربرد در مکانهای داخلی و خارجی مورد مصرف قرار میگیرند. به منظور جلوگیری از افت کیفی و افزایش کیفیت، پژوهشهایی بر اساس توسعه و بهبود چسب و کاربردهای آنها در مکانهای کاربردی جدید انجام گرفت
رزینها یی از قبیل فرمالدئید (PF) معمولأ به عنوان اتصال دهنده ای برای ساخت پانلها با مصارف خارجی به کار میرود . اما پانل اتصال یافته باچسب اوره فرمالدئید (UF) برای کاربرد در مصارف خارجی به عنوان ماده مقاوم ، با آنچه که در مورد PFوجود دارد نمیباشد .
به منظور افزایش خاصیت دفع آب ، با اضافه سازی ملامین خواص چسب اوره فرمالدئید میتواند به نحو بسیار مؤثری بهبود یابد..
Pizzi,Cremonimi بودند که معلوم نمودند مقاومت برشی برتری در نتیجه کاربرد چسب UFمخلوط بدست خواهد آمد.
مقاومت چسب در برابر آب: مشکل بسیاری از چسبهای چوب وینیل استاتی مقاومت کم آنها در برابر آب است.
رزینهای پلی وینیل استات آب پایه برای پایدار ماندن امولسیون در آب دارای کلوئید محافظ یا عوامل سطح فعال در ساختارشان هستند ، که دسته ای از این عوامل حتی پس از خشک شدن کامل چسب نیز در برابر آب، حساس باقی میمانند.
دسته ای دیگر از چسبها خود در مقابل آب حساس نیستند اما هنگامیکه آب به چوب نفوذ میکند باعث متورم شدن چوب شده در نتیجه افت چسبندگی و منجر به تخریب لایه بین سطحی چوب و چسب میشود.
آزمون استاندارد مهمی برای چسبهای چوب و مقاومت آنها در برابر آب و گرما وجود دارد (EN204) که طبق این استاندارد چسبهای چوب به 4 دسته تقسیم میشوند.
D1: این چسبها باید مقاومت خشک حداقل 10MPa داشته باشند برای مبلمان و اجناس چوبی تزئینی داخل ساختمان مصرف دارند.
D2 : باید بتوانند 3 ساعت غوطه وری در آب با دمای 20 درجه سانتیگراد را تحمل کنند و پس از این مدت مقاومت بازیافتی حداقل 8MPa داشته باشند. این چسبها در مواردی که به ندرت در تماس با اب قرار میگیرند استفاده میشوند.
D3: این چسبها باید دارای مقاومت خشک 10MPa باشند و بتوانند چرخههای غوطه وری 4 روزه در آب 20 درجه سانتی گرادرا تحمل کنند و پس از این چرخه باید دارای مقاومت تر 2MPa و مقاومت بازیافتی 8MPa باشند.
این چسبها برای کاربردهای خارجی ساختمان و حمام و آشپزخانه به کار میروند.
چسبهای PVAcشبکه ای شده در این دسته قرار دارند .
D4: این چسبها باید دارای مقاومت خشک 10MPa باشند و بتوانند چرخههای غوطهوری 6 ساعته در آب جوش را تحمل کنند و سپس این چرخه باید دارای مقاومت تر 4MPa و مقاومت بازیافتی 8MPa باشند این چسبها برای شرایط جوی سخت همانند عرشه کشتی مناسب هستند.
عمده چسبهای وینیل استات در خانواده D1 و D2 طبقه بندی میشوند اما بعضی از پلی وینیل استاتهای شبکه ای شده در خانواده D3 و یا حتی D4 طبقه بندی میشوند.
از نظر بهبود مقاومت چسب، رزینهای ملامین - فرمالدهید و فنول فرمالدهید بهتر از رزین اوره – فرمالدهید هستند، در حالی زرینهای رزورسینولی بیشترین مقاومت را در برابر آب به رزین میبخشند.
مقاومت حرارتی چسب: PVAc رزینی گرما نرم است و به همین علت با حرارت نرم میشود.
از دمای 50 تا 60 درجه سانتی گراد ، خزش چسب آغاز میشود و با عبور از 70 درجه سانتی گراد چسب تحت فشار ویژگیهای خود را ار دست میدهد. چسبهای D4 تحت فشار حرارتهای تا 90درجه سانتی گراد را نیز تحمل میکنند. مزیت مهم چسب چوب PVAc نسبت به رزینهای UFتوانایی آنها در تولید سریع پیوستگی درمای معمولی بدون نیاز به عمل پر خرج برس داغ است.
شاخه ای کردن پلی مر : هر چه دما و مقدار کاتالیزور بیشتر باشد احتمال ایجاد شاخههای جانبی در زنجیره پلی مر اصلی افزایش مییابد شاخه ای شدن باعث افزایش مقاومت کششی ، مقاومت حرارتی و مقاومت خزشی میشود .
متد کار:
چوبهای گز استفاده شده در این آزمایش از زابل و چوبهای صنوبر و چوبهای صنوبر از شمال تهیه شدهاند. درختان بر طبق استاندارد 4471 ISO بریده شدند. [7]. پس از قطع گرده پینهها، لایههای بدست آمده در اره نواری با قطر mm 1000 به لاییهایی با ابعاد نهایی mm 2×70×300 (ضخامت × عرض × طول) قطع شدند و با اطمینان از آن که دوایر روش نسبت به سطح عمودی میباشند. تنهها در اتو خشک میشوند تا به رطوبت تعادل 6% برسند و در محیط آزاد انبار میشوند. نمونهها اگر چه دارای سطح پرزدار خصوصاً در صنوبرها بودهاند اما با توجه به یکسان بودن نوع تهیه نمونهها اثر این پرزها بر روی خواص متغییرها یکسان بوده است.
در این بررسی چسب مورد استفاده پلیوینیلاستات (PVAO) بوده است. با کیفیت اتصالی که دارای استاندارد 16978 S میباشد [8]. لایهها به صورت مجموعهای، یکی بر روی دیگری چسب میشوند و به مدت دو شبانه روز در یک ماشین پرس سرد تحت فشار و دمای محیط (معادل c30) فشرده میشوند که برای نمونههای هفت لا در هشت ترکیب مختلف این عمل انجام میشود، (AAAAAAA)، (BBBBBBB)، (ABBBBBA) (ABABABA)، (AABBBAA)، (AABABAA)، (ABBABBA)، (BABABABA)، چوبهای صنوبر با A نشان داده میشود و چوبهای گز با B نشان داده میشوند. فشردن قطعههای لایی در پرس موجب تغییر شکل در جرم ویژه نمونههای آزمایشی میشود
* A: صنوبر
* B: گز
ابعاد نهایی نمونهها 20×20×30 mm (ضخامت × عرض × طول) خواهد بود. مدول الاستیسیته و مقاومت خمشی با ابعاد نهایی ذکر شده مورد بررسی قرار میگیرند. نمونههایی که برای آزمایشات ساخته شده بودند در یک اتاق کلیما تیره قرار داده میشود که در آن دمای c2 20 و رطوبت 5 65 میباشد و تا زمانی است که وزن نمونهها ثابت باقی بماند (به رطوبت تعادل 6% برسد) نمونهها را در کیسههای پلاستیک قرار میدهیم تا از دست دادن رطوبت آنها بیش از حد جلوگیری کنیم. اندازهگیری جرم ویژه نمونهها مطابق با استاندارد S 3131 انجام میشود. تعداد تختههای lvl ساخته شده برابر سه تکرار بای هر تیمار و به ابعاد mm 20×70×300 بوده است تعداد تیمارها در این بررسی 10 عدد بوده است. که از این میان 2 عدد آن چوب ماسیو گونههای صنوبر و گز بوده است و 8 تای دیگر آن تختههای ساخته شده lvl حاصل از لاییها بدست آمده از این گونهها بودهاند. پس از ساخت تختهها، از هر تخته تعداد سه عدد نمونه آزمایش با ابعاد 14×20×300 mm بریده شد. از این رو تعداد نمونهها بدست آمده از هر تکرار 6 عدد گردید که به منظور تعیین مدول گسیختگی و مدول الاستیسیته میباشد، تختههای حاصل از تکرار سوم هر تیمار بدون آن که به ابعاد کوچکتر بموازات طول خود بریده شوند به منظور تعیین واکشیدگی حجمی مورد بررسی قرار گرفتند. نمونههایی به ابعاد mm 20×70×70 mm آماده گردید که برای هر تیمار تعداد 4 عدد نمونه با ابعاد فوق تهیه میشود. نمونهها پس از 2 ساعت غوطهوری (استقرار در بخار آب) مورد آزمون قرار گرفتند. پس از تعیین واکشیدگی ضخامتی نمونهها را در هوای محیط قرار دارد تا با رطوبت محیط به تعادل برسند. پس از آن میزان مقاومت خط چسب مورد آزمون قرار گرفت. 6 نمونه lvl بدست آمده از دو تکرار اول تیمارهای هشت گانه برای تعیین مدول الاستیسیته (MOE) و مدول گسیختگی (MOR) به کار گرفته میشوند. آزمون مقایسهای دانکن آزمونی بود که برای تعیین اثرات مواد ماسیو برای هر نوع چوب ترکیبات لایهای با جرم ویژه متفاوت، مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته انجام شد طرح آماری به کار گرفته در این بررسی طرح کاملاً تصادفی نرمال با آزمون چند دامنهای دانکن، با سطح اطمینان (5%=a) بوده است.م محاسبه آنالیزواریانس (ANOVA)، میانگین آماری، انحراف معیار، ماکزیمم و مینیمم خطای استاندارد به وسیله نسخه 5/11 با نرمافزار SPSS انجام شد.
