| تعداد نشریات | 287 |
| تعداد نشریات سازمان | 85 |
| تعداد شمارهها | 3,159 |
| تعداد مقالات | 35,108 |
| تعداد مشاهده مقاله | 50,526,971 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 90,476,649 |
تأثیر استفاده از پودر تایر بازیافتی بهعنوان فیلر رزین فنل فرمآلدهید بر خواص فیزیکی و مکانیکی LVL صنوبر تبریزی (Populous nigra) | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقاله 5، دوره 41، شماره 1 - شماره پیاپی 94، فروردین 1405، صفحه 32-45 اصل مقاله (680.17 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2025.370941.1816 | ||
| نویسندگان | ||
| حسین بابایی شاهوردی1؛ فرشید فرجی2؛ لعیا جمالی راد3؛ سید مجید ذبیح زاده4 | ||
| 1دانش آموخته کارشناسی ارشد فرآوردههای چندسازه چوب، دانشگاه گنبد کاووس، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی،گنبد، ایران | ||
| 2استادیار گروه صنایع چوب و کاغذ دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گنبد،گنبد، ایران | ||
| 3دانشیار گروه مهندسی و تکنولوژی چوب، دانشکده مهندسی چوب و کاغذ، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، ایران | ||
| 4دانشیار گروه صنایع چوب و کاغذ دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران. | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: استفاده از الوار لایهای Laminated Veneer Lumber (LVL) بهعنوان یکی از فراوردههای نوین چوبی، امکان بهرهبرداری از گونههای سریعالرشد مانند Populous nigra را فراهم کرده و نقش مهمی در کاهش فشار بر جنگلهای طبیعی دارد. باوجود مزایای متعدد، محدودیت اصلی LVL، حساسیت آن به تغییرات رطوبتی و کاهش نسبی دوام در شرایط محیطی است. در سالهای اخیر توجه ویژهای به افزودنیهای نوین برای بهبود خواص این محصول شده است. در همین راستا، پودر تایر ضایعاتی به دلیل ماهیت هیدروفوبیک و ساختار پلیمری خود بهعنوان فیلری جایگزین برای مواد سنتی مانند آرد گندم پیشنهاد گردیده است. این مطالعه باهدف بررسی اثر اندازه ذرات (۴۰، ۶۰ و ۸۰ مش) و درصد مصرف پودر تایر ضایعاتی (۱۰، ۲۰ و ۳۰ درصد) بر خواص مکانیکی و فیزیکی LVL صنوبر تبریزی انجام شد. مواد و روش: برای انجام این پژوهش، دو اصله درخت صنوبر تبریزی (Populous nigra) دوازدهساله برداشت و پس از پوستکنی و لایهبرداری، لایههایی به ضخامت ۲/۲ میلیمتر تهیه شد. لایهها تا رسیدن به رطوبت حدود ۵ درصد در خشککن هوایی نگهداری گردید. بهمنظور آمادهسازی چسب، رزین فنول فرمآلدهید محلول در متانول بدون افزودنی انتخاب شد و پودر تایر ضایعاتی حاصل از بازیافت تایرهای فرسوده در کارخانه به سه اندازه ذرات (۴۰، ۶۰ و ۸۰ مش) آسیاب و جداسازی گردید. این پودر به نسبتهای ۱۰، ۲۰ و ۳۰ درصد بر اساس وزن خشک رزین به مخلوط چسب افزوده شد. نمونههای شاهد با استفاده از رزین حاوی ۲۰ درصد آرد گندم بهعنوان فیلر تهیه گردید. درمجموع ۲۷ پنل آزمایشی (۹ تیمار در سه تکرار) و سه پنل شاهد ساخته شد. فرایند پرس در دمای ۱۸۰ درجه سانتیگراد، فشار ۳۰ کیلوگرم بر سانتیمتر مربع و زمان ۸ دقیقه انجام شد. برای سنجش مقاومت خمشی و مدولالاستیسیته طبق استاندارد EN 310، واکشیدگی ضخامت و جذب آب طبق EN 317 و مقاومت نگهداری پیچ و میخ طبق ASTM D 1037 استفاده شد. طرح آماری مورد استفاده کاملاً تصادفی بود و تجزیه واریانس برای دادهها انجام شد. تفاوت میانگینها با آزمون چند دامنهای توکی در سطح ۹۵ و ۹۹ درصد بررسی گردید. نتایج: نتایج نشان داد که حضور پودر تایر ضایعاتی تأثیر معناداری بر خواص فیزیکی و مکانیکی LVL صنوبر تبریزی دارد. مقاومت خمشی در تمامی تیمارهای حاوی پودر تایر نسبت به نمونه شاهد کاهش یافت، اما تفاوت آن در سطوح ۲۰ و ۳۰ درصد مصرف پود تایر نسبت به ۱۰ درصد کمتر بود. مدولالاستیسیته نیز روند مشابهی داشت، تیمارهای با ذرات ریزتر (۶۰ و ۸۰ مش) عملکرد بهتری نسبت به ذرات درشتتر (۴۰ مش) داشتند. در مورد مقاومت نگهداری پیچ و میخ، اثر متقابل دو عامل اصلی مشخص شد، بهطوریکه بهترین نتایج در ترکیب ۲۰ درصد مصرف پودر تایر و مش ۸۰ مشاهده گردید، درحالیکه ضعیفترین نتایج مربوط به ۱۰ درصد مصرف پودر تایر و ذرات ۴۰ بود. در بخش خواص فیزیکی، یافتهها حکایت از آن داشت که افزودن پودر تایر توانست میزان جذب آب و واکشیدگی ضخامت را به شکل محسوسی کاهش دهد. تیمارهای با ۳۰ درصد مصرف پودر تایر و مش ۸۰ کمترین جذب آب را داشتند و تیمارهای ۲۰ درصد مصرف پودر تایر و ذرات با مش 60 و 80 کاهش چشمگیری در واکشیدگی ضخامت نشان دادند. بهطورکلی، دادهها نشان دادند که ذرات ریزتر و درصد مصرف بالاتر میتوانند ثبات ابعادی و مقاومت رطوبتی LVL را بهطور مؤثر بهبود