دستاوردهای پژوهشگران موسسه آموزش عالی تهران در ساخت و ساز ام دی اف با مقاومت بالا

در این متن به بررسی اهمیت و کاربرد تخته فیبر دانسیته متوسط (MDF) در تولیدی ساختمانی و دکوراسیون منزل پرداخته شده است. همچنین، محدودیت‌های تأمین منابع اولیه چوبی در کشور و راه حل‌هایی برای جایگزینی چوب و ساخت و ساز MDF بدون ایجاد مخاطرات برای سلامتی افراد بررسی شده است. برای ساخت و ساز MDF، از ترکیبات CZ۱۰۰ استفاده شده که باعث بهبود ویژگی‌های مکانیکی و مقاومت به آتش محصول شده است. همچنین، اثر پُرکنندگی ترکیبات روی الیاف چوبی و کاهش خروج فرمالدئید و میزان اکسیژن در دسترس الیاف و همچنین بهبود عملکرد ضد باکتریایی و مقاومت به آتش توسط CZ۱۰۰ بررسی شده است. این طرح توسط بهنام غلامپور، دانشجوی دکتری علوم و صنایع چوب و کاغذ موسسه آموزش عالی تهران، انجام شده است.

به گزارش دیجیاتور به نقل از موسسه آموزش عالی تهران بهنام غلامپور، دانشجوی دکتری علوم و صنایع چوب و کاغذ و مجری این طرح درباره اهمیت انجام این طرح گفت: در سالیان اخیر، تخته فیبر دانسیته متوسط که در تولیدی تحت عنوان ام دی اف (MDF) شناخته می‌شود، به عنوان یکی از محصولات پرکاربرد در بخش‌های مختلف از جمله بخش ساختمانی و دکوراسیون منزل در سراسر جهان مورد توجه ویژه‌ای قرار گرفته است. در چنین کاربردهایی، مقاومت‌ محصول نهایی از جمله مقاومت‌ مکانیکی، مقاومت به آتش و مقاومت در برابر میکروارگانیسم‌ها اهمیت دارد.

غلامپور افزود: در سالیان اخیر، محدودیت‌های موجود بر سر راه تأمین منابع اولیه چوبی در کشور به واسطه دلایل مختلف از جمله طرح استراحت جنگل، نوسانات ارزی و غیره سبب شده است تا تأمین مواد اولیه برای ساخت و ساز محصولات بر پایه چوبی در تولیدی چوب کشور با چالش اساسی روبرو شود. لذا راه حل اساسی در این زمینه، سازماندهی منابع چوبی موجود در کشور و یافتن مواد اولیه مناسب جهت جایگزینی چوب است.

وی ادامه داد: با توجه به ماهیت مواد اولیه کاربردی در ساخت و ساز MDF (الیاف چوبی و رزین مصرفی) این محصول همواره مستعد احتراق بوده و از طرفی، انتشار فرمالدیید از محصول در محیط داخلی منزل به واسطه ترکیبات سمی رزین مصرفی (اوره فرمالدیید) مسبب ایجاد مخاطرات برای سلامتی افراد در دراز مدت می‌شود. همچنین محصولات چوبی با سطوح ضد میکروبی سبب کاهش خطر سرایت آلاینده‌ها در مراکز بهداشتی و درمانی و ساختمان‌های عمومی می‌شوند.

این پژوهشگر کاهش مصرف چوب و هزینه ساخت و ساز محصول، حفظ مقاومت محصول نهایی و ایجاد مقاومت به آتش و مقاومت در برابر باکتری با هدف مصرف محصول در کاربرد ساختمانی را از جمله اهداف این طرح تحقیقاتی برشمرد.

وی درباره پیشرفت این طرح نیز گفت: این طرح برای نخستین بار با هدف دستیابی به مقدار مصرف و مرحله اختلاط ماده CZ۱۰۰ (ترکیب اختراعی توسط محققان یک شرکت ایرانی که برای جایگزینی پوشال و الیاف چوبی جهت ساخت کامپوزیت‌های چوبی به کار می‌رود) جهت ساخت و ساز در مقیاس صنعتی برنامه‌ریزی و اجرا شد.

غلامپور در پاسخ به این پرسش که MDF تولیدی چه مزیتی نسبت به موارد مشابه دارد، اظهار داشت: در طرح‌های تحقیقاتی انجام شده پیشین در جهان، رویکرد اصلی بررسی تأثیر میزان مصرف مواد معدنی و مواد ضد حریق بر عملکرد محصول در مقیاس آزمایشگاهی با استفاده از نسبت‌های مختلف الیاف و مواد اولیه چوبی و غیرچوبی (ضایعات مواد و صنایع مختلف) و یا صرفاً بررسی عملکرد حریق محصول بدون بررسی عملکرد فیزیکی و مکانیکی بوده است.