خصوصیات مکانیکی و شیمیایی :
آزمایش تعیین جذب آب و واکشیدگی ضخامتی:
نمونههایی با ابعاد mm 10×100×100 (ضخامت نمونهها برابر ضخامت تختهها) آماده نموده با عدم قطعیت کمتراز 01/0 درصد وزن ماده را تعیین نموده ضخامت را در چهار نقطهای که در فاصله mm25 از اطراف نمونهها قرار دارند تعیین میکنند پس از ضخامت نقاط تعیین شده را بدست میآورند نمونهها را در ظرفی همراه با آب معمولی هر یک را دز موقعیتی عمودی در حرارت c10 20 آب قرار میدهند پس از 24 ساعت نمونهها را از آب پاک کرده توسط کاغذ صافی خشک نموده به طوریکه حداکثر بعد از 10 دقیقه از زمان بیرون آوردن نمونهها از آب آن را توزین نموده و ضخامتهای نقاط علامتگذاری را اندازهگیری مینمایند.
جذب آب به درصد با تقریب کمتر از 1% براساس فرمول زیر محاسبه میشود.
M: جرم نمونهها تا مرطوبسازی برحسب g
: جرم نمونه بعد از مرطوب سازی برحسب g
واکشیدگی ضخامت به موازات ضخامت به درصد براساس فرمول 11 محاسبه میشود.
h: ضخامت نمونه قبل از مرطوبسازی برحسب cm
: ضخامت نمونهها بعد از مرطوبسازی برحسب cm
آزمایش تعیین مقاومت خمشی (مدول گسیختگی):
برای ارزیابی مقاومت خط چسب آزمایش بایستی به موازات الیاف موجود در لایههای چوبی با همدیگر توسط چسب چسبیده شده اند نیرو اعمال گردد . تخته لایی در بسیاری از کاربردها همچون صنایع واگن سازی ساختمان سازی و بسیاری دیگر از صنایع استفاده میشود . حیطه کاربرد تخته لایی وابسته به ساختمان آن است نوع چسب مصرفی و شرایط منطقه مصرفی است که تخته لایی در آن مستقر شود . از این رو برای تعیین قابلیت مصرف تخته لایی ضروری است که مشخصههای مقاومتی تختهها بر اساس استانداردهای رایج دنیا تعیین و مقایسه گردد . برای تخته لایی مورد مصرف در شرایط معمولی مشخصههای مقاومتی زیر را در مورد آن تعیین میکنند:
1- مدول مقاومت در طی چسبندگی به موازات خط چسب.
2- مدول مقاومت در طی کشش به موازات الیاف لایههای سطحی.
برای تعیین خواص مکانیکی تخته نمونههای با ابعاد و اشکال مورد نیاز را تهیه میکنند. نمونهها در گیرههای ماشین آزمایش درگیر میشود. نمونهها در ماشین آزمایش به طور یکنواختی در چنگکهایی محکم نمونه ، بارگذاری تا مرحله شکست ادامه مییابد. برای تعیین مدول مقاومتی در طی خمش استاتیک بایستی در هنگام آزمایش نمونهها را به صورت زیر بر روی تکیهگاه دستگاه آزمایش قرار میدهند. نمونهها برای آزمایش را در شکلی تهیه میکنند و برش میدهند به طوری که گوشههای آن کاملأ قائمه باشد. پیش از آزمایش عرض و ضخامت نمونهها را در وسط طول نمونه با دقت تا 1/ میلی متر اندازه گیری میکنند طول نمونهها برابر با 15 برابر ضخامت تخته (S) و فاصله بین دو تکیه گاه (L) 12 برابر ضخامت (S) خواهد بود. نیرویی که باید اعمال شود. بایستی در وسط طول تخته اعمال گردد . بارگذاری به طور یکنواخت با سرعت یکسانی بر روی نمونهها انجام میگیرد بطوری که شکست پس از 30±60 ثانیه از شروع بارگذاری اتفاق میافتد. یعنی سرعت بارگذاری به نحوی تنظیم شود که محدوده زمانی 30 ثانیه تا 90 ثانیه رخ میدهد. پس از آزمایش بارگذاری منجر به شکست را بر مبنای مقیاس ماشین آزمایش ثابت میکند. مدول مقاومتی در خمش استاتیک (σ) سیگماMPa بر اساس فرمول زیر تعیین میشود:
Pmax : بارگذاری حداکثر ، نیوتن N
L: فاصله بین دو تکیه گاه ، MM
b : عرض نمونه ، میلی متر
S : ضخامت نمونه ، میلی متر
آزمون تعیین رطوبت:
برای تعیین رطوبت نمونهها میتوان آن را به هر شکلی تهیه کرد. اما سطح نمونه بایستی کمتر از 25 نباشد. نمونه را توزین کرده و در اتو و با چرخش طبیعی هوا در حرارت 2 103 خشک مینمایند. به این صورت که به مدت 4-3 ساعت بدون وقفه نمونه در اتو حرارتدهی شده و سپس خارج میشود و آن را وزن کرده و دوباره 5/0 ساعت به 5/0 ساعت آن را وارد اتو کرده و خارج میکنند و وزن آن را اندازهگیری میکنند تا جرم ویژه نمونهها در میزانی ثابت باقی بماند. دقت ترازو باید gr 01/0 باشد.
فرمول رطوبت:
= جرم اولیه نمونه
= وزن نمونه تا رسیدن به وزن ثابت رطوبت LVL براساس استاندارد DiN و باید در محدوده %10-5 باشد.
آزمون تعیین همکشیدگی:
برای اندازه گیری همکشیدگی از نمونههای مکعبی شکل به ابعاد 2×2×2 سانتی متر استفاده میشود . این نمونهها باید طوری تهیه شده باشند که چهار سطح جانبی کاملا موازی با جهت الیاف چوبی بوده که دو سطح آن کاملأ در جهت مماسی و دو سطح دیگر کاملأ در جهت شعاعی باشند . برای اندازه گیری همکشیدگی حجمیدر این مورد تغییر حجم نمونهها را از حالت کاملأ مرطوب (اشباع ) تا حالت کاملأ خشک (صفر % رطوبت ) بدست میآوردند که از فرمول زیر محاسبه میشود .