دهند. نتیجهگیری: براساس یافتهها، استفاده از پودر تایر ضایعاتی در رزین فنول فرمآلدهید میتواند بهعنوان رویکردی پایدار در تولید LVL صنوبر تبریزی مطرح شود. اگرچه خواص مکانیکی نمانند مقاومت خمشی اندکی کاهش یافت، اما مدولالاستیسیته و مقاومت اتصالات در شرایط بهینه حفظ شدند. از سوی دیگر، بهبود خواص فیزیکی مانند کاهش جذب آب و واکشیدگی ضخامت احتمالاً نتیجه تعامل مثبت بین پودر تایر و ماهیت آبگریز چسب فنول فرمآلدهید است؛ بنابراین، کاربرد پودر تایر در فرمولاسیون چسب میتواند ضمن کمک به بازیافت ضایعات تایر، رویکردی مؤثر برای بهبود پایداری و توسعه اقتصاد چرخشی در صنعت چوب مهندسیشده باشد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| پودرتایرضایعاتی؛ فرآوردههای چوبی؛ چسب فنول فرم آلدهید؛ الوار لایهای | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Effect of using waste tire powder as a filler of alcohol soluble PF resin on physical and mechanical properties of Populous nigra LVL | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Hossein Babayi shahverdi1؛ ّFarshid Faraji2؛ Laya Jamali Rad3؛ SeyyedMajid Zabihzadeh4 | ||
| 1M.Sc. Student, Department of Wood and Paper Science and Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Gonbad Kavous University, Gonbad, I.R. Iran | ||
| 2Assistant Professor, Department of Wood and Paper Science and Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Gonbad Kavous University, Gonbad, I.R. Iran | ||
| 3Associate Professor, Department of Wood Engineering and Technology, University of Agricultural Sciences and Natural Resources,Gorgan, Iran | ||
| 4Associate Professor, Department of Wood and Paper Science and Engineering, Faculty of Natural Resources, University of sari, sari, I.R. Iran. | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and Objective: Laminated Veneer Lumber (LVL) is one of the most important engineered wood products, offering efficient utilization of fast-growing species such as poplar. Despite its advantages, LVL suffers from dimensional instability and limited durability under moisture exposure, which restricts its wider applications. In recent years, various fillers have been added to phenol-formaldehyde (PF) resins to enhance physical and mechanical properties of LVL. Waste tire powder, owing to its hydrophobic and polymeric nature, has emerged as a promising alternative to traditional fillers such as wheat flour. Recycling waste tires not only contributes to sustainable waste management but also offers a low-cost resource for wood composites. This study aimed to investigate the effect of particle size (40, 60, 80 mesh) and content (10, 20, 30%) of waste tire powder on the mechanical and physical properties of poplar LVL. Materials and Methods: Two 12-year-old poplar (Populous nigra) trees were harvested and peeled into 2.2 mm veneers, which were conditioned to about 5% moisture content. Phenol-formaldehyde resin dissolved in methanol without additives was used as the adhesive. Waste tire powder obtained from a recycling plant was sieved into three particle sizes (40, 60, 80 mesh). It was incorporated into the PF resin at 10, 20, and 30% based on the dry weight of resin. For comparison, control samples were prepared using 20% wheat flour as filler. In total, 27 experimental LVL panels (9 treatments × 3 replications) plus 3 control panels were produced. The panels were hot-pressed at 180°C under a pressure of 30 kg/cm² for 8 minutes. Mechanical properties including modulus of rupture (MOR) and modulus of elasticity (MOE) were evaluated according to EN 310, screw and nail withdrawal resistance according to ASTM D 1037, and physical properties including water absorption and thickness swelling (24 h immersion) according to EN 317. A completely randomized design was applied, and data were analyzed using analysis of variance (ANOVA). Multiple comparisons of means were performed using Turkey’s test at 95% and 99% confidence levels. Results: The results indicated that both particle size and content of waste tire powder significantly