2دانشیار، گروه صنایع چوب و کاغذ دانشگاه زابل، ایران
3دانشگاه زابل
4عضو هیت علمی دانشگاه زابل گروه چوب و کاغذ
چکیده
چکیده سابقه و هدف: سازههای چوبیِ تاریخی بهوضوح، هویت، معماری، فرهنگ و سبک زندگی مردمِ یک دوره از تاریخ را به تصویر میکشد و بهعنوان گنجینهای گرانبها در اختیار نسلهای بعد قرار میگیرد. از اینرو، از همگسیختگی اتصالات سازههای چوبی تاریخی، مشکل بزرگی برای حفظ این آثار ارزشمند در مدت طولانی است. این پژوهش با هدف اصلاح و تقویت چسب پلی وینیل استات (PVAc) با استفاده از الیاف نانوسلولزی (NFC) و نانوالیاف شیشه (GNF) جهت بهبود اتصالات کام و زبانه در سازههای سنتی گرهچینی چوبِ راش انجام شده است. مواد و روشها: در این تحقیق، بهمنظور مطالعه تاثیرات میزان تقویتکنندهها بر خواص چسب PVAc، نانوالیاف سلولزی و نانوالیاف شیشه در سه سطح مختلف شامل 0، 3 و 6 درصد بر مبنای وزن خشک چسب در قالب 9 تیمار (هر تیمار با 3 تکرار) مورد بررسی قرار گرفتند. اتصال کام و زبانه با استفاده از چسب پلی وینیل استات بدون نانوالیاف سلولزی و نانوالیاف شیشه بهعنوان نمونههای شاهد در نظر گرفته شد. پس از آمادهسازی نمونهها، آزمونهای کمی و کیفی شامل مقاومت کششی، مقاومت به خمش (مدول گسیختگی و مدول الاستیسیته)، تست کُهنگی تسریعشده، طیفسنجی FTIR و ارزیابی نمونهها با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام گرفت. نتایج: بر طبق نتایج، اختلاف معنیداری بین تیمارهای مورد مطالعه از نظر میزان مقاومت کششی و مقاومت به خمش (مدول گسیختگی و مدول الاستیسیته) وجود داشت (05/0>P). در بین تیمارهای مورد مطالعه، بیشترین میزان مقاومت کششی (MPa 9/13)، مدول گسیختگی (MPa 5/130) و مدول الاستیسیته (MPa 36/11785) در تیمار PVAc اصلاحشده حاوی 3 درصد نانوالیاف سلولز و 3 درصد نانوالیاف شیشه مشاهده شد. علاوه بر این، نتایج بهدست آمده تفاوت معنیداری بین تیمارهای مورد مطالعه از نظر میزان کُهنگی تسریعشده نشان داد (05/0>P). کمترین میزان کهنگی تسریعشده در تیمار PVAc اصلاحشده با 3 درصد نانوالیاف سلولز و 3 درصد نانوالیاف شیشه (0/4) مشاهده گردید که نشان داد افزودن نانوالیاف سلولز و نانوالیاف شیشه به چسب PVAc باعث کاهش میزان کهنگی تسریعشده در محل اتصالات میشود. طیفسنجی FTIR نشان داد که با وارد شدن نانوالیاف سلولزی به داخل ماتریس پلی وینیل استات (PVAc)، بین گروههای هیدروکسیلی (OH) زنجیرههای پلیمری و گروههای هیدروکسیلی نانوسلولز پیوند هیدروژنی بهوجود میآید که موجب تشکیل شبکههای سهبُعدی منسجم و یکپارچه میشود. همچنین، بر طبق مشاهدات حاصل از میکروسکوپ الکترونی (SEM)، مشخص شد که نانوالیاف سلولز و نانوالیاف شیشه پراکنش نسبتاً خوبی در ماتریس پلیمری PVAc داشتند. نتیجه گیری: این مطالعه نشان داد که با افزودن نانوالیاف سلولزی در سطح 3 درصد و نانوالیاف شیشه در سطح 3 درصد به چسب PVAc، خواص مکانیکی اتصالات در سازههای چوبی راش افزایش مییابد. با توجه به این موضوع، استفاده ترکیبی از نانوالیاف سلولزی (NFC) و نانوالیاف شیشه (GNF) بهمنظور بهبود خواص مقاومتی اتصالات در سازههای چوبی سنتی توصیه میشود.