β% : نمایش همکشیدگی کلی چوب
VS : حجم اشباع از آب
V0 : حجم چوب خشک
برای برآورد وا کشیدگی از فرمول زیر استفاده میشود .
دانسیته خشک و بحرانی :
نمونه مورد آزمایش به مدت 24 ساعت در اتو با درجه حرارت 2+103درجه سانتی گراد قرار میگیرد و بعد از این مدت نمونهها به مدت 15 دقیقه در داخل دسیکاتور قرار داده میشود تا به اندازه کافی خنک شود . و بعد توسط ترازروی ازمایشگاهی با دقت 001/ گرم اندازه گیری میشود اعداد بدست امده نشانگر وزن خشک میباشند .
برای حجم خشک چوب هر سه جهت L , R , T نمونهها اندازه گیری میشود . با استفاده از رابطه زیر دانسیته خشک هر نمونه برآورد میشود.
D0 : دانسیته بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب
M0 : جرم خشک بر حسب گرم
V0 : حجم خشک بر حسب سانتی متر مکعب
برای اندازه گیری دانسیته بحرانی نمونه به مدت 2 روز در آب قرار میگیرد تا از آب اشباع گردد در دانسیته بحرانی از فرمول زیر بدست میآید .
Db : دانسیته بحرانی بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب
M0 : جرم خشک بر حسب گرم
Vs : حجم اشباع بر حسب سانتی متر مکعب
چکيده
اثرات ترتيب استقرارلايه ها وجهت بارگذاري برروي مقاومت خمشي و مدول الاستيسيته در تيرهاي لايهاي که از لايههايي باضخامت 2 ميليمتر توليد شده بودند، از گونه هاي چوبي گز و صنوبر که يکي برروي ديگري در ترتيبات متفاوت قرار گرفته بودند دراين مقاله مورد بررسي قرار گرفت. PVAc چسبي بوده که در لايهها مورد استفاده قرار گرفت. 80 نمونه که جرم ويژه خشک آنها اندازهگيري شد تهيه گرديد، مقاومت خمشي و مدول الاستيسيته به صورت افقي و عمودي نسبت به روي خط چسب براي تمام 8 ترتيبات مختلف انجام شد، که ترتيب از آن به صورت تختههاي لايهاي بوده است، براي مثال (AAAAAAA) (7A), (BBBBBBB) (7B), (ABBBBBA), (ABABABA), (AABBBAA), (AABABAA), (ABBABBA), (BABABAB)، که A نشان دهندهي گونه چوبي گز و B نشان دهندهي گونه چوبي صنوبر است. خط چسب نمونههاي تهيه شده به صورت افقي و عمودي مطابق با استاندارد ISO 16978 در معرض آزمايش قرار گرفتند. اين بررسي در قالب طرح آزمايشي کاملاً تصادفي نرمال و آزمون چند دامنهاي دانکن انجام گرديد.
سابقه تحقیق:چوب یک ماده رطوبت پذیر است ، که در اثر تغییرات رطوبت نسبی هوا میتواند رطوبت خود را از دست بدهد . مواد نم پذیر از قبیل چوب و دیگر مواد لیگنو سلولزی تغییر ابعادشان با نوسان مقدار رطوبت نسبی هوا در ارتباط است. تغییرات ابعادی در چوب به قدری است که اتصال مواد را به صورت مؤثر تحت تأثیر خود قرار دهند . لازم به ذکر است که هر نوع کاربرد چوب در حالت اصلی و طبیعی خود (ماسیو) به طور بالقوه توسط تمایل به تغیر ابعادی عرضی نسبتأ بزرگ، هنگامیکه تغیرات رطوبت تعادل معنی داری پیش بینی شود ، تحت تأثیر قرار میگیرد. برای مثال هر اتصال ساختمانی در چوب که با اتصال جسمیهمراه آن باشد ، میتواند تحت تأثیر تغییرات رطوبتی که همان واکشیدگی و هم کشیدگی مختلف است قرار گیرد. مشکلات فوق الذکر زمانی به حداکثر میرسد که رطوبت لاییهای گرفته شده از چوب دارای غیر یکنواختی باشد. به طور کلی پیش بینی میشود که در سالهای آینده کمبود شدیدی در تأمین مواد اولیه چوبی برای ساخت مصنوعات مختلف ایجاد گردد. بنابراین بیشتر کشورها سعی میکنند راه حلی برای این مشکل بیابند و برای رسیدن به این مهم در جنگلها سرمایه گذاری میکنند. طرحهای جنگلداری از دو نقطه حائز اهمیت میباشند:
1) گسترش صنعت چوب برای تهیه مواد خام
2) افزودن به سطح جنگلهای دنیا
منابع اقتصادی جامعه به واسطه کاشتن درختان و بهره برداری از آنها و مصرفشان در صنایع برای جامعه به وجود خواهد آمد.
استقرار و مونتاژ لایهها در دستههایی با نظم خاص با شرایط خاص همراه با مادهای چسباننده تحت عنوان چسب پس از اعمال در پرس به صورت گرم یا سرد میباشد.
برای تولید تخته لایه گرده بینه را به چهار تراش تبدیل کنیم که یکی از شیوههای آن روکش گیری توسط اره (نواری) میباشد.
اولین متد رایج در قدیم روکش گیری توسط اره نواری بوده است به این صورت که از گرده بینه چهار تراش گرفته میشده است و لایههای با ضخامت بیشتر از mm1 تهیه میشد.
در لایه گیری توسط اره نواری از گونه با ارزش استفاده میشود تا لایه تهیه شده نیز با ارزش باشد.
معایب و مزیت روکش گیری توسط اره نواری:
معایب: در این روش خاک اره زیادی تولید میشود و بازده کم خواهد شد و 50-60% گرده بینه تبدیل به خاک اره میشود ، مخصوصأ در شرایط کنونی که قطرها کم تر از 40-30 سانتی متر است و راندمان پایین میآید.
مزیتها :1_به فراخور نوع مصرف نوع برش راانجام میدهیم. برای شروع کار بعد از انبار چوبها وارد مرحله تیمار حرارتی میشویم که البته گران هم تمام میشود و چوبهای بدست آمده بدون خرابی میباشند.
2- امکان ایجاد روکشگیری بدون احتیاج به تیمار حرارتی که رنگ طبیعی چوب باقی میماند.
صفحات لایهای و(LVL) :
تبدیل چوب به لایههای نازک و سپس اندودن این لایهها با چسب و قرار دادن آنها بر روی یکدیگر و یا با سایر قطعات چوبی ، فشردن و چسبانیدن آنها ، نه تنها از لحاظ هدف اقتصادی و جلوگیری از اسراف و تبذیر در مصرف چوب به ویژه هنگامیکه چوبهای نایاب و خوش نقش و پر ارزش مطرح است ، بسیار حائز اهمیت میباشد ، بلکه از لحاظ رعایت اصول علمیو فنی و کاربردی نیز از اهمیت به سزائی برخوردار است . شواهد تاریخی نشان میدهد که از چند هزار سال پیش از میلاد مسیح فن لایه – لایه کردن چوب در شناخته شده بوده است .
هم چنین آشوریها ، یونانیها ، کلدانیها و رومیها نیز از روکش چوبی استفاده میکرده اند و پلین در حدود دو هزار سال پیش در آثار خود از صنعت روکش کاری نام برده ولی متأسفانه به نحو ورقه ورقه کردن چوب و این که چه نوع افزاری را به کار برده اند اشاره نکرده است .
