تأثير تيمار آب‌شويي ذرات باگاس و ميزان ماده افزودني MgCl2 بر خواص تخته خرده چوب - سيمان

The effect of water-leaching treatment of bagasse particles and additive content on the properties of cement - bonded particleboard

سابقه و هدف: ضايعات كشاورزي همچون باگاس به‌عنوان منابع تجديدپذير مي‌تواند به‌عنوان ماده اوليه در ساخت تخته خرده چوب - سيمان مورد استفاده قرار گيرد. همچنين به‌منظور بهبود خواص تخته خرده چوب - سيمان در نتيجه افزايش سرعت هيدراتاسيون، لازم است تا روش‌هايي نظير آب‌شويي و استفاده از مواد افزودني براي حذف يا كم اثركردن اثرات مواد مضر و در نتيجه افزايش سازگاري بين مواد آلي و سيمان مورد بررسي و استفاده قرار گيرد. لذا اين پژوهش با هدف مطالعه اثر تيمار آب‌شويي ذرات باگاس و ميزان ماده افزودني MgCl2 بر خواص تخته خرده چوب - سيمان مورد بررسي قرار گرفت. بر طبق نتايج حاصل از تحقيقات گوين و همكاران (2007) تيمار حرارتي چوب به‌علت حذف اثر‌هاي منفي قند‌هاي محلول در آب، همي‌سلولز و ليگنين بر روي سرعت هيدراتاسيون سيمان موجب ثبات ابعادي، كاهش خاصيت آبدوستي الياف و افزايش خواص مقاومتي تخته‌ها مي‌شود. همچنين بر اساس بررسي‌هاي انجام شده توسط دل‌منزي و همكاران (2007)، به‌منظور بهبود خواص سازگاري چوب و مواد ليگنو‌سلولزي با سيمان و تسريع در شروع فرايند هيدراتاسيون سيمان، افزودن تسريع‌كننده‌ها به مخلوط آب و سيمان مي‌تواند سرعت هيدراتاسيون خمير سيمان را افزايش دهد. مواد و روش‌ها: مواد مورد استفاده در اين پژوهش باگاس (تفالۀ نيشكر)، سيمان پرتلند نوع II و ماده افزودني MgCl2 مي‌باشد. در اين بررسي با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM)، تأثير تيمار آب‌شويي و ميزان ماده افزودني MgCl2 بر روي مدول گسيختگي (MOR)، چسبندگي داخلي (IB)، جذب آب (WA) و واكشيدگي ضخامتي (TS) چوب سيمان حاصل از باگاس مورد بررسي قرار گرفت. بر اساس طرح مركب مركزي (CCF)، مدل‌هاي درجه دوم به‌منظور ارتباط دادن متغيرهاي تيمار آبشويي (X1) و مقدار ماده افزودني (X2) به متغيرهاي وابسته TS ،WA ،IB ،MOR بسط داده شدند. يافته‌ها: تجزيه واريانس (ANOVA) دلالت بر اين داشت كه تيمار آب‌شويي با آب گرم اثر بيش‌تري بر روي بهبود خواص فيزيكي و مكانيكي داشته است. همچنين بهينه‌ترين شرايط براي بهبود خواص فيزيكي و مكانيكي با اعمال تيمار آب‌شويي گرم همراه با كاربرد 4/5 درصد ماده افزودني MgCl2 تعيين گرديد. در اين شرايط، MOR، IB، WA و TS به‌ترتيب برابر N0/3N/mm2 9N/mm2 17/68 درصد و 1/6 درصد گرديد. نتيجه‌گيري: مدل ارائه شده توسط روش سطح پاسخ با توجه به معني‌داري آن در طي آناليز آماري، برآورد مناسب و معني‌داري براي تعيين نقطه مناسب كاربرد متغيرهاي مورد استفاده را فراهم كرده است. بر اساس آناليز آماري به‌دست آمده، اثر تيمار آب‌شويي و ميزان ماده افزودني تا سطح 99 اعتماد آماري بر روي خواص فيزيكي و مكانيكي معني‌دار بوده است.

Background and objectives: As renewable resources, agricultural wastes such as bagasse can be used as raw materials for making cement-bonded particleboard (CBPB). Also for improving cement-bonded particleboard properties by increasing the hydration speed, some methods such as water leaching and additives must be examined to eliminate or mitigate harmful substances and increase the compatibility between organic material and cement. So, the present research is aimed at studying the effect of water-leaching treatment of bagasse and MgCl2 additive content on properties of cement-bonded particleboard. According to the results of the research by Govin et al. (2007), thermal treatment of wood creates dimensional stability, reduces the fibers' hydrophilicity and increases the strength of the boards by removing the negative effects of water soluble carbohydrates, hemicellulose and lignin on the hydration speed. Also according to the researches by Del Menezzi et al. (2007), adding catalysts to water and cement mixture can increase the hydration speed of the cement paste by increasing compatibility between wood and lignocellulosic materials and cement hydration process. Materials and methods: The used materials in this research include bagasse, Portland cement type II and MgCl2. In this research, by using Response Surface Methodology (RSM), the effect of water-leaching treatment and MgCl2 additive content was examined on modulus of rupture (MOR), internal bonding (IB) strength, water absorption (WA) and thickness swelling (TS) of bagasse-based CBPB. Quadratic models based on Central Composite Face design (CCF) were developed to correlate the variables including water-leaching treatment (X1) and additive content (X2) with the dependent variables including MOR, IB, WA and TS. Findings: Analysis of variance (ANOVA) showed that hot water-leaching treatment improved better the physical and mechanical properties. Also, the optimal condition for improving physical and mechanical properties using hot water-leaching treatment was to use 4.5% MgCl2 additive. In this condition, MOR, IB, WA and TS were 9 N/mm2, 0.3 N/mm2, 17.68% and 1.6%, respectively. Conclusions: Due to its significance in the statistical analysis, the model presented by Response Surface Methodology provided a suitable and significant estimate to determine the application of the variables. According to the statistical analysis, the effect of water-leaching treatment and additive content was significant on the physical and mechanical properties at the level of confidence 99%.