مراحل بازیافت چوب

دلایل زیادی برای بازیافت چوب وجود دارد، اما دلیل اصلی بازیافت، نزدیک شدن جهان به گرمایش جهانی است.

 مسائل زیست‌محیطی رو به رشد و گرم شدن کره زمین دلایل زیادی را به افراد برای بازیافت زباله‌های خود و کاهش ردپای جهانی آنها داده است. استفاده از چوب تازه در صنایع روز به روز برای مصارف مختلف از جمله صنایع کاغذ سازی استفاده از چوب تازه برای ساخت خمیر، تخته سه لا در صنعت و صنعت حمل و نقل از همین نوع برای حمل و نقل استفاده می شود و عمده استفاده از چوب تازه در ساخت پالت چوبی می باشد.

 صنعت از چوب در مواد بسته بندی مانند پالت چوبی، جعبه چوبی، جعبه چوبی و غیره استفاده می کند. عموماً پالت چوبی تنها یک بار توسط صنایع مورد استفاده قرار می گیرد و پس از آن یا برای ساخت مبلمان یا جایگزین زغال سنگ در بخش آجرسازی یا کارخانه های دیگ بخار استفاده می شود.

 حتی از چوب های تازه با کیفیت بالا مانند چوب کاج، چوب هیکو، چوب قرمز و غیره برای مصارف صنعتی استفاده می شود و پس از یک بار استفاده یا سوخته یا برای ساخت مبلمان استفاده می شود. در هند از چوب های زیر برای ساخت پالت های بسته بندی چوبی، جعبه چوبی و غیره استفاده می شود:

چوب انبه

چوب کاج، صنوبر

چوب توس

توسکا وود

چوب راش

چوب صنوبر

چوب بلوط

خاکستر چوب

چوب ممرز

استفاده از چوب همچنین به استفاده از مواد بسته بندی بستگی دارد، چه بسته بندی هایی که برای حمل و نقل محلی ساخته شده اند یا برای اهداف صادراتی، به طور کلی پالت های چوب نرم برای اهداف صادراتی استفاده می شوند زیرا وزن بالایی دارند. این نوع پالت های چوبی برای بسته بندی و صادرات کالا ایده آل هستند. این پالت ها عملیات حرارتی می شوند و وزن بسیار کمی دارند.

از آنجایی که ما در حال رشد اقتصاد و صنعتی شدن هستیم که بر اساس سالانه بسیار سریع رشد می کند، بیش از 1.5 میلیارد پالت هر سال ساخته می شود و حدود 5 میلیارد پالت (تقریبا) در سراسر کشور استفاده می شود.

بازیافت چوب یا بازیافت الوار فرآیند تبدیل ضایعات چوب به محصولات جدید / قابل استفاده است. این فرآیند در اوایل دهه 1990 در بسیاری از کشورها اتخاذ شد و در کشورهایی مانند استرالیا و نیوزلند بسیار رایج است. از طریق بازیافت چوب، ما محصولاتی را توسعه دادیم که مجدداً استفاده می شوند، چوب مصنوعی و غیره که سازگار با محیط زیست است. بازیافت چوب به رشد و نجات درختان کمک می کند، با این کار ما همان محصول با کیفیتی را تولید کردیم که با چوب تازه تولید کردیم.

بازیافت چوب نه تنها برای محیط زیست مفید است، بلکه برای صنعت چوب نیز مقرون به صرفه است. به نجات درختان و کمک به پاکسازی محیط کمک می کند.

تخته سه لا یک ماده داخلی محبوب برای مسکن، کشتی، وسایل نقلیه و مبلمان است. از ضایعات چوب می توان به عنوان ماده اولیه در این صنعت استفاده کرد. صنعت چوب تخته ای تقاضای میلیاردها تن چوب تازه دارد زیرا این بخش سال به سال در حال رشد است. حتی این بخش نتوانست تقاضای مواد خام خود را برای چوب تازه با کیفیت بالا برآورده کند.

در حال حاضر کمبود شدید مواد خام خوب وجود دارد زیرا چوب به عنوان یک کالای طبیعی تبدیل شده است. مشتریان تقاضای محصولاتی با کیفیت بالا با نرخ بالاتری دارند که برای آن تخته سه لا باید بهترین کیفیت مواد خام را تهیه کند تا از مشخصات کیفی اطمینان حاصل شود و انتظارات مشتریان برآورده شود. استفاده از ضایعات چوب به عنوان ماده اولیه به آنها کمک می کند تا مواد خام را با هزینه کم و به راحتی در دسترس قرار دهند و تأثیری بر محیط زیست بگذارند.

چوب های ضایعاتی اغلب به محصولات چوبی جدید تبدیل می شوند – مانند کفپوش های چوبی بازیافتی یا عرشه باغ. حتی چوب های ضایعاتی را نیز می توان خرد کرد و با چسب ها به هم چسباند تا چوب های کامپوزیت مانند لمینت ها را ساخت.

مزایای بازیافت چوب

عموماً همه دوست دارند در خانه/دفاتر خود کفپوش چوبی داشته باشند زیرا نه تنها زیبا هستند بلکه به حفظ گرما نیز کمک می کنند. اما اگر آن کفپوش از چوب ضایعات بازیافتی ساخته شده باشد، نه تنها زیبا، بلکه کم هزینه نیز خواهد بود. یکی دیگر از مزایای چوب بازیافتی این است که سازگار با محیط زیست است. هیچ درختی نیازی به قطع کردن برای توسعه آن نیست، فقط استفاده مجدد از درخت های قدیمی است که دیگران دور انداخته اند.

