| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شماره‌ها | 3,251 |
| تعداد مقالات | 35,917 |
| تعداد مشاهده مقاله | 54,569,543 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 93,692,421 |
بهبود عملکرد چسب پلی وینیل استات بهمنظور افزایش استحکام و پایداری اتصالات کام و زبانه در سازههای سنتیِ گرهچینی چوبِ راش | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقاله 5، دوره 40، شماره 1 - شماره پیاپی 90، فروردین 1404، صفحه 35-53 اصل مقاله (1.69 M) | ||
| نوع مقاله: تبدیل مکانیکی چوب و اتصالات چوبی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2025.366640.1778 | ||
| نویسندگان | ||
| وحید سخندان* 1؛ حمیدرضا منصوری2؛ محمد دهمرده قلعه نو3؛ محمد شمسیان3 | ||
| 1دانشجوی دکتری، گروه صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه زابل، زابل، ایران | ||
| 2دانشیار، گروه صنایع چوب و کاغذ دانشگاه زابل، ایران | ||
| 3دانشیار، گروه صنایع چوب و کاغذ، دانشگاه زابل، زابل، ایران | ||
| 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. ازاین‌رو، از همگسیختگی اتصالات سازههای چوبی تاریخی، مشکل بزرگی برای حفظ این آثار ارزشمند در مدت طولانی است. این پژوهش باهدف 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 تأثیرات 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 (مدول‌گسیختگی و مدول‌الاستیسیته)، آزمون کُهنگی تسریعشده و طیفسنجی FTIR انجام گرفت. نتایج: بر طبق نتایج، اختلاف معنیداری بین تیمارهای موردمطالعه ازنظر میزان مقاومت کششی و مقاومت به خمش (مدول‌گسیختگی و مدول‌الاستیسیته) وجود داشت (05/0>P). در بین تیمارهای موردمطالعه، بیشترین میزان مقاومت کششی (MPa 9/13)، مدول‌گسیختگی (MPa 5/130) و مدول‌الاستیسیته (MPa 36/11785) در تیمار PVAc اصلاحشده حاوی 3 درصد نانوالیاف سلولز و 3 درصد نانوالیاف شیشه مشاهده شد. علاوه بر این، نتایج به‌دست‌آمده تفاوت معنیداری بین تیمارهای موردمطالعه ازنظر 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. نتیجه‌گیری: 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. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| نانوالیاف سلولزی؛ پلی وینیل استات (PVAc)؛ نانوالیاف شیشه؛ خواص مکانیکی؛ کُهنگی تسریعشده | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| 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 Shamsian3 | ||
| 1Ph.D. Student in Wood and Paper Industry, Department of Wood and Paper Industry, University of Zabol, Zabol, Iran | ||
| 2Associate professor and engineer of wood and paper industry of Zabol University, Iran | ||
| 3Associate Professor, Department of Wood and Paper Industry, University of Zabol, Zabol, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| 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. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Cellulose nanofibers (CNF), Polyvinyl acetate (PVAc), Glass nanofibers (GNF), Mechanical properties, Accelerated aging | ||
| مراجع | ||
|
-Akhtari, M. and Arefkhani, M., 2010. Investigation effect of Weathering on Acetylated Beech Wood by FTIR Spectroscopy and Electron Microscopic. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 25(1): 48-61. DOI: 10.22092/ijwpr.2010.117265
-Andrady, A.L., Heikkilä, A.M., Pandey, K.K., Bruckman, L.S., White, C.C., Zhu, M. and Zhu, L., 2023. Effects of UV radiation on natural and synthetic materials. Photochem Photobiol Sci., 22(5): 1177-1202. DOI: 10.1007/s43630-023-00377-6
-Aniñon, M.J.C. and Garciano, L.E.O., 2024. Advances in Connection Techniques for Raw Bamboo Structures—A Review. Buildings, 14(4):1126. DOI: 10.3390/buildings14041126
-Ayadi, N., Lejeune, F., Charrier, F., Charrier, B. and Merlin, A., 2003. Color stability of heat-treated wood during artificial weathering. Holz als Roh-und Werkstoff, 61(3): 221-226.