تخته لایه ای یکی از مهندسی شده ترین ماده مرکبی است که از چوب ساخته میشود. چوبی که برای ساخت چوبهای لایه ای مصرف میگردد اغلب از لحاظ سفتی دارای تغییرات زیادی است ، بهتر است لایههای محکم و مرغوب در سطح بالا و پایین و لایههای دارای سفتی کم تر در وسط قرار بگیرند.
لایهها قبل از چسب و سوار شدن درجه بندی میشوند و تقریبأ تمام تیروهای لایهای با چسبی بسیار با دوام ساخته میشوند محور طولی لایهها، باید به موازات محصول تولیدی قرار بگیرد . تخته لایه ای به صورت قوسی و مستقیم ساخته میشوند روی فرآورده قوسی کمیپیش تنش ایجاد میشود.
خواص فرآورده لایه ای که از لایههای با خواص متفاوت ساخته میشود با خواص یک ماده همگن تفاوت دارد .
تقاضا برای ساخت مصنوعات چوبی مهندسی شده از قبیل تخته تراشه جهت دار (OSB) گلولام (Glulam)، الوارهای ورقههای روکش در نتیجه افزایش دائمیجمعیت در کره زمین روبه رو شده است . همگن بودن و ثبات ابعادی مواد ساختمانی و LVL میتواند در مناطقی که نیاز به مقاومت و پایداری باشد به کار گرفته شود.
پانلهای LVL همانند لایی (Ply wood) ، سازههایی هستند که در آنها از چسبهای سنتتیک (مصنوعی ) متفاوتی به کار میرود و این چسبها هم بر اساس نوع مصرف انتخاب میشوند.
تأثیر تیمار حرارتی و رطوبت بر روی خواص LVL:
درجه حرارت و رطوبت تعادل بر هم اثر متقابل دارند و هر یک از آنها بر روی خواص چوب تأثیر گذار است. به طور کلی چوب با رطوبت تعادل بالاتر، درجه حرارت بر روی خواص چوبی آنها تأثیر گذار تر است. این واکنشها هم برای تأثیرات ناگهانی و هم تأثیرات دائمیدرجه حرارت رخ میدهد.
مدتی که چوب در معرض درجه حرارت بسیار بالا قرار گرفته است به عنوان یک عامل مخرب تأثیر گذارتری شناخته شده است. نسبت به زمانی است که این نمونه چوبی را در معرض حرارت پایین تر با مدت زمان بیشتری تحت تیمار حرارتی قرار دهند.
تیمارهای حرارتی غالبأ بر روی چوب به منظور بهبود ثبات ابعادی آن انجام میگیرد. معمولأ زمانی که چوب تحت تیمار حرارتی قرار میگیرد خواص مکانیکی آن کاهش و زمانی که آن راسرد میکنند خواص مکانیکی آن افزایش مییابد . بالاتر از حدود 100 درجه سانتی گراد(F212) در رطوبت تعادل معین، رابطه بیان درجه حرارت و خواص مکانیکی رابطه خطرناک خطی است و بازگشت پذیر به نظر میرسد این اثر در نتیجه تغییرات زودگذری است که در سطح انرژی درونی چوب رخ میدهد . این اثر برگشتپذیری ممکن است به صورت پایدار و یا ناپایدار وجود داشته باشد . این امر زمانی رخ میدهد که چوب را به طور پریود یک یا مداوم تحت تیمار حرارتی قرار دهند. این نتایج زمانی به صورت دائمیاثر میکند که یکی یا بیشتر مواد تشکیل دهنده دیواره سلولی: سلولز، همیسلولز، و یا لیگنین را تجریه کنند (Fengle and Wegener 1984)تا اندازه ای این کاهش خواص به روشهای فشار، درجه حرارت، مدت در معرض قرار گرفتن تحت تیمار مربوطه ، رطوبت تعادل و نوع گونه چوبی مربوط میشود. (FPL1999انجمن).این انجمن به نتایج ثابتی مربوط به اثرات درجه حرارت بر روی خواص مکانیکی چوب برای زمان طولانی مدت رسیدند. بر روی این موضوع پژوهشگرانی نظیر (Pillow(1929), Stamm(1964), Maclean (1951,1954,1955), Millet and Gerhards(1972) ,Konehler and Pillow(1925)) به مطالعه پرداختند .
بخشهایی از این بررسی مربوط به چوب آلات بریده شده قرار گرفته در شرایط معین رطوبت نسبی بوده است که این بحث توسط Green and Evans (2003) به وجود آمد . دو بررسی دیگر در مورد تأثیرات حرارت بر روی خواص مختلف مصنوعات همزمان چوبی انجام دادند ابتدا بررسی نتایج درجه حرارت بر روی خواص الاستیک تخته لایه حاصل از گونه چوبی کاج جنوبی که با کند سوز کنندههای شیمیایی تیمار شده بودند انجام گرفته شد (Levan and others 1990))وWinandy(2001)) . دیگری درباره تأثیر درجه حرارت ثابت بر روی تخته لایه کاج جنوبی و نمونه کوچک بریده شده از کاج جنوبی که تحت تیمار خاصی قرار نگرفته بودند انجام شد .
در یک بررسی دیگر تأثیر تیمار حرارتی بر روی خواص معین مکانیکی کاج Scote مورد بررسی قرار گرفت . این نمونهها تحت فشار اتمسفر و طی حرارتهای مختلف تحت تیمار حرارتی قرار گرفتند حرارتهای مورد استفاده 120 ، 150 و 180درجه سانتی گراد بودند که به مدت 2و 6و10 ساعت برای خشک نمودن آنها لازم بود . نتایج آزمایشات نشان داد که خواص تکنولوژیکی شامل: مقاومت به فشار و مقاومت کششی عمود بر الیاف سطح با تیمار حرارتی و افزایش درجه حرارت و استمرار بیشتر کاهش مییابد . قسمت aging مطابق با استاندارد EN32 به منظور تعیین دوام LVL و نمونههای چوبی ما سیو انجام گرفت .
بخار دهی به طور قابل ملاحظه ای تمامیمقاومتهای پانلهای LVL را کاهش داد و کم ترین مقدار آن مقاومت فشاری بود . مقاومت فشاری و مقاومت خمشی استاتیک ، LVL بدون شباهت با مقاومت خمشی به مقاومت فشاری بود وکم تر از آن مقداری که در چوب ماسیو که تحت تیمار حرارتی قرار نگرفته بودند ، شد . مابین پانلهای LVL بالاترین مقاومت به خمش برای پانلهای تولید شده از روکشهای خشک شده در هوای آزاد و بخار دهی شده بوده است .
تأثیرات ناگهانی درجه حرارت : در 25 سال گذشته بررسیهایی برای مشخص شدن اثرات رطوبت تعادل و حرارت بر روی خواص کامپوزیت چوب آلات بریده شده انجام گرفته شده است Green(1989)
Green,Evans(1989,2001)اثرات رطوبت تعادل در حرارت اتاق را بر روی خواص چوب آلات بریده شده مورد مصرف در ساختمان سازی در خمش و در راستای کششی موازی با الیاف با رطوبت تعادل معین و با شرایط نرمال را به اثبات رساندند (از حدود 10% چوب تر ) . این بررسیها اخیرأ با رطوبت تعادل بسیار پایئن بیشتر مورد بررسی قرار گرفت و برای مواد کامپوزیتی چوبی و چوب آلات بریده شده در طی خمش و نیز در راستای کششی موازی الیاف مورد آزمون قرار گرفتند ( 2003Green and Evans) .
بررسیهایی هم توسط *Barrett و دیگر دوستانش (1989) ارائه شده است . در 1999 یک مدل برای توصیف (MOE) مدول الاسیسته خمشی ، که به صورت تغییرات حرارتی از 26-66 درجه سانتیگراد (f150تاf15- ) در چوب آلات که دارای رطوبت 12% تا رطوبت تعادل سبز بودند ارائه گردید (Green and others 1999) این مدل اخیرأ برای الوار با رطوبت تعاد ل پائین تر از 4% نیز توسعه داده شد .