یکی از بهترین مزایای چوب بازیافتی که عموماً مردم از آن آگاه نیستند، این است که اکثر چوب های بازیافتی در واقع قوی تر از چوب های جدید هستند. هنگامی که ما چوب / الوار جدید تولید می کنیم، به چوب تازه نیاز داریم و قبل از استفاده از آن، آن چوب را در کوره خشک کن قرار می دهیم تا رطوبت داخل چوب خشک شود، اما به هیچ وجه نمی تواند حذف شود.

با چوب بازیافتی، می‌توانید مطمئن باشید که رطوبت تقریباً صفر است زیرا برای مدت طولانی خشک شده است، بنابراین آنها را بسیار سخت و محکم می‌کند. چوب بازیافتی در مقایسه با چوب بکر حدود 60 تا 70 درصد رطوبت کمتری در حدود 20 درصد دارد. این بدان معناست که برای همان وزن چوب خریداری شده باید برای رطوبت کمتری در مورد چوب بازیافتی پرداخت کنید. رطوبت کمتر نیز به معنای دوام بالاتر است. با بازیافت چوب می توانیم هزینه مواد اولیه و همچنین هزینه عملیات را کاهش دهیم.

بازیافت چوب برای کارخانه های تخته پانل برای ساخت تخته نئوپان، تخته فیبر با چگالی متوسط ​​و تخته فیبر با ارزش بالاتر سودمندتر است. از طریق بازیافت چوب، واحدهای بازیافت به کاهش ضایعات چوب و صرفه جویی در منابع چوبی کمک می کند که سازگارتر با محیط زیست است.

یکی از بزرگترین مزایای بازیافت ضایعات چوب کاهش فضای فیزیکی است که در غیر این صورت توسط چوب در فضاهای دفن زباله مصرف می شود. شرکت‌های بازیافت چوب از طریق معرفی ضایعات، رویکردی سازگار با محیط زیست و کسب‌وکار را اتخاذ کردند.

نتیجه

همانطور که می دانیم درختان یک منبع تجدیدپذیر هستند، اما در سراسر جهان در مناطق جنگلی کاهش یافته است و نرخ فعلی استفاده از چوب پایدار نیست. هزاران تن متریک چوب ضایعات موجود در اطراف ما وجود دارد و قابل بازیافت است .از طریق بازیافت چوب های ضایعاتی، درختان را نجات می دهیم، اما مستقیماً بر محیط زیست تأثیر می گذاریم.

با استفاده از بازیافت ضایعات چوب، میزان ضایعات ارسالی به محل‌های دفن زباله و زباله‌سوزها را کاهش می‌دهیم، با کاهش درختان از آلودگی جلوگیری می‌کنیم و انتشار گازهای گلخانه‌ای را که به گرمایش جهانی کمک می‌کنند، کاهش می‌دهیم.

1. مقدمه

امروزه ضایعات چوب یک موضوع مهم اقتصادی و زیست محیطی است. اخیراً یک مطالعه تخمین زده است که سالانه 50 میلیون متر مکعب زباله چوب در اتحادیه اروپا تولید می شود. در حال حاضر، پتانسیل بازیافت ضایعات چوب هنوز پایین است که عمدتاً ناشی از عدم استفاده مجدد یا بازیافت پایدار است.

در واقع، بخش اصلی ضایعات چوب را می توان به روش های مختلف (مانند عملیات حرارتی، شیمیایی یا مکانیکی) تصفیه کرد و این شامل مقدار زیادی چوب تیمار شده با نگهدارنده است که حاوی آلاینده های آلی و معدنی است این آلاینده‌ها نشان‌دهنده یک مسئله واقعی در مدیریت زباله است که می‌تواند منجر به مسائل بهداشتی و زیست‌محیطی در پایان عمر چوب شود در حال حاضر، ضایعات چوب را می توان به عنوان بازیافت انرژی (به عنوان مثال، پیروی از دستورالعمل های انرژی تجدیدپذیر) یا به عنوان مصالح ساختمانی مورد استفاده مجدد قرار داد. با این حال، چندین ارزیابی زیست‌محیطی نتایج متناقضی را در مورد این دو گزینه نشان می‌دهد، زیرا وجود آلاینده‌ها در محصولات چوبی وجود دارد، که بازیافت یا استفاده مجدد از ضایعات چوب را به طور قابل‌توجهی محدود می‌کند.

این مطالعه حاضر بر امکان یافتن کاربردهای پایدار به منظور بازیافت ضایعات چوب به کامپوزیت های چوب-سیمان تمرکز دارد. در این کاربردها، چوب به پشم تبدیل می شود که رشته های نازکی از چوب با ضخامت 0.5 تا 3 میلی متر هستند و می توانند در مواد پیشرفته مورد استفاده قرار گیرند. تخته های سیمانی پشم چوب (WWCB) نمونه ای از کامپوزیت های چوب و سیمان پیشرفته هستند.