affected the physical and mechanical performance of poplar LVL. MOR decreased in all treatments compared with the control; however, the reduction was less pronounced at 20% and 30% content, which showed no significant difference from each other. MOE followed a similar trend, with finer particles (60 and 80 mesh) outperforming coarser particles (40 mesh). Screw and nail withdrawal resistance were highly influenced by the interaction of both factors. The combination of 20% tire powder with 80-mesh particles resulted in the highest screw holding strength (an improvement over the control), while the weakest performance was observed at 10% content and 40 mesh. Regarding physical properties, waste tire powder showed a remarkable positive effect. Treatments with higher contents and finer particles exhibited significant reductions in water absorption and thickness swelling compared with the control. Specifically, panels with 30% and 80 mesh achieved the lowest water absorption, while 20% with 60 mesh provided the best dimensional stability with over 40% reduction in thickness swelling. These findings suggest that finer tire particles at moderate-to-high contents enhance resin distribution, reduce voids, and improve interfacial bonding, thereby increasing resistance to moisture. Conclusion: Based on the findings, the use of waste tire powder in phenol formaldehyde resin can be proposed as a sustainable approach in the production of Populous nigra LVL. Although mechanical properties such as flexural strength were slightly reduced, the modulus of elasticity and joint strength were maintained under optimal conditions. On the other hand, the improvement of physical properties such as reduced water absorption and thickness swelling is likely the result of the positive interaction between tire powder and the hydrophobic nature of phenol formaldehyde adhesive. Therefore, the use of tire powder in adhesive formulation can be an effective approach to improve sustainability and develop a circular economy in the engineered wood industry, while contributing to the recycling of waste tires. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Waste tire powder, wood products, phenol formaldehyde adhesive, laminated lumber | ||
| مراجع | ||
|
-Barzali, S., Jamalirad, L., Faraji, F. & Hajazi, S., 2015. Using cellulose nanofiber as filler of urea formaldehyde resin in plywood manufacture. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 6(2), 227-237. https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.20089066.1394. 6.2.4.5
-Čabalová, I., Krilek, J., Bubeníková, T., Ružiak, I., Nemec, M., Lee, S.H., ... & Giudice, V.L., 2025. Utilization of waste tire and rubber from automobiles in the manufacturing of particleboards and evaluation of its properties. European Journal of Wood and Wood Products, 83(2), 67. DOI: https://doi.org /10.1007/s00107-025-02215-1
-Chernega, V., 2024. The use of worn tires from the aspects of economic and environmental use. Sucasnì Tehnologìï Mašinobuduvannì Ta Transportì(23), 276–281. https://doi.org/10.36910/automash.v2i23. 1549
-Fayzullin, I., Gorbachev, A., Volfson, S., Serikbayev, Y., Nakyp, A. & Akylbekov, N., 2024. Composite material based on polypropylene and modified natural fillers. Polymers, 16(12), 1703. doi: 10.3390/ polym16121703
-Jahan Latibari, A., 2007. Science and Technology of Lignocellulosic Materials Adhesion, Islamic Azad University, Karaj Branch, Chapters 1 to 10, 336 pp. (In Persian)
-Jahan Latibari, A., Arab Tabar Firuzjaei, H., Golbabaei, F., Kargarfard, A., Nourbakhsh, A. and Fakhrian Roghani, A., 1990. Investigation of the production of LB and LVL laminated wood and determination of their functional properties. Iranian Wood and Paper Science Research, -(12), 1-38. (In Persian) SID. https://sid.ir/paper/109584/fa
-Jia, D., Liu, Z., Wang, X. & Zhu, L., 2010. Preparation method for thermoset resin/waste rubber powder/waste tire fiber composite material.