تأثیرات دائمیدرجه حرارت : بررسیهایی بر روی اثرات دائمیدرجه حرارت در 1989 انجام گردید . مانع بزرگی برای این بررسی وجود داشت و آن هم هزینه بالای مربوط به استقرار حجرههای حرارت و رطوبت بالا برای اجرای یک پروژه در مدت زمان طولانی میبود . در سال 1980 مشکلات از طریق گزارشاتی ارائه شد که مربوط به استفاده از کند سوزکنندههای تخته لایی بود (Levan and Collet ..(1989
پژوهشهایی توسط H.M.BARNES and A.Khouadja بر روی تأثیر خشک سازی مجدد بر روی خواص مکانیکی چوب آلات ماسیو تیمار شده با مواد حفاظتی انجام شده است.
و معلوم شده است که تیمارها ممکن است مقاومت چوب را تا حد زیادی کاهش دهند. کاهش مقاومت تحت حرارتهای زیاد و در نتیجه خشک سازی مجدد است . (Mackay)
تنها کسی بوده که تأثیرات خشک کنی در کوره بر روی تخته چند لایی تیمار شده با مواد حفاظتی را مورد بررسی قرار داد . اما هیچگونه قسمتهای مکانیکی چوب انجام نشده معلوم است که تیمارها تنها اثرات منفی معنی داری بر روی مقاومت چوب تخته لایی ندارند . اما هم محلولهی اسیدی .
و هم قلیایی میتوانند سبب کاهش مقاومت توسط اصلاح گرهای مرکب شیمیایی پایهای چوب شوند . (Krzyewski) .
گزارش داد که محلولهای ارسنات مس ، روی آمونیاکی دارای تأثیرات ناچیز بر روی سختی و مقاومت هستند . دوام اتصالات چسبی در آزمایش در مدت دو ساعت جوشیدن در آب عالی بود .
به خاطر این که MOE به میزان اندکی تحت تأثیر کاهش مقاومت حاصل از حرارت قرار میگیرد . شاخص مناسبی از کاهش مقاومت حاصل از حرارت چوب آلات بریده شده با محصولات مرکب بریده شده نمیباشد .
کاهش استحکام چوب آلات بریده شده حاصل از گونههای چوبی دا گلاس فیر ، نوئل ، کاج ونراد وقتی که به صورت طولانی مدت در ترکیبی از عوامل درجه حرارت بالا و رطوبت بالا قرار گیرد بیشتر نشان داده میشود . کاج جنوبی بریده شده ، حساسیت بیشتری را نسبت به کاهش حرارت داشته است . چوب آلات بریده شده گونه چوبی صنوبر زرد که تحت حرارت قرار میگیرد حساسیت کم تری در افت کیفی نسبت به وقتی که از گونههای چوبی داگلاس فیر ، نوئل ، نراد و کاج در آن محیط قرار گیرد از خود نشان میدهند .
پژوهشهای انجام شده دلالت بر آن دارد که وقتی که حرارت دهی با آب انجام میگیرد در پهن برگان حساسیت بیشتری نسبت بر افت کیفی در مقایسه با زمانی که از سوزنی برگان استفاده میکنند از خود نشان میدهند . محصولات مرکب نسبت به افت حرارت حساسیت بیشتری دارند نسبت به زمانی که چوب آلات بریده شده در گونههای چوبی داگلاس فیر ، نوئل ، نراد ، کاج در معرض رطوبت بالا قرار دارند . از این بررسیهای انجام شده میتوان نتیجه گرفت که نسبت مدول گسیختگی LVL تحت آزمون خمش edgewiseرا میتوان با نسبت مدول گسیختگی در خمش Flatwise تخته تخمین زد .
پژوهشی توسط (6)Militz بر روی مقدار فرمالدئید متصاعد شده و بعضی از خواص مکانیکی پانلهای تخته لایه که به عنوان یک تابع وابسته به رطوبت تعادل روکش میباشند انجام گردید بهترین خواص چسبندگی زمانی که روکشها با رطوبت تعادل 6-4 % بودند بدست آمد . معلوم گردید که پانلهای تخته لایه ساخته شده از روکش که دارای رطوبت تعادل 18-16% بودند دارای خواص مکانیکی پائین بودند . تخته لایه ساخته شده از گونه چوبی تبریزی از روکشهایی که دارای رطوبت تعادل 6-4% و با استفاده از زرین M +UF با هم چسبانده شده بودند دارای بیشترین مقاومت خمشی و مقدار مدول الاستیسیته میباشند . مقدار فرمالدئید متصاعد شده در پانلهای تخته لایه حاصل از گونههای چوبی تبریزی و نوئل با افزایش رطوبت تعادل کاهش مییابد. از طرف دیگر مقدار فرمالدئید متصاعد شده مربوط به پانلها با افزودن ملامین در چسب UFکاهش مییابد. روکشهایی که دارای رطوبت تعادل بالایی میباشند برای ساختن تخته لایه با آزاد سازی فرمالدهید کم ، در مناطقی که به خواص مقاومتی بالا نیاز دارند توصیه نمیشود.
تهیه LVL:
LVL چوب لایهای حاصل از کاربرد چسب است که توسط چسب به هم چسبانیده شده است. شامل تعداد متنوعی از لایهها میباشند که به طور موازی با الیاف چوب بر روی هم توسط چسب مونتاژ گردیدهاند. برای ساخت LVL نیازهای تکنیکی که میتوان برای آن تصور کرد در استانداردهای رایج موجود میباشد. در این استانداردها کلاسهبندی LVL و مشخصههای قابل اندازهگیری هر کلاسه بیان شده است.
ترتیب انجام کار به این گونه خواهد بود: 1- برای ساخت LVL بایستی اجزاء زیر تعیین گردد: گونه چوبی لایی، اندازه لایی، تعداد لایی، مارک LVL، دستورالعمل چسب، ویژگیهای تکنیکی پرس.
2- آمادهسازی چسب: برای ساخت LVL، چسبی که مورد کاربرد قرار میگیرد، PVAC بوده است. به طور کلی پیش از ساخت چسب ضرورت دارد محاسبه شود جرم چسبی که بر روی سطح اوراق لایی قرار میگیرد (mg). که بر حسب gr میباشد و براساس فرمول زیر محاسبه میگردد.
Y= مصرف تکنولوژیکی چسب که البته به گونه، ضخامت لایی و همچنین چسب به کار رفته بستگی دارد.
F= سطح اوراق لایی
3- شمای مونتاژ چیدن لایی: چیدن لایی در بسته به صورت و ترتیب زیر میباشد. شکافهای لولهبری بر روی لایههای سطحی لایی بایستی به داخل بسته جهتدهی شود. اوراق لایی در لایهها بایستی به موازات جهت الیاف و به صورت متقارن قرار گیرد. لاییهای لایی که به صورت متقارن نسبت به محور مرکزی استقرار یافتهاند بایستی از گونههایی هم سان و با ضخامت یکسان باشند. چسب باید بر روی لایه از یک طرف مالیده شود.
برای سنجش صحیح وزن چسب لازم است که چسب مورد استفاده را بر روی ترازو با دقت gr 01/0 توزین شود. تا برای تمام تیمارها میزان چسب مورد استفاده یکسان باشد. پس از چسب زنی سطح اوراق لایی به صورت یکی در میان در داخل پرس سرد قرار گرفته میشوند.
نحوه تولید چسب PVAc :
الف ) تولید تکپار (مونو مر) وینیل استات
در ابتدا تکپار وینیل استات از واکنش استیلن و اسید استیک در مجاورت کاتالیزورهای مناسب تولید میشود . روش قدیمیمبتنی بر اجرای این واکنش در فاز مایع بود (Geeman State Patent No.582,544(1930))
اما فرایندهای مؤثر فاز گازی در دماهای بالا جایگزین آن شد .