آنها از پشم چوبی که معمولاً صنوبر (چوب نرم) یا صنوبر (چوب سخت) است، با چسبی که معمولاً سیمان پرتلند معمولی (OPC) یا سیمان سفید (WC) است، مخلوط می‌شوند  از سال 1940، WWCB ها به دلیل مقاومت خوب در برابر پوسیدگی و حشرات و همچنین به دلیل خواص عایق حرارتی و صوتی خوب و چگالی کم (300-500 کیلوگرم بر متر مکعب) معمولاً در اروپا و آسیا استفاده می شوند WWCB ها برای بسیاری از کاربردها مانند کاشی های سقفی، پانل های دیوار عایق با خواص فیزیکی بهتر نسبت به تخته های فیبر با چگالی متوسط ​​معمولی در حالی که پایدارتر هستند استفاده می شود. علاوه بر این، ساختار WWCB یک بستر عالی برای تصفیه هوا با فوتوکاتالیز است که نشان می‌دهد این نوع کامپوزیت می‌تواند چشم‌انداز بسیار خوبی برای بسیاری از کاربردهای پیشرفته در آینده باشد

امروزه، چوب مورد استفاده برای ساخت WWCB تنها از برداشت جنگل بدست می آید زیرا یک تغییر جزئی (به عنوان مثال، ترکیب، ساختار، محتوای آب، سن …) در چوب می تواند به طور قابل توجهی بر خواص کلی کامپوزیت تأثیر بگذارد. توضیح می دهد که چرا استفاده از هر چیزی غیر از صنوبر خام یا صنوبر یک چالش بزرگ است در واقع، ناهمگونی ضایعات چوب یک عامل حیاتی است زیرا همانطور که در مطالعات متعدد نشان داده شده است، بسته به گونه چوب، رفتار رطوبت سنجی، سازگاری سیمان و تأثیر آن بر هیدراتاسیون سیمان می تواند به دلیل محتوای کربوهیدرات و ساکارید در الیاف متفاوت باشد.

 

همچنین به دلیل مورفولوژی های مختلف رشته های چوب . علاوه بر این، استفاده از ضایعات چوب می‌تواند به دلیل درمان‌های مختلف چوب که منجر به آلودگی‌های متعددی می‌شود که می‌توانند از آن خارج شوند، باعث اختلال در سازگاری سیمان چوب و همچنین محدود کردن دامنه بالقوه کاربرد به دلیل سمی بودن چوب، مشکلات زیست‌محیطی ایجاد کند. ضایعات از سوی دیگر، برخی مطالعات نتایج مطلوب و پتانسیل خوبی را برای استفاده از ضایعات چوب در کامپوزیت سیمان چوب نشان می‌دهند، زیرا ویژگی‌های مکانیکی آن برای محصولات چوبی تجاری بسیار بسته است.

علاوه بر این، بسیاری از ضایعات لیگنوسلولزی دیگر، مانند کاه گندم و برنج، پوست، گشنیز یا باگاس قبلاً برای کاربردهای مختلف ساختمانی استفاده شده اند. بنابراین، توسعه کاربردهای جدید برای ضایعات چوب امکان پذیر است، اما به منظور گسترش دامنه کاربرد این محصولات، بسیاری از مسائل به ویژه در مورد بهداشت و ایمنی همچنان وجود دارد.

 

در میان ضایعات چوبی موجود، بقایای ساخت و ساز و تخریب (C&D) منبع بسیار مهمی است و به طور متوسط ​​30 میلیون تن زباله فقط در ایالات متحده آمریکا وجود دارد. با این حال، همانطور که توسط برنامه اقدام ضایعات و منابع بریتانیا نشان داده شده است، 74 درصد ضایعات چوبی که از محل ساخت و ساز و ساختمان می آید با مواد شیمیایی تصفیه می شود.

در واقع، در طول 40 سال گذشته، آرسنات مس کرومات (CCA)، پنتا و کرئوزوت سه تیمار نگهدارنده برای محصولات چوبی هستند. علاوه بر این، استفاده از درمان CCA نگهدارنده اصلی برای کاربردهای مسکن یا عرشه به منظور جلوگیری یا به تاخیر انداختن پوسیدگی ناشی از قارچ ها یا موریانه ها، به ویژه در استرالیا، نیوزیلند و ایالات متحده بود.

CCA حاوی 38-45٪ کروم، 23-25٪ مس، و 30-37٪ آرسنیک است و این عناصر می توانند در طول واکنش هیدراتاسیون سیمان واکنش دهند. برخی از مطالعات نشان می دهد که تیمارهای CAA گاهی اوقات می توانند خواص محصولات نهایی را در مقایسه با چوب بکر افزایش دهند. این پدیده به دلیل شستشوی اسیدی چوب مرتبط با درمان CCA است

ent که بخشی از مواد استخراجی موجود در چوب را حذف کرده و حلالیت آنها در آب را کاهش می دهد. علاوه بر این، از اوایل دهه 2000، چندین کشور در سراسر جهان و به ویژه در اتحادیه اروپا مقررات شدیدی را در مورد CCA و بازیافت ضایعات چوب، به دلیل شسته شدن فلزات سنگین و مسمومیت با آرسنات وضع کردند.

بنابراین، مقدار زیادی از چوب تصفیه شده با CCA هنوز در سرتاسر جهان در خدمت باقی می ماند و نگران کاربردهای دفع و بازیافت خواهد بود. علاوه بر این، یک مطالعه زیست محیطی به منظور تجزیه و تحلیل اینکه آیا این عناصر خطرناک یک مشکل مستقیم هستند، زمانی که چوب تیمار شده با CCA در کامپوزیت ها استفاده می شود، مورد نیاز است.

