| تعداد نشریات | 284 |
| تعداد نشریات سازمان | 82 |
| تعداد شماره‌ها | 3,049 |
| تعداد مقالات | 34,082 |
| تعداد مشاهده مقاله | 46,533,456 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 77,581,701 |
خواص مکانیکی چوب نخل خرما؛ رفتار برخی ویژگیها بعد از عملیات اصلاح حرارتی | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقاله 3، دوره 40، شماره 3 - شماره پیاپی 92، مهر 1404، صفحه 225-244 | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2025.368376.1796 | ||
| نویسندگان | ||
| مصطفی ملکی گلندوز* 1؛ علی بیات کشکولی2؛ هادی غلامیان3؛ محمود رضا حسینی طباطبایی4؛ سعید رضا فرخ پیام5 | ||
| 1دانش‌آموخته دکتری، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران | ||
| 2استاد، صنایع چوب ،گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه زابل،زابل، ایران | ||
| 3دانشیار، گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
| 4دانشیار ، گروه عمران دانشکدة فنی و مهندسی، دانشگاه زابل، زابل، ایران | ||
| 5دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدة منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: نخل خرما، یکی از منابع مهم مواد لیگنوسلولزی در ایران است. ساختار چوب نخل خرما از گیاهان تک‌لپه‌ای و بسیار متمایز از چوب درختان دولپهای است. این ماده اولیه نیاز به مطالعه داشت، ازاین‌رو با رویکرد اصلاح نخل خرما دوستدار محیط‌زیست و رفتار برخی ویژگی‌های مکانیکی برای کاربرد در صنعت چوب و مبلمان تحقیق انجام شد. مواد و روش‌ها: چهار نفر نخل خرما از استان سیستان و بلوچستان در شهر زابل تهیه شد. تنهها در امتداد تنه به چهار قسمت دو متری برای سبکی و سهولت جابجایی در کارگاه برش چوب دانشکده منابع طبیعی دانشگاه زابل قطع‌زنی شد. نمونههای آزمونی از موقعیتهای مختلف در امتداد مقاطع عرضی و در ارتفاعات مختلف درون تنه تهیه گردید. نمونههای مذکور برای آزمون مکانیکی و اصلاح حرارتی تهیه و آماده شد. برای تعیین خواص مکانیکی قبل از اصلاح، آزمونهای مقاومت کشش موازی بستههای آوندی، مقاومت کشش عمود بر بستههای آوندی، مقاومت برشی موازی بستههای آوندی و مقاومت فشار موازی بستههای آوندی انجام شد. نمونههای آزمونی برای تیمار حرارتی در محفظه حرارتی (آون) در 11 دمای متفاوت (120 تا°C ۲۱۰) با حفظ دمای ثابت به مدت 2 ساعت و زمان یکسان اصلاح شد. رفتار برخی ویژگیها ازجمله مقاومت خمشی، مدول الاستیسیته، زبری‌سنج و آزمون مقاومت به پیچ و میخ بعد و قبل از عملیات اصلاح حرارتی برای قابلیت در صنعت مبلمان آزمایش شد. تجزیه‌وتحلیل واریانس تیمار حرارتی در دماهای مختلف انجام شد. نتایج: نتایج نشان داد میانگین خواص مکانیکی قبل از اصلاح، آزمونهای مقاومت کششی موازی بستههای آوندی، مقاومت کششی عمود بر بستههای آوندی، مقاومت برشی موازی بستههای آوندی و مقاومت فشار بر موازی بستههای آوندی به ترتیب با میانگین 07/85، 31/1، 58/3 و 79/19 ﻛﻴﻠﻮﮔﺮم ﺑﺮ ﺳﺎﻧﺘﻲﻣﺘﺮﻣﺮﺑﻊ تعیین شد. در عملیات اصلاح، دود روشن و بوی بسیار معطر با رایحه خوشبو در آزمایشگاه پخش شد. این پدیده یکی از علائم تغییرات خواص نخل خرما بعد از اصلاح بود. همچنین رفتار برخی ویژگیها ازجمله مقاومت خمشی (MOR) نمونههای اصلاح‌نشده و اصلاح‌شده نخل خرما، به ترتیب با میانگین 109/39 و 719/70 ﻛﻴﻠﻮﮔﺮم ﺑﺮ ﺳﺎﻧﺘﻲﻣﺘﺮﻣﺮﺑﻊ ثبت شد. بالاترین عدد میانگین مدول الاستیسیته (MOE) به ترتیب برابر با 38/ 2356 و 57/2677 ﻛﻴﻠﻮﮔﺮم ﺑﺮ ﺳﺎﻧﺘﻲﻣﺘﺮﻣﺮﺑﻊ ﻣﺤﺎﺳﺒﻪ شد. فرایند اصلاح در دماهای مختلف نشان داد، در محدوده دمایی oC160 افزایش MOR و افزایش MOE رخ داده است. ولی با افزایش دمای تیمار حرارتی در نمونههای بعدی مقدار MOR و MOE کاهش نشان داد. در تیمار oC210 نمونهها تقریباً حالت سوختگی سطحی داشت. همچنین آزمون مقاومت به پیچ نسبت به میخ بعد از اصلاح افزایش مقاومت نشان داد. نتایج آزمون زبری‌سنج بعد از اصلاح، در محدوده دمایی oC150 و 160 شاهد میزان تغییرات سطوح کم و نرمی ایجاد کرده بود. نتیجه‌گیری: با اشاره به این تحقیق سرآغاز ورود به ایجاد دانش اساسی برای اصلاح حرارتی چوب نخل خرما است. به‌طورکلی، راه‌های امیدوارکننده‌ای برای تطبیق ویژگی‌های این ماده لیگنوسلولزی برای مطابقت با کاربردهای مختلف و درعین‌حال حفظ طبیعت تجدیدپذیر و سازگار با محیط‌زیست آن ارائه می‌دهد. استقبال از این پیشرفتها ممکن است راه را برای توسعه این مواد نوآورانه و پایدار در سالهای آینده در صنعت چوب، مبلمان و پوششهای داخلی منزل هموار نماید. