تاثیر استفاده از کیتوزان بر ثبات ابعادی تخته‌خرده‌چوب

سابقه و هدف: ثبات ابعادی پانل‌های چوبی از مهم‌ترین دغدغه‌های صنایع وابسته است. جذب رطوبت علاوه بر این که نمای ظاهری و فیزیکی تخته‌ها را تغییر می‌دهد، ساختار مکانیکی آنها را نیز تحت تاثیر قرار داده و مقاومت ها را کاهش می‌دهد. راه کارهای متفاوتی برای تثبیت ابعادی چوب به کار گرفته شده‌است که روش های اصلاح شیمیایی، اشباع با مونومر و اصلاح حرارتی از آن جمله هستند. هر کدام از این روش ها با معایبی مثل کاهش مقاومت‌های مکانیکی و یا مسائل زیست محیطی همراه می‌باشند. در این تحقیق از کیتوزان که بعد از سلولز به‌عنوان فراوان‌ترین پلی‌مر زیستی در طبیعت شناخته شده و زیست‌تخریب پذیر است و استفاده از آن کاهش مقاومت‌های مکانیکی کمتری را همراه دارد، استفاده شد. کیتوزان از کیتین به‌دست می‌آید. کیتین یک آمینو پلی ساکارید تشکیل شده از واحدهای اناستیلدیگلوکز آمین متصل شده با پیوندهای (14) β می‌باشد. کیتوزان بر روی ذرات خرده چوب پوشش ایجاد می‌کند و مانع رسیدن رطوبت به آن‌ها می‌شود. از طرف دیگر گروه‌های استامید موجود در کیتوزان جایگزین گروه‌های هیدروکسیل موجود در چوب می‌شود. این امر سبب کاهش جذب آب و واکشیدگی ضخامت تخته‌ها می‌گردد.مواد و روش ها: برای انجام این تحقیق از مخلوط ذرات خرده چوب گونه‌های جنگلی و با عوامل متغیر(میزان کیتوزان مصرفی در دو سطح 2٪ و 4٪، تیمار حرارتی 120، 140 و 160 درجه سانتی‌گراد و همچنین دو نوع چسب اوره فرمالدهید و اوره ملامین فرمالدهید، به نسبت 50:50)و عوامل ثابت (فشار، دما و زمان پرس به ترتیب با 25 بار، 165 درجه سانتی‌گراد و 6 دقیقه)، تخته‌خرده‌چوب یک لایه با ضخامت 10 میلی متر و ابعاد 20×30 سانتی‌متر به تعداد 42 تخته ساخته شد. نمونه‌های آزمونی بر طبق استاندارد en317 با ابعاد 50×50 میلی‌متر تهیه شد و آزمایش‌های فیزیکی جذب آب 2 و 24 ساعت و واکشیدگی 2 و 24 ساعت بر روی آن‌ها انجام گردید.یافته ها: تخته‌های ساخته شده با چسب اوره – ملامین فرمادهید نسبت به چسب اوره فرمالدهید، جذب آب و واکشیدگی ضخامت کمتری دارند. استفاده از کیتوزان جذب آب و واکشیدگی ضخامت تخته‌ها را کاهش می‌دهد و با افزایش مقدار کیتوزان جذب آب و واکشیدگی ضخامت آن‌ها کمتر می‌شود. با افزایش دمای تیمار حرارتی جذب آب و واکشیدگی ضخامت کمتر می‌شود.نتیجه گیری: نتایج به‌دست آمده در این تحقیق حاکی از آن است که در بین شرایط استفاده شده در این تحقیق، استفاده از چسب اوره – ملامین فرمالدهید، کیتوزان 4٪ و دمای تیمار حرارتی 160 درجه سانتی‌گراد بهترین شرایط برای کاهش جذب آب و واکشیدگی ضخامت تخته‌های آزمونی می‌باشد.واژگان کلیدی: تخته‌خرده‌چوب، کیتوزان، ثبات ابعادی، جذب آب، واکشیدگی ضخامتییافته ها: تخته‌های ساخته شده با چسب اوره – ملامین فرمادهید نسبت به چسب اوره فرمالدهید، جذب آب و واکشیدگی ضخامت کمتری دارند. استفاده از کیتوزان جذب آب و واکشیدگی ضخامت تخته‌ها را کاهش می‌دهد و با افزایش مقدار کیتوزان جذب آب و واکشیدگی ضخامت آن‌ها کمتر می‌شود. با افزایش دمای تیمار حرارتی جذب آب و واکشیدگی ضخامت کمتر می‌شود.نتیجه گیری: نتایج به‌دست آمده در این تحقیق حاکی از آن است که در بین شرایط استفاده شده در این تحقیق، استفاده از چسب اوره – ملامین فرمالدهید، کیتوزان 4٪ و دمای تیمار حرارتی 160 درجه سانتی‌گراد بهترین شرایط برای کاهش جذب آب و واکشیدگی ضخامت تخته‌های آزمونی می‌باشد.واژگان کلیدی: تخته‌خرده‌چوب، کیتوزان، ثبات ابعادی، جذب آب، واکشیدگی ضخامتی