علاوه بر این، می‌توان از جریان‌های ضایعات چوب تمیزتر دیگری مانند زباله‌های پالت استفاده کرد که 19 درصد کل زباله‌های چوب در سراسر جهان را تشکیل می‌دهد. چوب پالت‌ها معمولاً فقط به دلایل زیست‌محیطی و بازیافت تحت عملیات حرارتی قرار می‌گیرند که منجر به یک منبع چوب تمیز برای کاربردهای زیست توده یا استفاده مجدد می‌شود. علاوه بر این، چوب نرم بیشتر برای تولید کنندگان پالت در اتحادیه اروپا، با گونه های مختلف مانند کاج زرد جنوبی، کاج داگلاس یا صنوبر استفاده می شود. با این حال، استفاده از چوب سخت در دهه گذشته به دلیل در دسترس بودن زیاد آن در ایالات متحده افزایش یافته است. برعکس، ضایعات چوب ساختمانی و تخریب مسائل مختلفی را برای راه حل های بازیافت پایدار نشان می دهد.

در حال حاضر، پیش‌بینی رفتار چوب تیمار شده در WWCB هنوز غیرممکن است، این نتایج آینده مثبتی را برای استفاده از ضایعات چوب در WWCB نشان می‌دهد. در این مطالعه، خواص مکانیکی و شیمیایی دو نمونه ضایعات چوب ارائه شده توسط ندوان (پالت و سی و دی) به منظور مقایسه آنها با چوب صنوبر معمولی مورد استفاده به عنوان مرجع مورد بررسی قرار گرفته است. سازگاری چوب و سیمان و همچنین رفتار شستشوی ضایعات چوب با روش‌های مختلفی مانند اندازه‌گیری pH، کالری‌سنجی همدما و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) ارزیابی می‌شود. سپس رشته های چوب پردازش و مطالعه می شوند (رفتار مکانیکی، ریزساختار). پس از آن، خواص مکانیکی، فیزیکی و شستشوی WWCB تولید شده با درصدهای مختلف ضایعات چوب (گام‌های 10% تا 100%) با WWCB‌های معمولی و تجاری مقایسه می‌شود.

2. روش شناسی

2.1. مواد

در این تحقیق، چوب صنوبر به صورت پشم چوب اکسلزیور (یا در این تحقیق به آن رشته نیز گفته می شود) مرجع در نظر گرفته شده و توسط عایق کناف تهیه شده است. این رشته ها به طور معمول برای تولید صنعتی WWCB استفاده می شوند. ضایعات چوبی مورد مطالعه توسط Nedvang (NL) تهیه شده و به ترتیب از پالت ها و سایت های ساخت و ساز و تخریب می آیند. چسب استفاده شده در مطالعه CEM I 52.5 R سفید (PC) ارائه شده توسط ENCI (NL) است.

2.2. مواد و روش ها

2.2.1. میکروسکوپ الکترونی روبشی

تجزیه و تحلیل ریزساختار رشته ضایعات چوب توسط میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM، Phenom pro-X) با آشکارساز الکترون پراکنده برگشتی (5 کیلو ولت) انجام می شود. رشته ضایعات چوب قبل از میکروسکوپ با یک لایه طلای 20 نانومتری پوشانده شده است. رطوبت ضایعات چوب با خشک کردن مواد در کوره 60 درجه سانتیگراد به مدت 2 ساعت قبل از تجزیه و تحلیل محدود شده است.

2.2.2. خصوصیات شیرابه

شستشوی ضایعات چوب با استفاده از روش های استخراج TCLP برای به دست آوردن محلول شیرابه مورد مطالعه قرار می گیرد. نمونه ها به اندازه ذرات کمتر از 1 سانتی متر کاهش می یابد. پس از آن، شیرابه طبق استاندارد TCLP تهیه می شود، پسماند به سیال استخراج تعیین شده اضافه شده و در مدت 18 ساعت با سرعت 30 دور در دقیقه در دمای اتاق مخلوط می شود. پس از آن، محلول از طریق یک فیلتر الیاف شیشه ای 0.6-0.8 میکرومتر فیلتر می شود. شیرابه به‌دست‌آمده به‌منظور اندازه‌گیری غلظت فلز سنگین و سایر آلاینده‌های بالقوه منتشر شده توسط چوب، توسط طیف‌سنجی جرمی پلاسمای جفت شده القایی (ICP-MS) تجزیه و تحلیل می‌شود.

2.2.3. کالریمتری ایزوترمال

سینتیک هیدراتاسیون توسط کالریمتری همدما با گرماسنج ایزوترمال هوای TAM که در دمای ثابت 20 درجه سانتیگراد به مدت 72 ساعت تنظیم شده است مورد مطالعه قرار می گیرد. نمونه های چوب و چسب ابتدا به خوبی در یک آمپول قبل از اضافه شدن آب مخلوط شدند. پس از افزودن آب، مخلوط به مدت 3 دقیقه قبل از قرار گرفتن در کالری متر مخلوط شد. داده‌های نرخ تکامل گرما با کم کردن تکامل حرارتی آمپول‌ها با آب به عنوان خط پایه کالیبره شدند.

2.2.4. خواص مکانیکی رشته های چوبی

خواص مکانیکی رشته های چوب با استفاده از یک نیمکت Instron 5967 مجهز به لودسل 2530-100 نیوتن و گیره گوه ای 2710-111 با صورت های فک لاستیکی اندازه گیری می شود. آزمایش های کششی در کنترل جابجایی با سرعت هد متقاطع 5 میلی متر در دقیقه انجام می شود. بیش از 15 نمونه برای هر شرایط آزمایش می شود. استحکام کششی (cN/tex) و مدول یانگ (N/tex) به عنوان تابعی از چگالی خطی رشته (tex) با اندازه‌گیری طول و وزن هر رشته قبل از تجزیه و تحلیل اندازه‌گیری می‌شوند.