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| اصلاح حرارتی؛ چوب نخل خرما؛ خصوصیات مکانیکی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Mechanical properties of date palm wood; behavior of some characteristics after thermal modification treatment | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mostafa Maleki golandouz1؛ ali Bayatkashkoli2؛ Hadi Gholamiyan3؛ Mahmoud Reza Hosseini Tabatabaei4؛ Saeed Reza farrokhpayam5 | ||
| 1Ph. D Wood and Paper Science and Technology Group, Faculty of Natural Resources, University of Zabol, Zabol, I.R. Iran | ||
| 2Prof Wood and Paper Science and Technology Group, Faculty of Natural Resources, University of Zabol, Zabol, I.R. Iran. | ||
| 3Associate Professor, Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Tehran, Iran | ||
| 4Associate Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Technology and Engineering, University of Zabol, Zabol, Iran | ||
| 5Associate Professor, Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, University of Zabol, Zabol, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and Objective: Date palm is one of the important sources of lignocellulosic materials in southern region of Iran. The structure of date palm wood is a monocot yledonous plant and is very different from the wood of dicot yledonous trees. ،Therefore, an environmentally friendly approach to date palm wood modification and the behavior of some mechanical properties for use in the wood and furniture industry was investigated. Materials and Methods: Four date palms branches were collected from Zabol city, Sistan and Baluchestan province. The trunks were cut into four two-meter sections along the length for lightness and ease of transportation in the wood cutting workshop of the Faculty of Natural Resources, Zabol University. Test samples were prepared from different positions along the cross sections and at different heights of the trunk. The aforementioned samples were prepared for mechanical testing and thermal modification. To determine the mechanical properties before modification, tests of tensile strength parallel to the vascular bundles, tensile strength perpendicular to the vascular bundles, shear strength parallel to the vascular bundles, and compressive strength parallel to the vascular bundles were performed. The test specimens were modified for heat treatment in a heat chamber (oven) at 11 different temperatures (120 to 210°C) by maintaining a constant temperature for 2 hours. The some properties including flexural strength, modulus of elasticity, roughness meter, and resistance to screws and nails were tested before and after the thermal modification operation for the suitability in the furniture industry. Analysis of variance of heat treatment was performed at different temperatures. Results: The results showed that the average mechanical properties before modification, tensile strength tests parallel to vascular bundles, tensile strength perpendicular to vascular bundles, shear strength parallel to vascular bundles, and compressive strength parallel to vascular bundles were determined with an average of 85.07, 1.31, 3.58, and 19.79 kg/cm2, respectively. During the modification operation, light smoke and a very fragrant odor with a pleasant aroma were emitted in the laboratory. This phenomenon was one of the signs of changes in