تحقیق صفحات فشرده چوبي يا فراورده هاي كامپوزيت

دسته بندي : فنی و مهندسی » صنایع
مقدمه 2تعاريف 7صفحات فشرده چوبي از فيبر و خرده چوب: 7تخته فيبر حاصل از فرايند تر: 7تقسيم بندي تخته فيبر فرايند تر 8تخته فيبر سخت با دانسيته متوسط: 9تخته فيبر سخت با دانسيته بالا: 9تقسيم بندي تخته خرده چوب 9تاريخچه توليد صفحات فشرده چوبي در جهان 12تخته خرده چوب 13تخته فيبربه روش خشك 22تخته فيبر نيمه سنگين 23پانل هاي فشرده با اتصال معدني 24فراورده هاي قالبي چوب 25تخته فيبر 27توليد صفحات فشرده چوبي 28توليد درجهان 28تولید در ایران 30فرایند های تولید به روش خشک 32فرایند های پرس مسطح 33عوامل مهم تولید در فرایند پرس مسطح 34فرایند تولید با سینی(فرایندسینی دار) 52فرایند تولید بدون سینی 56سیستم نوار با قاب 60سیستم صفحه ای 62فرایند نوار پیوسته 68فرایند توری سیمی 70فرایند تولید به روش اکستروزیون 77پانل های صاف 77   مقدمهصفحات فشرده چوبي يا فراورده هاي كامپوزيت شامل انواع تخته فيبر،تخته خرده چوب ،پانل هاي چوبي با اتصال معدني و فراورده هاي قالبي خرده چوب مي باشند كه در مقايسه با محصولاتي مانند كاغذ و تخته لايه قدمت چنداني نداشته ودر رديف فراورده هاي نسبتا جديد چوبي قرار مي گيرند. ازآنجايي كه اين فراورده ها براساس پژوهشهاي آزمايشگاهي و مطالعات خطوط پالپوت شكل گرفته و رشد و توسعه يافته اند لذا رابطه تنگاتنگي با علوم و تكنولوژي روز دارند. در اين تحقيق فراورده هايي كه ازانواع خرده چوب و فيبر توليد مي شوند مورد بحث قرار گرفته مباني توليد و كاربرد آنها و همچنين فناوري توليد اين فراورده ها مورد توجه وتاكيد قرار مي گيرند . صنايع توليد كننده پانل هاي چوبي تاكيد ويژه اي بر مصرف پسمانده ها و چوبهاي كم ارزش دارند. از جمله اين مواد مي توان گونه هاي چوبي كم مصرف ،گرده بينه هاي غير قابل استفاده جهت توليد چوب هاي بريده و تخته لايه ،بقاياي بهره برداري ازجنگل(شاخه ها و چوبهاي كم قطر)پوست درختان،پسمانده ها وضايعات كارخانه هاي صنايع چوب و نيز مواد ليگنو سلولزي حاصل از مزارع كشاورزي و درختان باغي را نام برد. توسعه و گسترش اين صنايع كه پسمانده ها و مواد كم ارزش را به عنوان ماده اوليه مصرف نموده و فراورده هاي با ارزشي توليد ميكنند،نقش مهمي درحفظ منابع طبيعي و بهسازي محيط زيست ايفا مي كند. در ساخت پانل هاي چوبي مقدار ناچيزي مواد غير چوبي مانند رزين هاي مصنوعي و مواد شيميايي نيز مورد استفاده قرار ميگيرند كه مقدار آنها در مقايسه با مواد تجزيه پذير چوبي و ليگنوسلولزي كاملا محدود است . اين مسئله نيز در پايداري شرايط اكولوژي و حفاظت محيط زيست ،داراي اهميت قابل ملاحظه اي مي باشد. استفاده از مواد اوليه تجزيه پذير ،كارخانه هاي صنايع چوب را از واحدهاي توليد كننده فراورده هاي صنعتي و ساختماني متمايز ساخته و آنها را به سبب رعايت استانداردهاي زيست محيطي در موقعيت مطلوبي قرار مي دهد. در همين راستا ،درسالهاي اخير بررسيهاي گسترده اي در زمينه ساخت چسب از مواد آلي ماننده تانن ها و ليگنين كه از پسمانده هاي اصلي كارخانه هاي كاغذ سازي است به عمل آمده و نتايج اميدوار كننده اي نيز در بر داشته است.