26/10/1388
مقدمه
تولید روزانه بیش از 7000 تن پسماند شهری در کلانشهر تهران و معضلات ناشی از جمع آوری، حمل و نقل، پردازش، بازیافت و دفع آن از مهم ترین مسائل مطرح در مدیریت این کلانشهر می باشد.هر چند که بخش عمده ای از این مقدار پسماند شهری به پسماندهای خانگی تعلق دارد ولی با این وجود بخش قابل توجهی ( حدود 14 درصد) از پسماندهای جمع آوری شده از سطح شهر تهران به پسماندهای کاغذی، مقوا، سرشاخه ها، چوب و فراورده های چوبی همچون تخته خرده چوب (نئوپان) و MDF تعلق دارد.در این میان پسماندهای حاصل از تخته خرده چوب و MDF به علت دارا بودن مواد شیمیایی چون اوره فرم آلدهید (UF) ، فنل فرم آلدهید (PF) ، اکستندر ها و مواد سخت کننده (hardeners) از آلودگی های زیست محیطی بیشتری برخوردار می باشند.لذا در این تحقیق سعی بر آن است تا با بازیافت پسماندهای MDF حاصل از کارگاه های مبلمان در استان تهران،علاوه بر استفاده مجدد از این مواد به عنوان ماده اولیه دست دوم در تولید مجدد این فراورده چوبی پانلی و کاهش فشار بر منابع جنگلی،از میزان آلودگی های زیست محیطی حاصل از دفن و سوزاندن این پسماندها در طبيعت کاسته شود..
طراحی و ساخت تخته فیبر با دانسیته متوسط (MDF)که در اواخر دهه 1960صورت گرفت یکی از مهمترین تحولات در تولید صفحات فشرده چوبی بود. MDF به دو روش خشک و تر تولید می گردد.MDF های تولید شده در فرایند تر دارای ضخامتی بین 6 الی 13 میلیمتر بوده که به عنوان روکوب استفاده می شوند.این در حالی است که ضخامت MDF های حاصل از روش خشک بین6 تا 40 میلیمتر بوده و اغلب به عنوان مغزی در صنعت مبلمان با تخته خرده چوب رقابت می کنند.امروزه پانل های MDF جایگاه مهمی را در میان تولیدکنندگان مبلمان اداری و منزل دارا می باشند.این جایگاه با سرمایه گذاری مناسب بخش خصوصی و کاربرد روکش های تزیینی مختلف ، نمایان تر گردیده است.با وجودی که مصرف MDF در کشور رو به گسترش است ولی تا کنون هیچ برنامه ریزی اصولی و مناسبی جهت کاهش میزان ضایعات پانل های MDF و یا کاربرد آنها انجام نشده است.قطعات حاصل از فرآیند اندازه بری ، برش زنی ، سوراخ زنی و کناره بری در کارخانه تولید پانل های MDF را می توان به عنوان مهم ترین منبع تولید ضایعات MDF در کشور در نظر گرفت. بر اساس مطالعات مرکز آمار ایران میزان مصرف MDF در کشور در خلال سالهای 1381 الی 1383 به طور متوسط در حدود 95290 مترمکعب بوده است که این مقدار در سال1388 به حدود 215347مترمکعب رسیده است. پس از جمع آوری پرسشنامه های ارائه شده به 30 شرکت تولید مبلمان اداری و منزل در استان تهران مشخص گردید که به طور متوسط در حدود 8 درصد از MDF مصرفی در این کارخانجات به ضایعات غیر قابل مصرف تبدیل می شوند که با توجه به حجم مصرف این فراورده در سال 1388،ضایعات حاصل حدود 172270 مترمکعب تخمین زده می شود. تحقیقات نشان داده اند که استفاده از 22% پسماند روکش های ملامینه ( بر مبنای وزن خشک چوب ) که حاوی 10% رزین جامد ملامین می باشد برای ساخت تخته خرده چوب مناسب بوده و مقاومت به جذب آب را افزایش می دهد همچنین نتایج نشان می دهند که می توان از ضایعات تخته خرده چوب خام و لمینیت شده و پسماندهای MDF به میزان صفر تا 60 درصد در ساخت و تولید تخته خرده چوب (لایه مرکزی)استفاده نمود.از سوی دیگر بر اساس گزارشات موجود، استفاده از مقدار زیاد الیاف بازیافتی (بالاتر از 50 درصد) باعث کاهش مقاومت به خمش MDF های تولیدی می گردند. حال با توجه به تولید حجم زیادی از پسماند های MDF درکارخانه هاي توليد ام دي اف و مبلمان و کابینت سازی کشور و به منظور کاهش فشار بر منابع جنگلی کشور ،در این تحقیق امکان استفاده بهینه از ضایعات و پسماند های MDF در فرایند تولید آن مورد توجه قرار گرفته است.