بهبود عملکرد چسب پلی وینیل استات بهمنظور افزایش استحکام و پایداری اتصالات چوبی وحید سخندان1*، حمیدرضا منصوری2، محمد دهمرده قلعه نو2، محمد شمسیان2 1نویسنده مسئول،دانشجوی دکتری، گروه صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه زابل، زابل، ایران 2دانشیار، گروه صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه زابل، زابل، ایران کلیدواژهها: نانوالیاف سلولزی، پلی وینیل استات (PVAc)، نانوالیاف شیشه، خواص مکانیکی، کُهنگی تسریعشده.
Improving the performance of polyvinyl acetate adhesive in order to increase the strength and stability of tongue and groove joints in traditional beech wood structures
نویسندگان [English]
Vahid Sokhandan1؛ Hamidreza Mansouri2؛ Mohammad Dahmardeh Ghaleno3؛ Mohammad Shamsian4
1no
2Associate professor and engineer of wood and paper industry of Zabol University, Iran
3University of Zabol
4Department of Wood and Paper Industry, University of Zabol, Zabol
چکیده [English]
Abstract Background and Objectives: Historical wooden constructions clearly depict the identity, architecture, culture and lifestyle of the people of a period of history and are available to future generations as precious treasures. Therefore, the disconnection of the joints of historical wooden constructions is a big problem to preserve these valuable works in the long term. This research was carried out with the aim of improving and strengthening polyvinyl acetate (PVAc) adhesive using using nanocellulose fibers (NFC) and glass nanofibers (GNF) to improve the joints of the tongue and groove in the traditional beech wood constructions. Materials and methods: In this research, in order to study the effects of reinforcements on the properties of PVAc adhesive, NFC and GNF were investigated at three different levels including 0, 3, and 6% based on the dry weight of the adhesive (9 treatments; each treatment with 3 repetitions). The connection of the palate and the tongue using polyvinyl acetate glue without NFC and GNF were considered as control samples. After preparing the samples, quantitative and qualitative tests including tensile strength, bending strength (modulus of rupture and modulus of elasticity), accelerated aging test, FTIR spectroscopy and evaluation of the samples using electron microscope scanning (SEM) was done. Results: According to the results, there was a significant difference between the studied treatments in terms of tensile strength and modulus of rupture and modulus of elasticity (P<0.05). Among the examined treatments, the highest amount of tensile strength (13.9 MPa), modulus of rupture (130.5 MPa) and modulus of elasticity (11785.36 MPa) were observed in PVAc treatment modified with 3% CNF and 3% GNF. In addition, the results showed a significant difference between the treatments in terms of accelerated aging rate (P<0.05). The lowest rate of accelerated aging (4.0) was observed in PVAc treatment modified with 3% NFC and 3% GNF. FTIR spectroscopy showed that when CNFs are inserted into the PVAc polymer matrix, hydrogen bonds are formed between the hydroxyl groups (OH) of polymer chains and the hydroxyl groups of nanocellulose, which causes the formation of coherent three-dimensional networks. Also, according to the observations from scanning electron microscope (SEM), it was found that CNFs and GNFs were relatively well dispersed in the PVAc polymer matrix. Conclusion: This study showed that by adding 3% NFC and 3% GNF to PVAc adhesive, the mechanical properties of joints in beech wood structures increase. Considering this issue, it is recommended to use a combination of cellulose nanofibers (NFC) and glass nanofibers (GNF) in order to improve the resistance properties of joints in traditional wooden structures. Keywords: Cellulose nanofibers (CNF), Polyvinyl acetate (PVAc), Glass nanofibers (GNF), Mechanical properties, Accelerated aging. Improving the performance of polyvinyl acetate adhesive in order to increase the strength and stability of wooden joints Vahid Sokhdan1*, Hamid Reza Mansouri2, Mohammad Dahmardeh Ghaleno2, Mohammad Shamsian2 1*-Corresponding Author, Ph.D. Student in Wood and Paper Industry, Department of Wood and Paper Industry, University of Zabol, Zabol, Iran, Email: vahidsokhandan @yahoo.com 2- Associate Professor, Department of Wood and Paper Industry, University of Zabol, Zabol, Iran,