(Germane State Patent Nos.403,784(1291)and485,271(1927)) .
استیلن و اسید استیک ، هر دو از زغال سنگ مشتق میشوند،استیلن از تأثیر مستقیم آب بر کلسیم کاربید بدست میآید .
و اسید استیک از واکنش استیلن با آب ، و سپس اکسایش استالدهید حاصل تولید میشود .
ب) بسپارش (پلی مر) وینیل استات
تکپار ( مونومر) وینیل استات را میتوان با روشهای بسپارش توده ای ، بسپارش محلولی و بسپارش امولسیونی ، بسپار کرد . بسپارش سه مرحله متوالی دارد : آغاز واکنش ، رشد بسپارش و پایان واکنش .
1- آغاز واکنش : واکنش هنگامیآغاز میشود که یک رادیکال آزاد با یون ، خود را به یک مولکول وینیل استات متصل کند .
2- بسپارش : این مولکول به شدت واکنش پذیر شده با مولکولهای تکپار دیگر با همین مکانیسم انتقال ترکیب میشود .
3- پایان واکنش :
رشد درشت مولکول هنگامیپایان میپذیرد که موضع واکنش پذیر، در اثر ترکیب شدن با موضع واکنش پذیر یک مولکول دیگر، یا در اثر انتقال آن و یک مولکول دیگر، از بین میرود.
قسمت بیشتر پلی وینیل استات را با روش بسپارش امولسیونی تولید میکنند ;این روش ویژه در تولید نوعی پلی وینیل استات که برای تولید چسب چوب مناسب است به کار میرود .
ج) فرمول بندی چسبهای پلی وینیل استات
امولسیونهای پلی وینیل استات را میتوان به تنهایی به عنوان چسب استفاده کرد اما برای دستیابی به ویژگی کاربردی بهتر ، این رزین را همراه با افزودنیهای مختلفی به کار میبرند .
ویژگی و تمایزات چسب PVAc (پلی وینیل استات) با چسبهای سنتتیک دیگر:
چسب پلی وینیل استات بسپار (پلی مر) گرمانرمیاست که در طی سالها به عنوان ماده خام صنایع چسب سازی توجه زیادی را به خود جلب کرده است . این بسیار به صورت تغییر یافته یا تغییر نیافته ، محلول یا امولسیون ، به عنوان همبسپار (همولوگ) یا جور بسپار (هترولوگ) چند گونگی گسترده ای از خود نشان میدهد .
این چسب برای تمام مردم دنیا به عنوان چسب رنگهای امولسیونی محوطههای درونی و بیرونی با نام "چسب سرد" معروف است و به شکل دیگری با نام " چسب سفید" برای مصارف خانگی نیز میباشد . که برای نخستین بار از این چسب در اختراع ثبت شده به شماره 271381 که امتیاز آن را آقای دکتر ف . کلات (F.Klatte) در ژوئن 1912 واگذار شد یاد شد است .
(F.Klatte, Germam State Patent No.271,381(1291))در حال حاضر آمریکا و آلمان عمده ترین تولید کنندگان این ترکیب میباشند . چسبهای PVAC به صورت آماده قابل خریداری و مصرف اند توصیه میشود که آنها را بلافاصله قبل از مصرف کمی هم زد و تکان داد تا از همگن بودن امولسیون اطمینان حاصل شود .
این چسب را میتوان با وسایل معمولی از قبیل برس ، غلتک ، پخش کننده چسب, پاشنده ، تفنگ چسب زنی استفاده کرد .
چسبهای پلی وینیل استات علاوه بر زرین حاوی پرکن، نرم کن، غلظت دهنده، عوامل چسبناکگر، حلال، عوامل ترکننده و البته آب (جهت تنظیم درصد جامد بین 45 تا 65 درصد ) هستند.
نرم کن: به زنجیره PVAc نفوذ کرده و موجب تورم و در نتیجه نرم تر شدن آن شده و این مواد قدرت ترکنندگی و چسبندگی از این روی سطوح صاف را نیز بهبود میبخشند.
غلظت دهنده: غلظت دهندههایی از قبیل نشاسته ، پلی وینیل الکل ، و متیل سلولز نفوذ چسب را به سطوح متخلخل کاهش میدهند .
عوامل چسبناکگر: این عوامل با نرم کردن رزین منجر به بهبود چسبناکی و افزایش چسبندگی آن بر سطوح پلاستیکی و فلزی میشوند.
حلال: برای تنظیم سرعت خشک شدن رزین استفاده میشود.
حلال باعث تورم و نرم شدن ذرات PVAc و افزایش گرانروری میشود و هم چنین باعث کاهش نقطه انجماد رزین میشود.
پر کن: هدف اصلی کاهش قیمت و تنظیم گرانروی است و در برخی موارد جهت افزایش سختی چسب است . از آن جایی که چسبهای چوب باید دارای مقاومت مکانیکی زیادی باشند ، استفاده زیاد از پر کن توصیه نمیشود.
عوامل تر کننده:
این عوامل نفوذ آب بر سطح چوب را آسان تر میکنند و در نتیجه نفوذ و انعقاد چسب را نیز سرعت میبخشند .
یک حسن برجسته چسبهای PVAc در این است که گرما نرمیآنها امکان جابه جایی جزئی لایه مرکزی (اگر لازم باشد ) ضمن گرمادهی در مرحله روکش زنی به وجود میآورد.
این چسب به دلیل تکوین سریع استحکام پیوستگی حاصل از انها برای چسباندن با استفاده از فرکانس بالا مفید میباشند. دورههایی به مدت 10 تا 30 ثانیه ممکن است که خود سبب افزایش سرعت تولید شود.
امروزه، رزینهای مصنوعی در مطابق با مواد چوبی که خشک یا مرطوب میباشند ساخته میشوند. این چسبها به منظور کاربرد در مکانهای داخلی و خارجی مورد مصرف قرار میگیرند. به منظور جلوگیری از افت کیفی و افزایش کیفیت، پژوهشهایی بر اساس توسعه و بهبود چسب و کاربردهای آنها در مکانهای کاربردی جدید انجام گرفت
رزینها یی از قبیل فرمالدئید (PF) معمولأ به عنوان اتصال دهنده ای برای ساخت پانلها با مصارف خارجی به کار میرود . اما پانل اتصال یافته باچسب اوره فرمالدئید (UF) برای کاربرد در مصارف خارجی به عنوان ماده مقاوم ، با آنچه که در مورد PFوجود دارد نمیباشد .
به منظور افزایش خاصیت دفع آب ، با اضافه سازی ملامین خواص چسب اوره فرمالدئید میتواند به نحو بسیار مؤثری بهبود یابد..
Pizzi,Cremonimi بودند که معلوم نمودند مقاومت برشی برتری در نتیجه کاربرد چسب UFمخلوط بدست خواهد آمد.
مقاومت چسب در برابر آب: مشکل بسیاری از چسبهای چوب وینیل استاتی مقاومت کم آنها در برابر آب است.
رزینهای پلی وینیل استات آب پایه برای پایدار ماندن امولسیون در آب دارای کلوئید محافظ یا عوامل سطح فعال در ساختارشان هستند ، که دسته ای از این عوامل حتی پس از خشک شدن کامل چسب نیز در برابر آب، حساس باقی میمانند.
دسته ای دیگر از چسبها خود در مقابل آب حساس نیستند اما هنگامیکه آب به چوب نفوذ میکند باعث متورم شدن چوب شده در نتیجه افت چسبندگی و منجر به تخریب لایه بین سطحی چوب و چسب میشود.