the properties of date palm wood after modification. Also, the behavior of some properties, including the bending strength (MOR) of unmodified and modified date palm samples, was recorded with an average of 39.109 and 70.719 kg/cm2, respectively. The highest average modulus of elasticity (MOE) was calculated to be 2356.38 and 2677.57 kg/cm2, respectively. The modification process at different temperatures showed that in the temperature range of 160 oC, an increase in MOR and an increase in MOE occurred. However, with increasing heat treatment temperature in subsequent samples, the MOR and MOE values decreased. In the 210 oC treatment, the samples had almost a superficial burn state. Also, the screw resistance test showed an increase in resistance compared to the nail after modification. The results of the roughness test after modification, in the temperature range of 150 and 160 oC, witnessed a low level of surface changes and smoothness. Conclusion: . This research, can be the beginning of entering into creating basic knowledge for thermal modification of date palm wood. Overall, it offers promising ways to tailor the properties of this lignocellulosic material to suit different applications while maintaining its renewable and environmentally friendly nature. Embracing these advances may pave the way for the development of these innovative and sustainable materials in the wood, furniture, and home interior industries in the coming years. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| thermal modification, date palm texture, mechanical properties | ||
| مراجع | ||
|
-Adel, A., El-Shafei, A., Ibrahim, A. & Al-Shemy, M., 2018. Extraction of oxidized nanocellulose from date palm (Phoenix Dactylifera L.) sheath fibers: Influence of CI and CII polymorphs on the properties of chitosan/bionanocomposite films. Industrial Crops and Products, 124, 155-165. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.07.073
-Ali, M., Abdullah, U.H., Ashaari, Z., Hamid, N.H. & Hua, L.S., 2021. Hydrothermal modification of wood: A Review. Polymers, 13(16), 2612. https://doi.org/10.3390/polym13162612
-Amirou, S., Zerizer, A. and Pizzi, A., 2014. Investigation of Chemical, Physical and Mechanical Properties of Algerian Date Palm Wood. Materials Testing Volume 56 Issue 3. Published/Copyright: October 1. https://doi.org/10.3139/120.110548
-Alawar, A., Hamed, A.M. & AlKaabi, K., 2009. Characterization of treated date palm tree fiber as composite reinforcement. Composites Part B: Engineering, 40(7), 601-606. https://doi.org/ 10.1016/j.compositesb.2009.04.018
-Awad, S., Zhou, Y., Katsou, E., Li, Y. & Fan, M., 2021. A critical review on date palm tree (Phoenix Dactylifera L.) fibres and their uses in bio-composites. Waste and Biomass Valorization, 12(6), 2853-2887. https://doi.org/10.1007/s12649-020-01105-2
-Corleto, R. Gaff, M. Niemz,P. Sethy, A, K.Todaro, L. Ditommaso,G. Razaei, F. Sikora,A. Kaplan,L. Das, S. Kamboj,G. Gasparík,M. Kacík, F. Jan, M. 2 0 2 0.Effect of thermal modification on properties and milling behaviour of African padauk (Pterocarpus soyauxii Taub.) wood. j mater res technol. 9(xx):9315–9327. https://doi.org/10.1016/j.jmrt. 2020.06.018
-Esteves, B.M. & Pereira, HM., 2009. Wood modification by heat treatment: A review. Bioresources. 4(1):370-404. https://doi.org/10. 15376/biores.4.1.370-404
-Fathi, L., Bahmani, M., Saadat Nia, M.A., Poursertip, L. & Laden. 2017. A study on the biometric and mechanical structure of palm tree vascular groups (Case study: Ahvaz city). Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 8 (1), 109-118.