توليد فراورده هاي صنعتي و ساختماني از منابع غير قابل تجديد و مواد اوليه تجزيه ناپذير مانند فلزات و مواد پلاستيكي ،در شرايطي كه منابع تجديد شونده و مواد تجزيه پذير از قبيل چوب و مواد ليگنوسلولزي در دسترس باشند،مغاير با معيارهاو اصول حفظ محيط زيست بوده و در راستاي اهداف توسعه پايدار نمي باشند،. كاربرد مواد تجزيه ناپذير بايد در چارچوب برنامه ريزي دقيق وجامع ملي در جهت اهداف و نيازهاي عمومي جامعه باشد و شرايطي كه امكان توليد فراورده هاي مورد نياز از مواد تجزيه پذير وجود دارد ،مصرف مواد تجزيه ناپذير برخلاف مصالح جامعه بوده و لازم است محدود گردد.امروزه با گرايش واحد هاي جنگلداري كشورهاي صنعي به كاشت گونه هاي سريع الرشد با دوره هاي بهره برداري كوتاه مدت ،قطر گرده بينه هاي حاصل كاهش يافته و مصرف آنها جهت توليد چوبهاي بريده و فراورده هاي لايه اي نيز محدود گشته است .اين مسئله باعث شده تا صنايع توليد كننده پانل هاي چوبي كه مصرف كننده چوبهاي كم قطر و خرده چوب مي باشند،به لحاظ كمي و كيفي رشد و توسعه يافته و با توليد انواع فراورده هاي صفحه اي ،بازارهاي گسترده اي را به دست آورند. توسعه اين صنايع درسالهاي اخير با به كارگيري ماشين آلات و تجهيزات مكانيزه كه ازسطوح اتوماسيون بالايي برخور دارند همراه بوده و تحولات شگرفي را در فرايند هاي توليد پانل هاي چوبي به وجود آورده است.صفحات فشرده چوبي از نظر كاربرد داراي امتيازهاي ويژه و منحصر به فردي مي باشند،از جمله اينكه در ابعاد بزرگ توليد ميگردند،داراي سطوح صاف و متراكم هستند،فاقد معايب متمركز مي باشند،ويژگي ها و خواص كاربرد آنها در قستمهاي مختلف يك صفحه و در صفحات مختلف يكنواخت است.اين فراورده ها در مقايسه با چوب ماسيو و فراورد هاي لايه اي چوب داراي محدوديتهايي نيز مي باشند،كه ممكن است كاربرد آنها در مصارف ساختماني با مشكلاتي مواجه سازد. از جمله اين محدوديتها قدرت تحمل بار در درازمدت مقاومتها و ضريب الاستيسيته در جهت طولي و پايداري ابعاد پانل هاي چوبي مي باشد كه كمتر از چوبهاي بريده و تخته لايه است.شايان ذكر است كه با پيشرفتها و دگرگونيهايي كه امروزه در طراحي ساختمان و تكنولوژي ساخت چنين فراورده هايي به وجود آمده مصرف آنها را در ساختمان سازي امكان پذير ساخته است. توليد خرده چوب هايي با فرم هندسي مناسب و به كارگيري تكنيك هاي لايه اي كردن و جهت دار كردن ذرات چوب در تخته ،امكان توليد پانل هاي ساختماني با خواص كاربردي برابر و حتي بالاتر از ساختمان را به وجود آورده است. تيمار كردن خرده چوب ها با مواد ضد آتش ،مواد حفاظتي و تثبيت كننده ابعاد ،كيفيت اين فراورده ها را بهبود بخشيده و دامنه مصرف آنها را به طور قابل ملاحظه اي گسترش داده است.همان گونه كه در بالا ذكر شد از امتيازهاي تخته هايي كه در فرايند خشك با پرس هاي مسطح يا استوانه اي ساخته مي شوند ،ابعاد بزرگ و تقريبا نامحدود آنهاست. كارخانه هاي تخته لايه غالبا محصولات خود را با ابعاد 244×122 سانتي متر می رسند،توليد مي گردند. علاوه بر آن ،اين فراورده ها را در فرايند توليد پيوسته نيز مي توان با طول نامحدود توليد نمود. بنابراين امروزه ابعاد تخته ها بر اساس نوع مصرف نهايي،تقاضاي بازار و عوامل اقتصادي مشخص مي گردند و محدوديت هاي ماده اوليه و تكنولوژي توليد در تعيين آنها نقشي ندارند . قابل ذكر است كه در حال حاضر بزرگترين ابعاد تخته خرده چوب كه با پرس مسطح در ايران توليد مي شود 1650×185سانتي متر است . يك خط توليد نيز در شمال ايران ،تخته خرده چوب نازك را به روش پيوسته mende و با پرس استوانه اي توليد مي كند.