2.2.5. تولید کامپوزیت ها

کامپوزیت های WWCB به روش به اصطلاح خشک تولید می شوند که در حال حاضر در کارخانه تولید سازندگان مختلف استفاده می شود. رشته های چوب از قبل خیس شده اند

h آب و سپس با چسب خشک پاشیده می شود. سپس، این رشته ها با PC در یک سطل پلاستیکی مخلوط می شوند. سپس مخلوط را در یک قالب فولادی (30 × 60 سانتی متر) قرار داده و به مدت 24 ساعت با استفاده از یک پرس مکانیکی فشار داده می شود. به طور متوالی، نمونه به مدت 7 روز در یک ورقه پلاستیکی پخته می شود و سپس به مدت 3 روز دیگر در شرایط محیطی خشک می شود.

به منظور دستیابی به رطوبت یکسان قبل از آزمایش، تخته ها در فر به مدت 2 ساعت در دمای 50 درجه سانتیگراد خشک می شوند. به منظور ارزیابی عملکرد مکانیکی کامپوزیت با توجه به نسبت های مختلف ضایعات چوب به چوب صنوبر (که در این مطالعه نسبت W/S نامیده می شود)، WWCB ها با 10 نسبت انتخابی مختلف (0.1 به 1) به نام PW/S0.1 تولید می شوند. به PW/S1.0 برای پالت های چوبی. شکل 1 سطح مقطع نمونه مرجع را نشان می دهد که سطح مشترک مشخصه بین سیمان و رشته چوب را نشان می دهد: این لایه بعدی با یک لایه ضخیم (50 میکرومتر) سیمان پوشیده شده است که به عنوان یک چسب معدنی در این کامپوزیت باز عمل می کند.

2.2.6. عملکرد مکانیکی کامپوزیت ها

استحکام خمشی در 10 روز با آزمایش خمشی سه نقطه ای (Instron 5967) بر روی نمونه ای با ابعاد 5 × 20 × 1.5 سانتی متر با استفاده از سرعت آزمایش 5 میلی متر در دقیقه و دهانه پشتیبانی 15 سانتی متر اندازه گیری می شود. سه نمونه از هر نسبت W/S مورد آزمایش قرار می گیرند. به عنوان مقادیر مرجع، پایداری ابعادی باید با حداکثر ضخامت 15 میلی متر و حداقل مقاومت خمشی 1.7 مگاپاسکال مطابق با استاندارد BS EN 12089، محصولات عایق حرارتی برای کاربردهای ساختمانی برآورده شود.

2.2.7. اندازه گیری هدایت حرارتی

هدایت حرارتی بر روی WWCB توسط یک تحلیلگر انتقال حرارت ISOMET 2104 اندازه گیری می شود. به عنوان مرجع، WWCB های تجاری با ضخامت بین 15 تا 30 میلی متر دارای محدوده هدایت حرارتی 0.08-0.11 W.m-1.K-1 بر اساس BS EN 12089 هستند. , محصولات عایق حرارتی برای کاربردهای ساختمانی استاندارد.

 

3. نتایج و بحث

3.1. شناسایی ضایعات چوبی

به منظور مشخص کردن دو جریان چوب، میکروسکوپ و کالریمتری همدما انجام می شود. میکروگراف های شکل 2 سطح صنوبر (به شکل رشته) و چوب پالت (رشته های زائد) را نشان می دهد. این دو نوع چوب به یکدیگر بسته هستند و ریزساختار و جنبه سطحی یکسانی را به تصویر می‌کشند.

دیواره های سلولی لوله ای برای هر دو نوع چوب قابل مشاهده است و لومن ها (فلش های قرمز) یک شکل و تقریباً یک اندازه دارند، با حدود 7 میکرومتر برای چوب پالت و 5 میکرومتر برای صنوبر. دیواره های سلولی اضافی با ضایعات چوب (فلش های آبی) قابل مشاهده است که نشان دهنده ناهمگنی است.

علاوه بر این، چوب پالت هیچ نشانه قابل توجهی از آلودگی را در سطح خود نشان نمی دهد. علاوه بر این، در مقایسه با مرجع، به نظر می رسد سطح ضایعات چوب دارای موم و لیگنین کمتری باشد. این مشاهدات یک سازگاری خوب بالقوه چوب / سیمان را نشان می دهد. ساختار بسیار مشابه همچنین نشان می دهد که ساخت WWCB با ضایعات چوبی از پالت ها مشکل ساز نخواهد بود زیرا اندازه منافذ مشابه به معنای همان نیاز آب و همان پوشش سیمانی در طول فرآیند است.

دانلود : دانلود تصویر با وضوح بالا (615 کیلوبایت) دانلود : دانلود تصویر در اندازه واقعی

شکل 2. میکروسکوپ SEM ضایعات چوب از پالت و رشته صنوبر، که در ساخت WWCB استفاده می شود.

با این حال، ضایعات چوبی از محل‌های ساخت و ساز و تخریب (C&D) مشکل‌سازتر به نظر می‌رسند، حتی اگر ساختار آن کاملاً به صنوبر بسته باشد زیرا دیواره‌های سلولی و سطح آن وجود آلاینده‌ها را نشان می‌دهد (شکل 3). این ذرات می توانند فلزات سنگین مانند کروم یا مواد معدنی باشند که با ضایعات چوب مخلوط شده اند. این مواد می توانند با به تاخیر انداختن واکنش هیدراتاسیون سیمان، کاهش سازگاری سیمان چوب یا محدود کردن دامنه کاربردها به دلیل مسائل بهداشتی و زیست محیطی درگیر با شیرابه، فرآیند تولید را مختل کنند.