آزمون استاندارد مهمی برای چسبهای چوب و مقاومت آنها در برابر آب و گرما وجود دارد (EN204) که طبق این استاندارد چسبهای چوب به 4 دسته تقسیم میشوند.
D1: این چسبها باید مقاومت خشک حداقل 10MPa داشته باشند برای مبلمان و اجناس چوبی تزئینی داخل ساختمان مصرف دارند.
D2 : باید بتوانند 3 ساعت غوطه وری در آب با دمای 20 درجه سانتیگراد را تحمل کنند و پس از این مدت مقاومت بازیافتی حداقل 8MPa داشته باشند. این چسبها در مواردی که به ندرت در تماس با اب قرار میگیرند استفاده میشوند.
D3: این چسبها باید دارای مقاومت خشک 10MPa باشند و بتوانند چرخههای غوطه وری 4 روزه در آب 20 درجه سانتی گرادرا تحمل کنند و پس از این چرخه باید دارای مقاومت تر 2MPa و مقاومت بازیافتی 8MPa باشند.
این چسبها برای کاربردهای خارجی ساختمان و حمام و آشپزخانه به کار میروند.
چسبهای PVAcشبکه ای شده در این دسته قرار دارند .
D4: این چسبها باید دارای مقاومت خشک 10MPa باشند و بتوانند چرخههای غوطهوری 6 ساعته در آب جوش را تحمل کنند و سپس این چرخه باید دارای مقاومت تر 4MPa و مقاومت بازیافتی 8MPa باشند این چسبها برای شرایط جوی سخت همانند عرشه کشتی مناسب هستند.
عمده چسبهای وینیل استات در خانواده D1 و D2 طبقه بندی میشوند اما بعضی از پلی وینیل استاتهای شبکه ای شده در خانواده D3 و یا حتی D4 طبقه بندی میشوند.
از نظر بهبود مقاومت چسب، رزینهای ملامین - فرمالدهید و فنول فرمالدهید بهتر از رزین اوره – فرمالدهید هستند، در حالی زرینهای رزورسینولی بیشترین مقاومت را در برابر آب به رزین میبخشند.
مقاومت حرارتی چسب: PVAc رزینی گرما نرم است و به همین علت با حرارت نرم میشود.
از دمای 50 تا 60 درجه سانتی گراد ، خزش چسب آغاز میشود و با عبور از 70 درجه سانتی گراد چسب تحت فشار ویژگیهای خود را ار دست میدهد. چسبهای D4 تحت فشار حرارتهای تا 90درجه سانتی گراد را نیز تحمل میکنند. مزیت مهم چسب چوب PVAc نسبت به رزینهای UFتوانایی آنها در تولید سریع پیوستگی درمای معمولی بدون نیاز به عمل پر خرج برس داغ است.
شاخه ای کردن پلی مر : هر چه دما و مقدار کاتالیزور بیشتر باشد احتمال ایجاد شاخههای جانبی در زنجیره پلی مر اصلی افزایش مییابد شاخه ای شدن باعث افزایش مقاومت کششی ، مقاومت حرارتی و مقاومت خزشی میشود .
متد کار:
چوبهای گز استفاده شده در این آزمایش از زابل و چوبهای صنوبر و چوبهای صنوبر از شمال تهیه شدهاند. درختان بر طبق استاندارد 4471 ISO بریده شدند. [7]. پس از قطع گرده پینهها، لایههای بدست آمده در اره نواری با قطر mm 1000 به لاییهایی با ابعاد نهایی mm 2×70×300 (ضخامت × عرض × طول) قطع شدند و با اطمینان از آن که دوایر روش نسبت به سطح عمودی میباشند. تنهها در اتو خشک میشوند تا به رطوبت تعادل 6% برسند و در محیط آزاد انبار میشوند. نمونهها اگر چه دارای سطح پرزدار خصوصاً در صنوبرها بودهاند اما با توجه به یکسان بودن نوع تهیه نمونهها اثر این پرزها بر روی خواص متغییرها یکسان بوده است.
در این بررسی چسب مورد استفاده پلیوینیلاستات (PVAO) بوده است. با کیفیت اتصالی که دارای استاندارد 16978 S میباشد [8]. لایهها به صورت مجموعهای، یکی بر روی دیگری چسب میشوند و به مدت دو شبانه روز در یک ماشین پرس سرد تحت فشار و دمای محیط (معادل c30) فشرده میشوند که برای نمونههای هفت لا در هشت ترکیب مختلف این عمل انجام میشود، (AAAAAAA)، (BBBBBBB)، (ABBBBBA) (ABABABA)، (AABBBAA)، (AABABAA)، (ABBABBA)، (BABABABA)، چوبهای صنوبر با A نشان داده میشود و چوبهای گز با B نشان داده میشوند. فشردن قطعههای لایی در پرس موجب تغییر شکل در جرم ویژه نمونههای آزمایشی میشود
* A: صنوبر
* B: گز
ابعاد نهایی نمونهها 20×20×30 mm (ضخامت × عرض × طول) خواهد بود. مدول الاستیسیته و مقاومت خمشی با ابعاد نهایی ذکر شده مورد بررسی قرار میگیرند. نمونههایی که برای آزمایشات ساخته شده بودند در یک اتاق کلیما تیره قرار داده میشود که در آن دمای c2 20 و رطوبت 5 65 میباشد و تا زمانی است که وزن نمونهها ثابت باقی بماند (به رطوبت تعادل 6% برسد) نمونهها را در کیسههای پلاستیک قرار میدهیم تا از دست دادن رطوبت آنها بیش از حد جلوگیری کنیم. اندازهگیری جرم ویژه نمونهها مطابق با استاندارد S 3131 انجام میشود. تعداد تختههای lvl ساخته شده برابر سه تکرار بای هر تیمار و به ابعاد mm 20×70×300 بوده است تعداد تیمارها در این بررسی 10 عدد بوده است. که از این میان 2 عدد آن چوب ماسیو گونههای صنوبر و گز بوده است و 8 تای دیگر آن تختههای ساخته شده lvl حاصل از لاییها بدست آمده از این گونهها بودهاند. پس از ساخت تختهها، از هر تخته تعداد سه عدد نمونه آزمایش با ابعاد 14×20×300 mm بریده شد. از این رو تعداد نمونهها بدست آمده از هر تکرار 6 عدد گردید که به منظور تعیین مدول گسیختگی و مدول الاستیسیته میباشد، تختههای حاصل از تکرار سوم هر تیمار بدون آن که به ابعاد کوچکتر بموازات طول خود بریده شوند به منظور تعیین واکشیدگی حجمی مورد بررسی قرار گرفتند. نمونههایی به ابعاد mm 20×70×70 mm آماده گردید که برای هر تیمار تعداد 4 عدد نمونه با ابعاد فوق تهیه میشود. نمونهها پس از 2 ساعت غوطهوری (استقرار در بخار آب) مورد آزمون قرار گرفتند. پس از تعیین واکشیدگی ضخامتی نمونهها را در هوای محیط قرار دارد تا با رطوبت محیط به تعادل برسند. پس از آن میزان مقاومت خط چسب مورد آزمون قرار گرفت. 6 نمونه lvl بدست آمده از دو تکرار اول تیمارهای هشت گانه برای تعیین مدول الاستیسیته (MOE) و مدول گسیختگی (MOR) به کار گرفته میشوند. آزمون مقایسهای دانکن آزمونی بود که برای تعیین اثرات مواد ماسیو برای هر نوع چوب ترکیبات لایهای با جرم ویژه متفاوت، مقاومت خمشی و مدول الاستیسیته انجام شد طرح آماری به کار گرفته در این بررسی طرح کاملاً تصادفی نرمال با آزمون چند دامنهای دانکن، با سطح اطمینان (5%=a) بوده است.م محاسبه آنالیزواریانس (ANOVA)، میانگین آماری، انحراف معیار، ماکزیمم و مینیمم خطای استاندارد به وسیله نسخه 5/11 با نرمافزار SPSS انجام شد.