در رابطه با امكانات و پتانسيل هاي مواد اوليه جهت توليد فراورده هاي چوبي جديد ،يكي از پژوهشگران عوامل (اجزا )غير تناوبي چوب را درجدولي ارائه نموده است. 10عامل موجود در اين جدول از ضايعات چوب يا چوبهاي غير قابل استفاده براي توليد الوار و تخته لايه حاصل مي شوند و 7يا 8 مورد را مي توان مستقيما در ساخت تخته هاي مركب به كاربرد. به عقيده اين پژوهشگر ،صد ها نوع پانل همسان را مي توان از اين مواد به طور مجزا توليد نمود و از مخلوط كردن آنها نيز هزاران نوع فراورده حاصل ميگردد. عواملي مانند اندازه ذرات نوع گونه چوبي و دانسيته آن نيز سبب افزايش وتنوع اين فراورده ها خواهد شد.براي تحليل نتايج حاصل از ابداعات گذشته و پتانسيل هاي آينده درتوليد صفحات فشرده چوبي ،تيمارهاي مربوط به تركيب اين عوامل را مي توان به عنوان ايده هاي از توليد فراورده هاي جديد در در نظر گرفت . بر اين اساس و با توجه به تعداد عوامل عرضه شده در جدول ملاحظه مي گردد كه تعداد تيمارهاي ممكن براي توليد محصول از نظر رياضي نسبتا محدود است . اگر به عنوان مثال تركيبهاي دو تايي را در نظر بگيريم كه هردو عامل به صورت مخلوط همسان در ساخت فراورده ای به بهکار روند،ماکزیمم 196تیمار(ترکیب)به وجود می آید.درصورتی که نسبتهاي گوناگون مخلوط 2ماده راكه منجر به توليد محصولاتي با ويژگيهاي بسيار متنوع خواهد شد در نظر بگيريم اين تيمارها فوق العاده زياده خواهند شد. هنگامي كه 3ماده غير چوبی یعنی پلاستیک ،فلزات ومواد معدنی به این مجموعه اضافه گردند ،افزایش قابل توجهی درتعداد تيمارهاي ممكن جهت توليد فراورده هاي جديد حاصل خواهد شد.در صورتي كه دو گروه عوامل چوبي و غير چوبي را با هم در نظر بگيريم تعداد تيمارها بازهم افزايش خواهد يافت . برا ين اساس از نظر تئوري نزديك به 5000 تيمار به وجود خواهد آمد . در صورت كاهش بعضي از تيمارها به علت وجود چوب ماسيو يا مواد غير چوبي خالص ،تعداد ماكزيمم آنها به حدود 3000 خواهد رسيد. بديهي است كه هركدام از اين تيمارها ممكن است خود منشا ايجاد گروهي از فراورده هاي با ارزش با خواص كاربردي ويژه كه امروزه شاهد توليد بعضي از آنها هستيم گردند. بعضي ازاجزا چوبي جديد نيز ممكن است در آينده كشف گردند. علامت سوال در خانه پانزدهم جدول نشان دهنده همين موضوع است كه در اين صورت باز هم بر تعداد تيمارهاي ممكن افزوده خواهد شد. اگر پوست درخت را به اين مجموعه بيفزاييم ،عوامل جديدي به ماده اوليه و گروه ديگري به فراورده ها اضافه مي شود.بررسي تحليل فراورده هاي موجود چوب و كاغذ در دنيا نشان مي دهد كه بين واقعيت عملي امروز (محصولات موجود)و پتانسيل هاي بالقوه وامكانات توليد فراورده هاي چوبي جديد ،فاصله بسيار زيادي وجود دارد. بر اساس آمار وارقام موجود مي توان گفت كه درحال حاضر تنها حدود 2درصد ازامكانات پيش بيني شده ممكن براي توليد فراوردههاي چوب و كاغذ به مرحله اجرا رسيده و 98درصد بقيه يعني حدود3000فراورده جديد بايد در آينده ابداع و توليد گردند.در صورتي كه پتانسيل عظيم فراورده هاي خرده چوب درتوليد محصولات قالبي با فرم ساده يا پيچيده و همچنين مكانيسم لايه اي كردن و جهت دار كردن اجزا چوبي (فيبر،خرده چوب)را در نظر گرفته و امكان تيمار كردن خرده چوب ها جهت افزايش مقاومت آنها به رطوبت ،عوامل بيولوژيك و آتش را به آن اضافه نماييم ملاحظه مي گردد كه امكانات بسيار گسترده اي جهت توليد فراورده هاي جديد با خواص كاربردي متنوع در اختيار صنايع پانل هاي چوبي قرار دارد كه در آينده مي تواند سبب رشد و توسعه شگرف آنها گردد. براي انجام اين كار لازم است ويژگيها و مشخصات مورد نياز محصول كه بر اساس تحليل بازار و توسعه آينده آن و نيز پتانسيل هاي فناوري موجود تعيين گشته است به ويژگيهاي قابل اندازه گيري تبديل شده و فراورده مورد نظر طراحي گردد.