3.2. سازگاری با سیمان

نتایج کالریمتری سه نوع چوب در شکل 4 نشان داده شده است که سازگاری شیمیایی بین چوب و سیمان را نشان می دهد. از نتایج، دو نوع ضایعات چوب (ساختمان و پالت) واقعاً به یکدیگر نزدیک هستند. در مقایسه با مرجع، پیک هیدراتاسیون به دلیل وجود ضایعات چوب 1.5 ساعت به تاخیر افتاده است.

یک فرضیه احتمالی این است که ضایعات چوب کمی تخریب می شود، به خصوص در سطح آن، همانطور که می توان آن را با SEM مشاهده کرد (یعنی عدم وجود ماتریس در سطح چوب). تجزیه همی سلولز باعث ایجاد مونوساکاریدها و پلی ساکاریدها می شود که در خمیر سیمان مخلوط می شوند و می توانند هیدراتاسیون سیمان را به تاخیر بیندازند. با این حال، این تاخیر خیلی مهم نیست و نشان می دهد که هر دو ضایعات چوب دارای محتوای قند پایینی هستند و بر فرآیند ساخت و یا خواص نهایی WWCB تأثیری نخواهد گذاشت. علاوه بر این

حداکثر حرارت آزاد شده در حضور چوب در داخل خمیر سیمان 20 درصد کمتر است. این کاهش تاثیر قابل توجهی بر واکنش ندارد زیرا کم باقی می ماند و همچنین می توان آن را با وجود قندهای دخیل در ضایعات چوب توضیح داد.

دانلود : دانلود تصویر با وضوح بالا (95 کیلوبایت) دانلود : دانلود تصویر در اندازه واقعی

شکل 4. کالریمتری همدما 2 جریان چوب در مقایسه با مرجع (به عنوان مثال، سیمان سفید)، که اثرات ضایعات چوب را بر هیدراتاسیون سیمان نشان می دهد.

از این نتایج به نظر می رسد که هر دو نوع ضایعات چوب سازگاری شیمیایی خوبی با سیمان دارند. علاوه بر این، ضایعات چوبی پالت‌ها به‌طور شگفت‌انگیزی به رشته صنوبر نزدیک است و به دلیل ساختار مشابه، کاندیدای مناسبی برای جایگزینی آن است. بنابراین، در این مطالعه، تنها ضایعات چوب پالت ها به رشته تبدیل شده و در WWCB استفاده می شود.

3.3. تولید رشته چوب پالت

رشته های ساخته شده از پالت در مقیاس آزمایشگاهی با استفاده از لایه های نازک پالت برش با اره نواری ساخته می شوند و سپس با صفحه چوبی به رشته ها تبدیل می شوند. شکل 5 فرآیندی را نشان می دهد که منجر به پشم چوب با جنبه بسیار مشابه با پشم چوب معمولی ساخته شده از صنوبر شد (شکل 5-C).

3.4. خواص مکانیکی رشته های چوبی

آزمایش کشش رشته ها، تنوع خواص مکانیکی بین چوب پالت و صنوبر را به شکل رشته ها برجسته می کند. این نتایج به طور متوسط ​​30 آزمایش بر روی هر نوع رشته های چوبی است و در شکل 6 و جدول 1 نمایش داده شده است.

جدول 1. خلاصه میانگین نتایج آزمون های کششی.

استحکام کششی رشته های پالت کمی کمتر از صنوبر است و تقریباً 20٪ کاهش می یابد. از طرف دیگر، مدول الاستیسیته تقریبا 50٪ کمتر است. بسیاری از پدیده ها می توانند بر رفتار مکانیکی رشته تأثیر بگذارند (به عنوان مثال، تخریب خارجی، تفاوت در مورفولوژی یا ترکیب …) اما در اینجا، خصوصیات SEM نشان داده است که چوب صنوبر و پالت بسیار شبیه هستند.

اول از همه، بعید است که چوب پالت تخریب شده باشد. خصوصیات SEM چوب بسیار تمیز را نشان داده است و کالریمتری همدما تقریباً هیچ تأثیری بر سیمان نشان نداده است. اگر چوب تخریب می شد، استحکام کششی رشته به شدت تحت تأثیر قرار می گرفت زیرا تخریب ساختار چوب را تحت تأثیر قرار می داد. در اینجا، تنها مدول الاستیسیته چوب پالت به طور قابل توجهی متفاوت است و این مشخصه مستقیماً با فیبرهای سلولزی در ساختار چوب مرتبط است.

بنابراین، تفاوت بین دو نوع چوب را می توان با تخریب داخلی سلولز و همچنین با جهت گیری فیبرهای سلولزی بسته به محور برش رشته ها توضیح داد. فرضیه اول بسیار بعید است، زیرا کالریمتری همدما تفاوت واقعی بین دو نوع چوب را نشان نمی‌دهد و تخریب سلولز نیز به معنای تخریب عمده همی سلولز است و در نتیجه باعث ایجاد مقدار بحرانی پلی ساکارید در سیستم می‌شود.

توضیح محتمل‌تر این است که این تفاوت‌ها می‌تواند به فرآیند تولید یا مورفولوژی رشته‌ها مرتبط باشد. رشته‌های صنوبر به لطف یک فرآیند صنعتی و با استفاده از کنده‌های چوب ساخته می‌شوند، در حالی که رشته‌های پالت متفاوت ساخته شده‌اند، زیرا فرآیند معمولی برای مواد بازیافتی به دلیل تغییر شکل و اندازه قابل اجرا نیست. فرآیند صنعتی به طور ویژه برای به دست آوردن بیشترین خواص مکانیکی برای هر رشته، به دنبال دیواره های سلولی چوب، با جهت گیری بهینه فیبرهای سلولزی توسعه یافته است.