خصوصیات مکانیکی و شیمیایی :
آزمایش تعیین جذب آب و واکشیدگی ضخامتی:
نمونههایی با ابعاد mm 10×100×100 (ضخامت نمونهها برابر ضخامت تختهها) آماده نموده با عدم قطعیت کمتراز 01/0 درصد وزن ماده را تعیین نموده ضخامت را در چهار نقطهای که در فاصله mm25 از اطراف نمونهها قرار دارند تعیین میکنند پس از ضخامت نقاط تعیین شده را بدست میآورند نمونهها را در ظرفی همراه با آب معمولی هر یک را دز موقعیتی عمودی در حرارت c10 20 آب قرار میدهند پس از 24 ساعت نمونهها را از آب پاک کرده توسط کاغذ صافی خشک نموده به طوریکه حداکثر بعد از 10 دقیقه از زمان بیرون آوردن نمونهها از آب آن را توزین نموده و ضخامتهای نقاط علامتگذاری را اندازهگیری مینمایند.
جذب آب به درصد با تقریب کمتر از 1% براساس فرمول زیر محاسبه میشود.
M: جرم نمونهها تا مرطوبسازی برحسب g
: جرم نمونه بعد از مرطوب سازی برحسب g
واکشیدگی ضخامت به موازات ضخامت به درصد براساس فرمول 11 محاسبه میشود.
h: ضخامت نمونه قبل از مرطوبسازی برحسب cm
: ضخامت نمونهها بعد از مرطوبسازی برحسب cm
آزمایش تعیین مقاومت خمشی (مدول گسیختگی):
برای ارزیابی مقاومت خط چسب آزمایش بایستی به موازات الیاف موجود در لایههای چوبی با همدیگر توسط چسب چسبیده شده اند نیرو اعمال گردد . تخته لایی در بسیاری از کاربردها همچون صنایع واگن سازی ساختمان سازی و بسیاری دیگر از صنایع استفاده میشود . حیطه کاربرد تخته لایی وابسته به ساختمان آن است نوع چسب مصرفی و شرایط منطقه مصرفی است که تخته لایی در آن مستقر شود . از این رو برای تعیین قابلیت مصرف تخته لایی ضروری است که مشخصههای مقاومتی تختهها بر اساس استانداردهای رایج دنیا تعیین و مقایسه گردد . برای تخته لایی مورد مصرف در شرایط معمولی مشخصههای مقاومتی زیر را در مورد آن تعیین میکنند:
1- مدول مقاومت در طی چسبندگی به موازات خط چسب.
2- مدول مقاومت در طی کشش به موازات الیاف لایههای سطحی.
برای تعیین خواص مکانیکی تخته نمونههای با ابعاد و اشکال مورد نیاز را تهیه میکنند. نمونهها در گیرههای ماشین آزمایش درگیر میشود. نمونهها در ماشین آزمایش به طور یکنواختی در چنگکهایی محکم نمونه ، بارگذاری تا مرحله شکست ادامه مییابد. برای تعیین مدول مقاومتی در طی خمش استاتیک بایستی در هنگام آزمایش نمونهها را به صورت زیر بر روی تکیهگاه دستگاه آزمایش قرار میدهند. نمونهها برای آزمایش را در شکلی تهیه میکنند و برش میدهند به طوری که گوشههای آن کاملأ قائمه باشد. پیش از آزمایش عرض و ضخامت نمونهها را در وسط طول نمونه با دقت تا 1/ میلی متر اندازه گیری میکنند طول نمونهها برابر با 15 برابر ضخامت تخته (S) و فاصله بین دو تکیه گاه (L) 12 برابر ضخامت (S) خواهد بود. نیرویی که باید اعمال شود. بایستی در وسط طول تخته اعمال گردد . بارگذاری به طور یکنواخت با سرعت یکسانی بر روی نمونهها انجام میگیرد بطوری که شکست پس از 30±60 ثانیه از شروع بارگذاری اتفاق میافتد. یعنی سرعت بارگذاری به نحوی تنظیم شود که محدوده زمانی 30 ثانیه تا 90 ثانیه رخ میدهد. پس از آزمایش بارگذاری منجر به شکست را بر مبنای مقیاس ماشین آزمایش ثابت میکند. مدول مقاومتی در خمش استاتیک (σ) سیگماMPa بر اساس فرمول زیر تعیین میشود:
Pmax : بارگذاری حداکثر ، نیوتن N
L: فاصله بین دو تکیه گاه ، MM
b : عرض نمونه ، میلی متر
S : ضخامت نمونه ، میلی متر
آزمون تعیین رطوبت:
برای تعیین رطوبت نمونهها میتوان آن را به هر شکلی تهیه کرد. اما سطح نمونه بایستی کمتر از 25 نباشد. نمونه را توزین کرده و در اتو و با چرخش طبیعی هوا در حرارت 2 103 خشک مینمایند. به این صورت که به مدت 4-3 ساعت بدون وقفه نمونه در اتو حرارتدهی شده و سپس خارج میشود و آن را وزن کرده و دوباره 5/0 ساعت به 5/0 ساعت آن را وارد اتو کرده و خارج میکنند و وزن آن را اندازهگیری میکنند تا جرم ویژه نمونهها در میزانی ثابت باقی بماند. دقت ترازو باید gr 01/0 باشد.
فرمول رطوبت:
= جرم اولیه نمونه
= وزن نمونه تا رسیدن به وزن ثابت رطوبت LVL براساس استاندارد DiN و باید در محدوده %10-5 باشد.
آزمون تعیین همکشیدگی:
برای اندازه گیری همکشیدگی از نمونههای مکعبی شکل به ابعاد 2×2×2 سانتی متر استفاده میشود . این نمونهها باید طوری تهیه شده باشند که چهار سطح جانبی کاملا موازی با جهت الیاف چوبی بوده که دو سطح آن کاملأ در جهت مماسی و دو سطح دیگر کاملأ در جهت شعاعی باشند . برای اندازه گیری همکشیدگی حجمیدر این مورد تغییر حجم نمونهها را از حالت کاملأ مرطوب (اشباع ) تا حالت کاملأ خشک (صفر % رطوبت ) بدست میآوردند که از فرمول زیر محاسبه میشود .
β% : نمایش همکشیدگی کلی چوب
VS : حجم اشباع از آب
V0 : حجم چوب خشک
برای برآورد وا کشیدگی از فرمول زیر استفاده میشود .
دانسیته خشک و بحرانی :
نمونه مورد آزمایش به مدت 24 ساعت در اتو با درجه حرارت 2+103درجه سانتی گراد قرار میگیرد و بعد از این مدت نمونهها به مدت 15 دقیقه در داخل دسیکاتور قرار داده میشود تا به اندازه کافی خنک شود . و بعد توسط ترازروی ازمایشگاهی با دقت 001/ گرم اندازه گیری میشود اعداد بدست امده نشانگر وزن خشک میباشند .
برای حجم خشک چوب هر سه جهت L , R , T نمونهها اندازه گیری میشود . با استفاده از رابطه زیر دانسیته خشک هر نمونه برآورد میشود.
D0 : دانسیته بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب
M0 : جرم خشک بر حسب گرم
V0 : حجم خشک بر حسب سانتی متر مکعب
برای اندازه گیری دانسیته بحرانی نمونه به مدت 2 روز در آب قرار میگیرد تا از آب اشباع گردد در دانسیته بحرانی از فرمول زیر بدست میآید .
Db : دانسیته بحرانی بر حسب گرم بر سانتی متر مکعب
M0 : جرم خشک بر حسب گرم
Vs : حجم اشباع بر حسب سانتی متر مکعب
+ نوشته شده در یکشنبه پانزدهم آذر ۱۳۸۸ ساعت 12:44 توسط سجاد
|