-Bardak, T., Tankut, A.N., Tankut, N., Aydemir, D. and Sozen, E., 2017. The bending and tension strength of furniture joints bonded with polyvinyl acetate nanocomposites. Maderas. Ciencia y tecnología, 19(1): 51-62. DOI: 10.4067/S0718-221X2017005000005
-Chaabouni, O. and Boufi, S., 2017. Cellulose Nanofibrils/Polyvinyl Acetate Nanocomposite Adhesives with Improved Mechanical Properties. Carbohydrate Polymers, 156: 64-70. DOI: 10.1016/j.carbpol.2016.09.016
-Deng Q., Li J., Yang J., Li D., 2014. Optical and flexible α-chitin nanofibers reinforced poly(vinyl alcohol) (PVA) composite film: Fabrication and property. Compos. A Appl. Sci. Manuf., 67: 55-60. DOI: 10.1016/j.compositesa.2014.08.013
-Dirckx, O., Triboulot-Trouy, M. C., Merlin, A. and Deglise, X., 1992. Modifications de la couleur du bois d'Abies grandis exposé à la lumière solaire. In Annales des sciences forestières. EDP Sciences, 49(5): 425-447.
-Ehsani, A, H., Shirzadian Gilan, M., Ghafouri Sayad, A. and Shokrgozar Navi, A., 2012. Presentation and analysis of the appropriate method to increase the strength of adhesive joints in the case of the same volume of adhesive. Journal of Simulation and Analysis of Novel Technologies in Mechanical Engineering, 6(2): 19-24.
-Elmaghraby N.A., Omer A.M., Kenawy E.R., Gaber M., Ragab S. and Nemr A.E., 2023. Composite nanofiber formation using a mixture of cellulose acetate and activated carbon for oil spill treatment. Environmental Science and Pollution Research, 30(13): 38683-38699. DOI: 10.1007/s11356-022-24982-7
-Ghosh, S. C., Militz, H. and Mai, C. (2009). Natural weathering of Scots pine (Pinus sylvestris L.) boards modified with functionalised commercial silicone emulsions. BioResources, 4(2): 659-673.
-Gürsoy, S. and Ayrilmis, N. (2023). Effect of Lignin Modification of Recycled and Fresh Wood Fibers on Physical, Mechanical, and Thermal Properties of Fiberboard. Forests, 14(10):2007. DOI: 10.3390/f14102007
-Hasani Khorshidi, F. and Emadi, M., 2017. Studying effect of accelerated aging on adhesion resistance of half polyester and polyurethane transparent coatings applied on maple and pine species. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 32(2): 205-214. DOI: 10.22092/ijwpr.2017.109580
-Jatoi A.W., Kumar P., Kim I.S., Ni Q.Q. (2019). Sonication induced effective approach for coloration of compact polyacrylonitrile (PAN) nanofibers. Ultrason Sonochem, 51:399-405. DOI: 10.1016/j.msec.2020.110679.
-Jatoi A.W., Ogasawara H., Kim I.S., Ni Q-Q. (2020). Cellulose acetate/multi-wall carbon nanotube/Ag nanofiber composite for antibacterial applications. Mater Sci Eng C., 110:110679. DOI: 10.1016/j.ultsonch.2018.07.035.
-Jiang, W., Haapala, A., Tomppo, L., Pakarinen, T., Sirviö, J.A. and Liimatainen, H. (2018). Effect of Cellulose Nanofibrils on the Bond Strength of Polyvinyl Acetate and Starch Adhesives for Wood. BioResources, 13: 2283-2292. DOI: 10.15376/biores.13.2.2283-2292
-Kaboorani, A. and Riedl, B., 2011. Effects of adding nano-clay on performance of polyvinyl acetate (PVA) as a wood adhesive. Composites: Part A., 42: 1031-1039.
-Kaboorani, A., Riedl, B., Blanchet, P., Fellin, M., Hosseinaei, O. and Wang, S., 2012. Nanocrystalline cellulose (NCC): A renewable nano-material for polyvinyl acetate (PVA) adhesive. Europen Polymer Journal, 48: 1829-1837.
-Keshtegar, B. A., Madhoushi, M., Rashidi, A. and Mashkour, M., 2019. The influence of reinforcement of polyvinyl acetate adhesive (PVAc) with carbon nanofiber (CNF) on the bending moment capacity of the corner joint of the furniture. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 34(2): 242-254. DOI: 10.22092/ijwpr.2019.125633.1532
-Kamboj, G., Gaff, M., Smardzewski, J., and Haviarová, E., 2022. Effect of Cellulose Nanofiber and Cellulose Nanocrystals Reinforcement on the Strength and Stiffness of PVAc Bonded Joints. Composite Structures, 295(126): 2022295. DOI: 10.1016/j.compstruct.2022.115821
-Mittal, K.L., 2012. Adhesion Aspects of Polymeric Coatings, Springer Science and Business Media, USA, pp. 569-582.