میکروسکوپ SEM رشته چوب پالت این مشاهدات را تایید می کند. این تخریب ماتریس را نشان نمی دهد و از این واقعیت پشتیبانی می کند که ریزساختار هر دو نمونه چوب یکسان است (در مقایسه با شکل 3). با این حال، ساختار چوب (به دنبال فلش سیاه در A) در مقایسه با جهت برش (در جعبه) کمی کج شده است، که می تواند مدول پایین کشش را توضیح دهد. همانطور که در شکل 7 نشان داده شده است، رشته های صنوبر به خوبی در امتداد محور سمت راست قرار گرفته اند تا سلولز در جهت کششی باشد (جعبه قرمز) در حالی که رشته های چوب پالت ناهمگن هستند زیرا به طور تصادفی بریده شده است.

بنابراین، ناهمسانگردی چوب باعث ایجاد تفاوت در مدول یانگ می شود. اما این کاهش قابل توجه در استحکام کامپوزیت چندان مشکل ساز نیست زیرا WWCB ها در حالت خمشی تست می شوند و صلبیت بردها در استانداردهای موجود الزامی نیست.

3.5. خواص مکانیکی WWCB

مقاومت خمشی WWCB حاوی 100-100 درصد رشته های چوب پالت (به عنوان جایگزین صنوبر) و همچنین چگالی این تخته ها اندازه گیری می شود. نتایج در شکل 8 و جدول 2 نشان داده شده است.

جدول 2. اندازه گیری تراکم WWCB های مختلف حاوی 10 تا 100 درصد ضایعات چوب (مخلوط با چوب صنوبر).

محتوای PW 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100%

تراکم تخته (kg/m3) 314 302 361 309 341 286 235 294 262 295

به طور متوسط، WWCB ساخته شده به صورت صنعتی با صنوبر دارای مقاومت خمشی 2 مگاپاسکال برای محدوده چگالی کم (300-400 کیلوگرم بر متر مکعب) است. هنگامی که ضایعات چوب به صنوبر در WWCB اضافه می شود، نتایج را می توان دوباره به سه گروه دسته بندی کرد.

بین 10 تا 30 درصد ضایعات چوب (خطوط چین دار خاکستری روشن)، WWCB ها همیشه بالاتر از حد قابل قبول هستند زیرا تمام نمونه های آزمایش شده دارای استحکام خمشی بالاتر از 1.7 مگاپاسکال هستند. یک انحراف استاندارد مهم برای برد PW/S0.3 قابل مشاهده است اما فقط به این دلیل که برخی از نمونه ها نتایج فوق العاده ای را نشان داده اند که معرف نیستند.

هنگامی که بیش از 30 درصد ضایعات چوب به صنوبر اضافه شود (خاکستری تیره، خطوط افقی)، نتایج قابل قبول است. میانگین مقاومت خمشی PW/S0.4 1.7 مگاپاسکال و PW/S0.5 همیشه کمی بالاتر از حد مجاز است. این ثابت می کند که تا 50 درصد صنوبر را می توان با ضایعات چوب جایگزین کرد، بدون ایجاد مشکل.

با این حال، بیش از 50٪ از ضایعات چوب (نقاط سیاه)، مقاومت خمشی WWCB به طور قابل توجهی کاهش می یابد، با مقدار متوسط ​​از 1 تا 0.6 مگاپاسکال. افزایش کسر وزنی ضایعات چوب نیز منجر به کاهش تراکم تخته ها می شود. این پدیده با انبساط تخته‌ها پس از فشرده‌سازی در طول فرآیند تولید توضیح داده می‌شود: تخته‌هایی با بیش از 50 درصد چوب، 1 تا 2 سانتی‌متر بزرگ‌تر از تخته‌های ساخته شده با بیش از 50 درصد چوب صنوبر هستند.

همانطور که قبلا توضیح داده شد، رشته های چوب پالت بسیار ناهمگن هستند و جهت گیری رشته بهینه نیست. این بدان معناست که برخی از رشته‌ها در مقایسه با رشته‌های چوب صنوبر که همیشه مستقیم هستند، تمایل به پیچ خوردن دارند (شکل 9-A را ببینید). علاوه بر این، رابطه بین چگالی و استحکام در شکل 9-B واضح است، که نشان می‌دهد ساختار کلان تخته تأثیر بیشتری نسبت به خود چوب دارد، زیرا با روش‌های دیگری مانند استحکام کششی رشته‌ها مشخص می‌شود. .

دانلود : دانلود تصویر با وضوح بالا (265 کیلوبایت) دانلود : دانلود تصویر در اندازه واقعی

شکل 9. الف) WWCB از 100% ضایعات چوب ساخته شده است. در جعبه قرمز، یک رشته پیچ خورده است که تخلخل بالاتر WWCB های حاوی کسر بالایی از ضایعات چوب را توضیح می دهد. ب) نموداری که رابطه شبه خطی (R2 = 0.73) بین چگالی WWCBs و مقاومت خمشی آنها را نشان می دهد. (برای تفسیر ارجاعات به رنگ در این افسانه شکل، خواننده به نسخه وب این مقاله مراجعه می کند.)