The effect of chitosan utilization on dimension stability of particleboard

Abstract:Background: the dimension stability of wood panels is one of the most challenges in these related industries. The humidity absorption not only changes the appearance and physical properties, but also it affects the mechanical structure and reduces the strengths. There are different methods for solving this problem such as chemical modification, monomer saturation, and thermal treatment. The disadvantages of each method are mechanical properties reduction and environmental problems. Chitosan is used in this study which it is the most abundant biopolymer after cellulose as a biodegradable and less reduction in mechanical strength. Chitosan is derived by chitin. Chitin is an aminopolysaccharide which it is polymerized by NacetylDglucosamine associated with B(14) linkages. Chitosan coated the particles and preserved them to humidity absorption. On the other hand, the thickness swelling and water absorption are decreased because the hydroxyl groups of wood are replaced by the acetamide groups of chitosan. Methodology: in this study, the wood mixture of forest species with variable factors (the amount of chitosan 2%, 4% ; thermal treatment temperature 120oc, 140oc, 160oc; and two types of adhesives urea formaldehyde and ureamelamine formaldehyde in ratio of 50/:50) is used which followed by the fixed factors (pressure, temperature and press time , 25 bar, 165oc, and 6 min, respectively). The amount of 42 particleboard samples with 10 mm thickness and 20*30 cm3 has been made. According to EN317 standards, the samples with 10*50*50 mm3 dimensions are examined by 2 and 24 hours for water absorption and thickness swelling tests.Results: the particleboards are made by ureamelamine formaldehyde indicated less water absorption and thickness swelling rather than ureaformaldehyde. The water absorption and thickness swelling are decreased by using chitosan. By increasing the amount of chitosan utilization, the water absorption and thickness swelling are decreased. Increasing of thermal treatment temperature reduces the water absorption and thickness swelling. Conclusion: With regards to different treatments in this study, the results showed that the optimal treatment conditions for decreasing of water absorption and thickness swelling are urea melamine formaldehyde, chitosan 4%, and thermal temperature 160oc. Keywords: particleboard, chitosan, dimension stability, Water absorption, Thickness swellingResults: the particleboards are made by ureamelamine formaldehyde indicated less water absorption and thickness swelling rather than ureaformaldehyde. The water absorption and thickness swelling are decreased by using chitosan. By increasing the amount of chitosan utilization, the water absorption and thickness swelling are decreased. Increasing of thermal treatment temperature reduces the water absorption and thickness swelling. Conclusion: With regards to different treatments in this study, the results showed that the optimal treatment conditions for decreasing of water absorption and thickness swelling are urea melamine formaldehyde, chitosan 4%, and thermal temperature 160oc. Keywords: particleboard, chitosan, dimension stability, Water absorption, Thickness swelling