-Lee, J.O., Kim, B.K., Ha, C.S. and Song, K.W., 1994. Rheological and mechanical properties of PP/PE binary and PP/PE/EPDM ternary blends. Polymer Korea, 18: 68-68.
-López-Suevos, F., Eyholzer, C., Bordeanu, N. and Richter, K., 2010. DMA Analysis and Wood Bonding of PVAc Latex Reinforced with Cellulose Nanofibrils. Cellulose, 17: 387-398. DOI: 10.1007/s10570-010-9396-8
-Madhooshi, M., Mehdinia, M. and Yousefi, H., 2017. Study of physical and mechanical properties of cellulosic and lignocellulosic nanofibers reinforced epoxy resin. Journal of Wood and Forest Science and Technology, 23(2): 295-273. DOI: 10.22069/jwfst.2017.11103.1580
-Moghaddasi Jahromi, Z., 2017. Importance and how to protect and maintain ancient monuments and historical buildings. Conference of Islamic and historical architecture and urban planning researches in Iran. Shiraz, Iran.
-Najafianashrafi, M., Moradpour, P., Jahan latibari, A. and Edalat, H., 2023. Adhesive Modification and Improvement of Properties of Polyvinyl Acetate Using Nano silica. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 38(2): 128-140. DOI: 10.22092/ijwpr.2023.361007.1743
-Örs, Y., Atar, M. and Özçifçi, A., 2000. Bonding Strength of Poly(vinyl acetate)-Based Adhesives in Some Wood Materials Treated with Impregnation. Journal of Applied Polymer Science, 76: 1472-1479.
-Qiao, L. and Easteal, A.J., 2001. Aspects of the Performance of PVAc Adhesives in Wood Joints. Pigment and Resin Technology, 30: 79-87.
-Roffael, E., 2006. Volatile Organic Compounds and Formaldehyde in Nature, Wood and Wood Based Panels. Holz als Roh-und Werkstoff, 64: 144-149. DOI: 10.1007/s00107-005-0061-0
-Salari, A., 2018. Modifying the characteristics of polyvinyl acetate resin (PVAc) using nanocellulose and polyvinyl alcohol. Thesis (Ph.D.). Department of Science and Wood and Paper Industries, Tehran University of Agriculture and Natural Resources, Karaj, 134 p.
-Salari, A., Faezipour, M., Karimi, A., Jonoobi, M. and Moradpour, P., 2018. Investigation of the effect of modified poly vinyl acetate on the stress carrying capacity of corner joints in the wood members joined with dowel. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 9(3): 323-336.
-Sedlarik, V. N., Saha, I., Kuritka, P. and Saha, P., 2007. Environmentally friendly biocomposites based on waste of the dairy industry and poly(vinyl alcohol). Journal of Applied Polymer Science, 106(3): 1869-1879.
-Teacă, C.A., Rosu, D., Bodîrlău, R. and Rosu, L., 2013. Structural Changes in Wood under Artificial UV Light Irradiation Determined by FTIR Spectroscopy and Color Measurements – A Brief Review. BioResources, 8(1): 1-17. DOI: 10.15376/biores.8.1.1478-1507
-Turkoglu, T., Baysal, E., Kureli, I., Toker, H. and Ergun, M.E., 2015. The Effect of natural weathering on hardness and gloss of impregnated and vanished scots pine and oriental beech wood. Wood Research, 60(5): 533-544.
-Ülker, O., 2016. Wood Adhesives and Bonding Theory. InTech., pp. 20-53. DOI: 10.5772/65759
-Vineeth, S. K., Gadhave, R.V. and Gadekar, P. T., 2019. Nanocellulose Applications in Wood Adhesives—Review. Open Journal of Polymer Chemistry, 9: 63-75. DOI: 10.4236/ojpchem.2019.94006
-Zamani, K., Kanousi, M., Khazaian, A. and Mohammadi, J. 2019. Study on the physical and mechanical changes of beech wood due to storage in the forest and activity of the fungus. Journal of Wood and Forest Science and Technology, 25(4): 35-50. DOI: 10.22069/jwfst.2018.15079.1751 | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 504 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 387 |
||