3.6. خواص حرارتی WWCB

رسانایی گرمایی WWCB حاوی 100-100 درصد رشته های چوب پالت (به عنوان جایگزین صنوبر) اندازه گیری شده و میانگین نتایج در شکل 10 نشان داده شده است.

اولین مشاهده این است که هدایت حرارتی همه تخته های تولید شده بسیار کمتر از حد قابل قبول (0.11 W.m-1.K-1) است، که می تواند با چگالی کم همه تخته ها، به دلیل طراحی دستور پخت انتخاب شده توضیح داده شود.

علاوه بر این، تفاوت در هدایت حرارتی بیشتر به دلیل تفاوت چگالی است، همانطور که شکل 10 همبستگی بین این دو ویژگی را نشان می دهد. از آنجایی که ریزساختار دو نوع چوب بسیار نزدیک است، تنها تخلخل و ساختار کلان کامپوزیت می تواند این پدیده را توضیح دهد. علاوه بر این، همچنین قابل توجه است که استفاده از کسری بالاتر از ضایعات چوب به کاهش رسانایی حرارتی کمک می کند زیرا تخلخل بالاتری که توسط رشته های پیچ خورده در ساختار ایجاد می شود، همانطور که در شکل 10 نشان داده شده است.

3.7. ارزیابی زیست محیطی

تجزیه و تحلیل شستشوی ضایعات چوب بر روی شیرابه آن انجام شده و نتایج در جدول 3 نشان داده شده است که آلاینده های فلزات سنگین و همچنین برخی یون های قلیایی و قلیایی زمین را نشان می دهد. از قوانین اتحادیه اروپا 2009/894/EC، زمانی که چوب بازیافتی در مواد مبتنی بر چوب استفاده می شود، برخی از عناصر مانند آرسنیک، سرب یا مس نباید از مقدار حدی که در جدول نشان داده شده است تجاوز کند.

4. نتیجه گیری

در این تحقیق، از ضایعات چوبی به منظور جایگزینی چوب صنوبر معمولی در تخته‌های سیمانی پشمی چوب (WWCB)، کامپوزیتی که برای سقف یا دیوار استفاده می‌شود، استفاده شده است. با توجه به نتایج تجربی می توان به نتایج زیر دست یافت:

چوب از پالت ها کاندیدای عالی برای WWCB است زیرا ساختار آن بسیار شبیه صنوبر است که به طور صنعتی در ساخت این کامپوزیت ها استفاده می شود. از سوی دیگر، استفاده از چوب از محل های ساخت و ساز و تخریب چالش برانگیزتر است، زیرا این چوب ناهمگن تر است (یعنی بیش از یک نوع چوب در این نوع کاربرد استفاده می شود) و می تواند آلوده شود.

ضایعات چوب کاملاً با سیمان سفید که در تولید WWCB استفاده می شود سازگار است. با اندازه گیری کالریمتری همدما، تأثیر ضایعات چوب بر سیمان معنی دار نیست. علاوه بر این، ارزیابی زیست‌محیطی انجام‌شده بر روی ضایعات چوب، هیچ اثری از آلاینده‌ها را در چوب نشان نمی‌دهد و راه را برای استفاده از آن در کامپوزیت‌ها هموار می‌کند.

 

ساخت رشته های چوبی از مواد زائد چالش برانگیز است زیرا فرآیند صنعتی معمولی برای ضایعات چوب طراحی نشده است. با این حال، در این مطالعه، یک روش جایگزین استفاده شده است، تبدیل موفقیت آمیز چوب پالت به رشته، با ریزساختار و خواص مکانیکی بسیار نزدیک به چوب صنوبر. تنها مسئله قابل توجه، کنترل دشوار ناهمسانگردی چوب است که منجر به ایجاد رشته هایی می شود که همیشه در جهت درست (در کنار دیواره های سلولی چوب) قرار نمی گیرند.

WWCB ها از مخلوط کردن 10-100 درصد رشته های زباله چوب با رشته های صنوبر ساخته شده اند. نتایج نشان می دهد که تا 50 درصد ضایعات چوب، تخته ها بالاتر از حد قابل قبول (1.7 مگاپاسکال) هستند. بیش از 50 درصد ضایعات چوب، مقاومت خمشی و چگالی تخته ها به طور قابل توجهی کاهش می یابد. خواص حرارتی این تخته ها همیشه قابل قبول است، با مقادیر بسیار خوب زیر 0.08 W.m-1.K-1.

در نتیجه، ضایعات چوب از پالت ها می تواند گزینه خوبی برای جایگزینی صنوبر در WWCB باشد. تا کنون سطح جایگزینی آن تا 50 درصد موفقیت آمیز بوده است. بالاتر از این حد، مورفولوژی رشته بیش از حد ناهمگن است تا یک تقویت خوب را تضمین کند. فرآیندهای بهتر یا منبع دیگری از چوب را می توان در آینده و همچنین نوع دیگری از چسب سبز را ارزیابی کرد تا کامپوزیت پایدارتری برای کاربردهای ساختمان ایجاد کند.

شما همچنین میتوانید مقاله مزایای بازیافت ضایعات فلزی را نیز در همین سایت مطالعه کنید.

برای مشاهده آگهی های خرید یا فروش ضایعات میتوانید به بخش آگهی های سایت ضایعاتچین مراجعه کنید یا به سایت ایران ضایعات مراجعه کنید.

مطلب قبلی

مزایای بازیافت ضایعات فلزی

مطلب بعدی

باتری های ضایعاتی چگونه بازیافت میشوند؟راه های بازیافت ضایعات باتری