وی در تشریح فرآیند ساخت و ساز این MDF گفت: ساخت و ساز MDF با استفاده از ترکیبات CZ۱۰۰ در سه سطح اختلاط و سه مرحله اختلاط مجموعاً ۱۰ تیمار به همراه نمونه شاهد فاقد CZ۱۰۰ انجام شد. پس از ساخت نمونه‌های آزمایشگاهی، ارزیابی مقاومت‌های فیزیکی و مکانیکی انجام شد و با استاندارد اروپایی EN ۶۲۵-۵ مورد مقایسه قرار گرفت. بررسی پراکنش و نحوه قرارگیری ترکیبات در ساختار محصول از طریق بررسی ریزساختار نمونه‌های ساخت و ساز شده از روی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام شد. از این مرحله، دو تیمار بهینه انتخاب و ساخت و ساز نمونه ام دی اف در مرحله پایانی جهت بررسی خواص مقاومت به آتش، مقاومت در برابر باکتری، شاخص اکسیژن محدود شده و سنجش میزان انتشار فرمالدئید انجام شد.

این پژوهشگر افزود: بر اساس نتایج، استفاده از ترکیبات CZ۱۰۰ به واسطه اثر پُرکنندگی از طریق قرارگیری ترکیبات در فضاهای خالی، ایجاد اثر ممانعتی برای عبور و دسترسی مولکول‌های منابع آبی به الیاف چوبی و افزایش سفتی در ام دی اف به واسطه دانسیته بالاتر در مقایسه با الیاف چوبی عمدتاً سبب بهبود ویژگی‌های مکانیکی و متعاقباً افزایش ثبات ابعادی نمونه‌ها شد.

وی افزود: بر اساس نتایج حاصل از بررسی تصاویر میکروسکوپی، برهمکنش اثر پراکنش و قرارگیری ترکیبات روی سطوح الیاف چوبی، تشکیل یک لایه پوششی روی الیاف چوبی و متعاقباً ساختار حفره مانند (غشایی) ترکیبات CZ۱۰۰، سبب کاهش خروج فرمالدئید و کاهش میزان اکسیژن در دسترس الیاف شد که این امر سبب کاهش خطر اشتعال محصول می‌شود.

این محقق ادامه داد: بهبود عملکرد ضد باکتریایی را می‌توان به واسطه عناصر موجود در ترکیبات CZ۱۰۰ و تأثیر آنها روی عملکرد باکتری از قبیل ایجاد اختلال در تشکیل کلنی باکتری و ممانعت از دسترسی به منابع غذایی دانست.

غلامپور گفت: بهبود رفتار مقاومت به آتش به واسطه افزایش زمان وقوع افروزش و زمان رسیدن به حداکثر شدت رهایش گرما و کاهش حداکثر رهایش گرما میانگین شدت رهایش گرما، میزان کل رهایش گرما و میزان ساخت و ساز کربن دیاکسید به واسطه تشکیل لایه فومی و به دام انداختن گازهای حاصل از اشتعال توسط ترکیبات CZ۱۰۰ حاصل شد.

این طرح در قالب رساله دکتری بهنام غلامپور، دانشجوی علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشکده ذخایر زمین موسسه آموزش عالی تهران انجام شده است.

در سالیان اخیر، تخته فیبر دانسیته متوسط (MDF) به عنوان یکی از محصولات پرکاربرد در بخش‌های مختلف در سراسر جهان مورد توجه ویژه‌ای قرار گرفته است و در طرح‌های تحقیقاتی انجام شده پیشین، رویکرد اصلی بررسی تأثیر میزان مصرف مواد معدنی و مواد ضد حریق بوده است. استفاده از ترکیبات CZ۱۰۰ به واسطه اثر پُرکنندگی، ایجاد اثر ممانعتی برای عبور و دسترسی مولکول‌های منابع آبی به الیاف چوبی و افزایش سفتی در مقایسه با الیاف چوبی عمدتاً سبب بهبود ویژگی‌های مکانیکی و متعاقباً افزایش ثبات ابعادی نمونه‌ها شد. برهمکنش اثر پراکنش و قرارگیری ترکیبات روی سطوح الیاف چوبی سبب کاهش خروج فرمالدئید و کاهش میزان اکسیژن در دسترس الیاف شده و بهبود عملکرد ضد باکتریایی را نیز به واسطه عناصر موجود در ترکیبات CZ۱۰۰ و تأثیر آنها روی عملکرد باکتری توجیه کرد. بهبود رفتار مقاومت به آتش نیز به واسطه افزایش زمان وقوع افروزش و زمان رسیدن به حداکثر شدت رهایش گرما و کاهش حداکثر رهایش گرما میانگین شدت رهایش گرما، میزان کل رهایش گرما و میزان ساخت و ساز کربن دیاکسید به واسطه تشکیل لایه فومی و به دام انداختن گازهای حاصل از اشتعال توسط ترکیبات CZ۱۰۰ حاصل شد. بر اساس نتایج حاصل از بررسی تصاویر میکروسکوپی، تشکیل یک لایه پوششی روی الیاف چوبی و ساختار حفره مانند (غشایی) ترکیبات CZ۱۰۰، سبب کاهش خطر اشتعال محصول می‌شود.