-Fruehwald-Koenig, K. & Heister, L., 2024. Macro- and micromechanical behavior of oil palm wood (Elaeis guineensis Jacq.): tensile, compression and bending properties. European Journal of Wood and Wood Products 82:1879–1899. https://doi.org/10.1007/ s00107-024-02131-w
-Gaff, M., Kačík, F. and Gašparík, M., 2019. Impact of thermal modification on the chemical changes and impact bending strength of European oak and Norway spruce wood. Composite Structures. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2019.02.091
-Gibson, LJ., 2012. The hierarchical structure and mechanics of plant materials. J R Soc Interface 9:2749–766. https://doi.org/10.1098/rsif.2012.0341
-Gholamiyan, H., 2020. The possibility of designing and constructing standard tables and chairs with palm trunk. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, Vol. 10, No. 4, Winter. In Persian.
-Gholamiyan, H., Gholampoor, B. & Rezvani, M.H., 2021.Identifying the effect of plasma treatment on the palm texture with application attitude in the furniture industry. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, Vol. 12, No. 1, Spring. In Persian
-Gonzalez, OM. & Nguyen, KA., 2016. Cocowood fibrovascular tissue system - another wonder of plant evolution. Front Plant Sci 7:1141. https://doi.org/ 10.3389/fpls.2016.01141
-Hajhassani, R, Mohebbi, B., Najafi, S.K. and Navi, P., 2017.Evaluation of physical and mechanical properties of wood modified by steam-thermal process. Iranian Quarterly Journal of Wood and Paper Science Research. Volume 32, Issue 1, Page 12-1
-Hasanagic, R., Mujanic, S., Alibasic, N., Suljadzic, A., Koricic, H., Fathi, L. & BahmanI, M., 2024. Analysis of the Hygroscopicity of Thermally Modified Wood: Alterations, Characterizations, and Implications for Enhanced Performance. In: Ademovic, N., Aksamija, Z., Karabegovic, A. (eds) Advanced Technologies, Systems, and Applications IX. IAT 2024. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 1143. Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-031-71694-2_46
-Hoelz, K., Dorner, PT. & Hohlweg, J., 2022. Influence of thread parameters on the withdrawal capacity of wood screws to optimize the thread geometry. Eur. J. Wood Prod. 80, 529–540. https://doi.org/10. 1007/s00107-022-01792-9
-Harati-Moghadam, Z., Mansouri, H.R. and Kazemi Najafi, S., 2019. Production of phenol-urea-formaldehyde resin (PUF) and investigation of its resistive properties in particleboard. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 9 (4): 609-619
-He, Zh., Wang, Zh., Qu, L., Qian, J. & Yi, S., 2019.Modeling and simulation of heat-mass transfer and its application in wood thermal modification. Results in Physics,Volume 13, 102213. https://doi.org/10.1016/j.rinp.2019.102213
-Hill, C., Altgen, M. & Rautkari, L., 2021. Thermal modification of wood—A review: Chemical changes and hygroscopicity. Journal of Materials Science, 1-34. https://doi.org/10.1007/s10853-020-05722-z
-Hosseinkhani, H., 2015. Production of gypsum board reinforced with palm pruning fiber (Phoenix dactylifera). Scientific-Research Quarterly of Iranian Wood and Paper Sciences Research, - 1 (30): 60-71. In Persian.