تعاريفصفحات فشرده يا پانل هاي چوبي داراي واژه ها و تعاريف متفاوتي هستند كه ممكن است در كشورهاي مختلف جهان يكسان و همانند نباشد. در اينجا تعاريفي از آيين نامه 1554Dاستاندارد ASTMكه در زمينه واژه ها و مفاهيم مربوط به صفحات فشرده چوبي از فيبر و خرده چوب مي باشند بيان ميگردند. در ادامه واژه هايي كه جنبه عمومي داشته و در بيشتر كشورها مورد استفاده قرار مي گيرند آورده خواهند شد.صفحات فشرده چوبي از فيبر و خرده چوب:اين واژه در مورد گروهي از پانل ها كه از فيبر يا ذرات حاصل از چوب يا مواد ليگنو سلولزي توليد مي گردند به كار مي رود. در مراحل توليد اين فراورده ها ممكن است چسب و مواد افزودني نيز جهت بهبود بعضي از ويژگيهاي آنها مصرف شوند. اين تخته ها به دو گروه تخته فيبر و تخته خرده چوب تقسيم مي گردند.تخته فيبر حاصل از فرايند تر:پانل هاي فشرده چوبي از فيبر هاي پالايش شده يا نيمه پالايش شده به روش تر توليد مي شوند. در اين روش كه اتصال طبيعي بين الياف شكل ميگيرد ،شرايط ساخت و دانسيته اين تخته ها در جريان توليد كنترل شده و جهت بهبود بعضي از ويژگيهاي آنها ممكن است از مواد افزودني مناسب نيز استفاده شود.تخته خرده چوب :اين واژه براي تخته هايي به كار مي رود كه از ذرات چوب يا مواد ليگنو سلولزي كه به شكل خرده چوب بوده و از فيبر متمايز هستند، ساخته مي شوند. خرده چوبها به كمك رزين هاي مصنوعي يا ساير مواد اتصال دهنده و تحت شرايط گرما و فشار در پرس گرم متراكم مي شوند. در اين فرايندها اتصالات بين خرده چوبها با مصرف چسب ايجاد مي گردد، مواد افزودني نيز ممكن است جهت بهبود بعضي از خواص تخته مورد استفاده قرار گيرند. انواع تخته خرده چوب را با توجه به روش پرس كردن آنها نيز مشخص مي كنند. در شرايطي كه فشار در جهت عمود به سطح تخته وارد شود مانند پرسهاي يك يا چند دهانه معمولي ،تخته خرده چوب پرس مسطح توليد ميگردد و زماني كه فشار در جهت موازي با سطح تخته اعمال شود تخته خرده چوب پرس تزريقي (پرس ضربه اي)حاصل مي شود.تخته چوب سيمان :پانل هايي كه در آنها خرده چوبها با مواد معدني (سيمان ) به هم اتصال يافته اند.تقسيم بندي تخته فيبر فرايند ترتخته فيبر عايق: تخته هاي همسان كه از الياف چوب يا مواد ليگنوسلولزي (مانند باگاس)به روش تر ساخته مي شوند. در اين روش كه اتصال طبيعي بين فيبر شكل مي گيرند، مواد افزودني مناسب نيز جهت بهبود بعضي از خواص تخته در جريان ساخت به فيبرها اضافه مي گردند. اين تخته هيچگاه در پرس گرم متراكم نمي شوند و دانسيته آنها معمولا كمتر از g/cm50/0و بيشتر از g/cm16/0مي باشد.تخته فيبر سختپانل هايي كه غالبا از الياف چوب به روش تر ،كه اتصال طبيعي بين فيبر ها شكل مي گيرد ساخته مي شوند اين تخته ها تحت تاثير حرارت و فشار در پرس گرم تاحد دانسيته g/cm50/و بيشتر از آن فشرده متراكم مي گردند . ممكن است مواد افزودني مناسب نيز جهت بهبود بعضي از ويژگيهاي تخته درجريان ساخت به آن اضافه گردند.