-Katila, P., & Katila, M. 2011. New paradigm for saving the world’s forests Silva Fennica, 45(4). https://doi.org/10.14214/sf.448
-Li, L., Sun, X. & Jiang, W., 2020. Water resistance of phenol-formaldehyde resin and its application in wood adhesives. Journal of Applied Polymer Science. https://doi.org/10.3390/polym12122805
-Liu, J., Li, Y., Mo, H., Xie, E., Fang, J. & Gan, W., 2022. Current utilization of waste biomass as filler for wood adhesives: A review. Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 115, 48-6. https://doi.org/10. 1016/j.jiec.2022.08.016
-Luqian, K. 2012. Study on recycling and utilization of waste 0tires for resource saving. Recyclable Resources and Circular Economy.
-Mangla, S., Sharma, S., Rajoria, Y.K. & Chikara, D., 2024. Modelling the combined impact of population density and its precursor on forest resources. International Journal of Global Warming, 32(4), 399–417. https://doi.org/10.1504/ijgw.2024.137164
-Manickaraj, K., Thirumalaisamy, R., Palanisamy, S., Ayrilmis, N., Massoud, E.E.S., Palaniappan, M. & Sankar, S.L., 2025. Value‐added utilization of agricultural wastes in biocomposite production: Characteristics and applications. Annals of the New York Academy of Sciences. doi: 10.1111/nyas.15368
-Mapulanga, A.M. & Naito, H., 2018. Does A Higher Population Growth Cause Deforestation: A Study of Malawi's Rapid Deforestation (No. 2018-005). Faculty of Humanities and Social Sciences, University of Tsukuba.
-Özkaya, K., Dizel, T. & Imirzi, H.Ö., 2021. Study of effect of waste tire rubber which is a recycling material in production of laminated veneer lumber (LVL) boards. Progress in Rubber, Plastics and Recycling Technology, 37(4), 412-421 https://doi. org/10.1177/14777606211019408
-Rajasugunasekar, D., Devi, K.B., Singh, A., Selvam, P. & Chandra, A., 2023. An Integrative Review for the Role of Forests in Combating Climate Change and Promoting Sustainable Development. International Journal of Enviornment and Climate Change. https://doi.org/10.9734/ijecc/2023/v13i113614
-Shao, D., Xu, M., Cai, L. & Shi, S.Q., 2016. Fabrication of wood-rubber composites using rubber compound as a bonding agent instead of adhesives. Materials,
9(6), 469. doi: 10.3390/ma906 0469
-Xu, M. & Li, J., 2012. Effect of adding rubber powder to poplar particles on composite properties. Bioresource Technology, 118, 56-60. DOI: 10.1016/ j.biortech.2012.02.041
-Xu, X., Tian, F. and Li, X., 2020. Regenerated waste tire powders as fillers for wood fiber composites, BioRes. 15(2), 3029-3040.
-Zhao, X., Zhang, Y., Li, Y., & Zhou, S., 2021. Improvement of mechanical properties of wood-based composites using phenol-formaldehyde resin. Journal of Adhesion Science and Technology.
-Zhang, J., Liu, H., Sablani, S.S. & Wu, Q., 2024. Recycling Functional Fillers from Waste Tires for Tailored Polystyrene Composites: Mechanical, Fire Retarding, Electromagnetic Field Shielding, and Acoustic Insulation Properties—A Short Review. Materials, 17(11), 2675. https://doi.org/ 10.3390/ma17112675 | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 84 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 11 |
||