-Jahan Latibari, L., hosenzadeh, A., Nourbakhsh, A., Kargarfard, A., and Golbabaei, f., 1996. Investigation of the characteristics of particle board made from palm waste. Iranian Wood and Paper Science Research. 148 (1): 110-50. In Persian
-ISO 13061-2., 2014. Physical and mechanical properties of wood - Test methods for small clear wood samples - Part 2: Determination of density for physical and mechanical tests. International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland; 2014. https://doi.org/10.3403/ 30497458u
-Kaclkova, D., Kubovsky, I., Ulbrikova, N. & Kaclk, F., 2020. The Impact of Thermal Treatment on Structural Changes of Teak and Iroko Wood Lignins. Applied Sciences, 10(14), 5021. https://doi.org/10.3390/app10145021
-Kamboj, G. Gasparík, M. Gaff, M. Kacík, F. Sethy, A. K. Corleto, R. Macku, J. 2020. Surface quality and cutting power requirement after edge milling of thermally modified meranti (Shorea spp.) wood. Journal of Building Engineering, 101213 https://doi.org/10.1016/j.jobe.2020.101213
-Koelli, N., 2016. Density and Moisture Distribution in Oil Palm Trunks from Peninsular Malaysia. BSc-Thesis, University of Hamburg
-Lim, S. & Fujii, T., 1997. A note on the structure of oil palm trunk by scanning electron microscopy. J Trop for Prod 3:105–109
-Maleki-Galandouz, M., Bayat-Kashkouli, A., FarrokhPayam, S.R., Hosseini Tabatabai, M.R. & Gholamian, H., 2023. The effect of heat treatment on the physical, chemical and anatomical characteristics of date palm wood. Journal of wood and paper industries of Iran. Volume 14, Number 2, Fall 1402, Page 1-111. In Persian. 10.22034/ijwp.2023.1996125.1603
-Mohebby, B., Sharifnia-Dizboni, H. and Kazemi- Najafi, S., 2009. Combined hydro-thermo- mechanical modification (CHTM) as an innovation in mechanical wood modification. In: Proceeding of 4th European Conference on Wood Modification (ECWM4). 27-29th April, Stockholm, Sweden, pp. 353-360. https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2011.03.011
-Ruggeberg, M.R., Speck, T., Paris, O., Lapierre, C., Pollet, B., Koch, G. and Burgert, I., 2008. Stiffness gradients in vascular bundles of the palm Washingtonia robusta, Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 275, 2221–2229. https://doi.org/10.1098/rspb.2008.0531
-Saadtnia, M.A., Sattari, N., Roohnia, M. and Bahmani, M., 2018. Acoustically quality evaluation of date palm samples from the pith to the bark. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 9 (1): 65-74. (In Persian).
-Strekalkin, A., Lukina, A., Lisyatnikov, M. & Martinov, V., 2024. Studies of Screw Behavior in Modified Wood. In: Vatin, N., Roshchina, S., Serdjuks, D. (eds) Proceedings of MPCPE 2022. MPCPE 2022. Lecture Notes in Civil Engineering, vol 335. Springer, Cham. https://doi.org/10. 1007/978-3-031-30570-2_19
-Sikora, A., Kaclk, F., Gaff, M., Vondrová, V., Bubeníková, T. and Kubovsky, I., 2018. Impact of thermal modification on color and chemical changes of spruce and oak wood. Journal of Wood Science, 64(4), 406-416. https://doi.org/10.1007/s10086-018-1721-0
-Srivaro, S., Rattanarat, J., Noothong, P., 2018b. Comparison of the anatomical characteristics and physical and mechanical properties of oil palm and bamboo trunks. J Wood Sci 64:186–192. https://doi.org/10.1007/s10086-017-1687-3
-Sydor, M., 2019. Geometry of wood screws: a patent review. Eur J Wood Prod 77(1):93–103. https://doi.org/10.1007/s00107-018-1362-4
-Tomlinson, PB., 1990. The structural biology of palms. Oxford University Press, Oxford.
-Wu, J., Wang, X. & Fei, B., 2021. The mechanical properties and thermal conductivity of bamboo with freeze–thaw treatment. J Wood Sci 67, 66.
-Wang, X., Cheng, D. & Huang, X., 2020. Effect of high-temperature saturated steam treatment on the physical, chemical, and mechanical properties of moso bamboo. J Wood Sci 66, 52. https://doi.org/10.1186/s10086-020-01899-8
-Yan, J., Zhang, L. & Li, X., 2022. Effect of temperature on color changes and mechanical properties of poplar/bismuth oxide wood alloy during warm-press forming. J Wood Sci 68, 25. https://doi.org/10.1186/s10086-022-02032-7
-Zhang, J., Koubaa, A., Xing, D., Liu, W., Wang, Q., Wang, X. M. & Wang, H., 2020. Improving lignocellulose thermal stability by chemical modification with boric acid for incorporating into polyamide. Materials and Design 191,108589. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108589
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 118 |
||