تخته فيبر سخت با دانسيته متوسط:نوعي تخته فيبر سخت با ويژگيهايي كه در بالا ذكر شد با دانسيته بين 50/0تا80/0 g/cmتخته فيبر سخت با دانسيته بالا:نوعي تخته فيبر سخت با ويژگيهاي كه در بالا اشاره شد با دانسيته بيشتر از 80/ g/cm 0تقسيم بندي تخته خرده چوبتخته خرده چوب سبك (عايقي):نوعي تخته خرده چوب با مشخصاتي كه در بالا ذكر شد با دانسيته كمتر از 59/0 g/cmتخته خرده چوب نيمه سنگين (معمولي):نوعي تخته خرده چوب با ويژگيهاي كه در بالا اشاره شد با دانسيته بين 59/0تا 80/0 g/cmتخته خرده چوب سنگين:نوعي تخته خرده چوب با ويژگيهاي ياد شده ،با دانسيته بيشتر از 80/0 g/cmبه طوري كه در بالا اشاره شد تخته فيبر سخت به عنوان فراورده كه از فيبر ساخته شده و غالبا داراي دانسيته بالايي مي باشد تعريف و مشخص شده است . در ساخت تخته فيبر سخت به روش تر اتصالهاي طبيعي بين الياف چوب يا مواد ليگنوسلولزي باعث چسبندگي آنها به يكديگر و افزايش مقاومتهاي تخته مي گردند. در حالي كه در توليد تخته فيبر به روش خشك كه در اواخر دهه 1940و اوايل دهه 1950توسعه يافت ،رزين هاي مصنوعي جهت اتصال فيبرها به كار گرفته شدند. در ساخت تخته خرده چوب نيز كه که محصولی از فرایند خشک است ،انواع مختلف خرده چوب و رزین ها مصرف می شوند. این فراورده در سالهاي اوليه بيشتر با دانسيته كم و متوسط توليد مي گرديد،ولي با توسعه و تكامل فناوري توليد فراورده هاي كامپوزيت بخش مشترك و هم پوشان نسبتا وسيعي از نظر دانسيته تخته ها و نوع خرده چوبهاي مصرفي بين آنها به وجود آمد. به طوري كه امروزه مصرف فيبر در توليد تخته خرده چوب افزايش يافته واستفاده از فيبر هاي خيلي درشت كه بيشتر به خرده چوب شبيه هستند در ساخت تخته فيبر سخت رايج شده است. قابل ذكر است كه آيين نامه 1554DاستانداردASTMفيبرها را به عنوان موادي در ساخت هر دو گروه تخته فيبر و تخته خرده چوب كاربرد دارند،مشخص مي كند.تخته فيبر نيمه سنگين :نوعي تخته حاصل از فرايند خشك كه از فيبر چوب يا مواد لينگوسلولزي و رزين هاي مصنوعي يا ساير اتصال دهنده هاي مناسب ساخته مي شود. اين تخته در يك پرس گرم ،در فرايندي با اتصال بين الياف در اثر مصرف چسب شكل مي گيرد فشرده شده و به دانسيته 50/0تا 80/0 مي رسد. مواد افزودني نيز ممكن است در فرايند توليد جهت بهبود پاره اي از خواص تخته به آن افزوده گردند . تخته فيبر نيمه سنگين (M DF)كه ضخيم تر از تخته فيبر سخت مي باشد،براي استفاده در صنايع مبلمان طراحي شده و مي تواند جانشين مناسبي براي تخته خرده چوب باشد.در حال حاضر تخته خرده چوب نازك بازار مصرفي همانند تخته فيبر سخت داشته و در بعضي موارد جايگزين آن شده است . انواعي از پانل هاي فشرده چوبي كه اخيرا در نيوزيلند،كانادا وامريكا ساخته شده اند،ازنظر شباهت و هم پوشاني فرايند توليد و ويژگيهاي كاربردي ،قابل توجه مي باشند. تخته اي به نام Triboardكه لايه مياني آن از تراشه هاي جهت دار بوده و لايه هاي سطحي آن از فيبر (شبيه MDF) مي باشد در پرسي با مكانيسم تزريق بخار در نيوزيلند توليد مي گردد. در كانادا نيز نوعي تخته خرده چوب با فرايند تر ساخته شده است. اين تخته مركب شامل 85% خرده چوب و 15% فيبر مي باشد. Cladwood نوعي تخته فيبر است كه در ايالات متحده توليد مي شود. اليافت لايه مياني آن به روش خشك و فيبرهاي لايه هاي سطحي اين فراورده كه از روزنامه هاي قديمي است به روش تر شكل توليد می گیرد. كارخانه ديگري در......  شامل ورد 84صفحه ای