مواد و روش ها
مواد اولیه مورد نیاز در انجام این تحقیق به سه گروه عمده و اصلی تقسیم می شوند.الیاف بکر MDF ،الیاف ام دی های پسماند و چسب اوره فرم آلدهید.الیاف بکر MDF ازخط تولید MDF شرکت صنایع چوب خزر تهیه شد. MDF های پسماند نیز از چندین کارخانه تولید مبلمان اداری وتولید پروفیل MDF تهیه گردیدند. . این ضایعات تنها از تخته های16 میلیمتری بوده و در سه نوع روکش شده با اچ پی ال ،روکش شده با کاغذ ملامینه و خام(بدون روکش) قابل تفکیک بودند.این ضایعات به محل آزمایشگاه گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشگاه تهران منتقل شده و سپس توسط اره گرد به اندازه 16*5*30 میلیمتر برش خوردند.با توجه به تمرکز اصلی این تحقیق بر روی فرایند تولید پانل های MDF در کارخانه تولید MDF ((چوب خزر)) ، شرایط فراوری آزمایشگاهی این تحقیق مشابه شرایط خط تولید در نظر گرفته شد.در ادامه این قطعات برش خورده ، توسط دستگاه بخارزن در دمای 170 درجه سانتی گراد و به مدت 5 دقیقه تیماربخارزنی شده و پس از آن به کمک دستگاه ریفاینر آزمایشگاهی جداسازی و پالایش شدند.الیاف حاصل از این فرایند ابتدا در هوای آزاد وسپس با استفاده از یک اتو تا رسیدن به رطوبت مطلوب برای ساخت تخته ها (4درصد) خشک شدند. چسب اوره فرم آلدهید مورد نیاز نیز از کارخانه چسب سازان به مقدار لازم تهیه گردید.عوامل متغیر مورد استفاده در این تحقیق به دو گروه نوع پسماندهای MDF و درصد اختلاط پسماندهای MDF با الیاف بکر تقسیم می شوند.پسماندهای MDF نیز به دو گروه پسماندهای MDF بدون روکش(MDF خام) و پسماندهای MDF روکش شده(روکش ملامینه و روکش اچ پی ال) تقسیم می شوند.چهار سطح اختلاط الیاف پسماند با الیاف بکر MDF عبارتند از:
صفر درصد(شاهد)؛ 20 ، 40 و60درصد.
برخی از عوامل ثابت در این تحقیق نیز عبارتند از:
میزان چسب مصرفی: 12 درصد بر مبنای وزن خشک الیاف
رطوبت کیک الیاف: 12 درصد بر مبنای وزن خشک الیاف
میزان کاتالیزر: 2 درصد بر مبنای وزن خشک رزین
فشار پرس: 35 کیلوگرم بر سانتی متر مربع
دما و زمان پرس: به ترتیب 175 درجه سانتی گراد و 5 دقیقه
دانسیته و ضخامت تخته ها:به ترتیب 7/0 گرم بر سانتی متر مکعب و 12 میلیمتر
از ترکیب عوامل متغیر و سطوح آنها جمعا 12 تیمار به دست آمده که از هر تیمار 3 تخته و در مجموع 36 تخته آزمایشگاهی ساخته شد.تخته های MDF مورد مطالعه در شرایط آزمایشگاهی با استفاده از یک پرس گرم از نوع 160Burkle – LA ساخته شدند وسپس به مدت 20 روز در اتاق متعادل سازی رطوبت( کلیما) قرار گرفتند.برش نمونه ها بر اساس استاندارد 68763 DIN برای آزمون های خمشی و چسبندگی داخلی و استاندارد 16983ISO برای آزمون جذب آب و واکشیدگی ضخامت صورت پذیرفت. دراین تحقیق از آزمون فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی استفاده شد.مقایسه میانگین ها بر اساس آزمون توکی در سطح 5 درصد صورت گرفت.اثرات مستقل و متقابل هر یک از عوامل متغیر بر خواص مورد مطالعه در سطح یک و پنج درصد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.
نتیجه گیری
نتایج این بررسی نشان می دهند که با افزایش میزان اختلاط سه نوع پسماند ،بر میزان جذب آب و واکشیدگی ضخامت تخته های مورد مطالعه افزوده شده است.شایان ذکر است که این افزایش با نتایج به دست آمده از تحقیقات انجام شده توسط هستیم (2005) همخوانی دارد.انحلال لیگنین سطحی الیاف پسماند دراثر تیمار شدید بخارزنی، افزایش درصد شکستگی الیاف پسماند در اثر پالایش مجدد از دلایل اصلی افزایش جذب آب و واکشیدگی ضخامت در تخته ها می باشد.لذا با توجه به این امر استفاده از پارافین،جهت کاهش جذب آب و واکشیدگی ضخامت تخته های MDF پیشنهاد می گردد. افزایش الیاف MDF پسماند نیز باعث کاهش ویژگی چسبندگی داخلی تخته ها شده است که از دلایل آن می توان به کاهش راندمان چسب زنی به سبب افزایش درصد شکستگی الیاف پسماند در اثر پالایش مجدد و به طبع آن افزایش سطح ویژه الیاف اشاره کرد.دو ویژگی مدول گسیختگی و مدول الاستیسیته نیز همراه با افزایش الیاف پسماند کاهش می یابند.شایان ذکر است که کاهش این ویژگی ها با نتایج حاصل از تحقیقات زارنکی (2003) مطابقت دارند.افزایش شکستگی الیاف پسماند،عدم انعطاف پذیری مناسب قطعات کوچک روکش های اچ پی ال موجود در نمونه ها در هنگام خمش وکاهش سطح اتصال مفید بین الیاف را می توان به عنوان دلایل کاهش خواص مکانیکی تخته های حاصل برشمرد.لذا با توجه به این نتایج می توان استفاده از شرایط مختلف پرس و سطوح چسب زنی را به عنوان پیشنهادی برای تحقیقات مشابه بعدی مطرح نمود.با توجه به مشکلات فراوری MDF های روکش شده با روکش های اچ پی ال و روند رو به رشد استفاده از پانل های MDF با روکش ملامینه و تولید حجم بالایی از ضایعات کناره بری در کارخانه های تولید کننده MDF از یک طرف و نتایج حاصل از این تحقیق از سوی دیگر،می توان تخته های حاصل از 60 درصد الیاف پسماند MDF خام را به عنوان بهترین تیمار و استفاده از پسماندهای MDF خام و پسماندهای MDF با روکش ملامینه را به عنوان عملی ترین راه بازیافت انواع پسماندهای MDF در نظر گرفت.