بررسی تولید پانل ساندویچی با استفاده از چوب پالونیا و رویه فایبرگلاس : پایان نامه ارشد مهندسی کشاورزی منابع طبیعی ، علوم و صنايع چوب و كاغذ

دانلود پایان نامه بررسی تولید پانل ساندویچی با استفاده از چوب پالونیا و رویه فایبرگلاس

دانلود پایان نامه ارشد مهندسی کشاورزی منابع طبیعی ، علوم و صنايع چوب و كاغذ

کشور عزیزمان ایران با توجه به تنوع اقلیم ، آب و هوای مطبوع و اراضی وسیعی که در اختیار دارد در صورت مدیریت در عرصه کشاورزی میتواند یکی از قطب های بلامنازع کشاورزی دنیا باشد و با پرورش دانش آموختگان خبره در گرایش های مختلف رشته کشاورزی میتوان به این مهم نایل آمد.مسترداک در ادامه به معرفی پایان نامه های کارشناسی ارشد رشته کشاورزی میپردازد. پایان نامه حاضر با عنوان”  بررسی تولید پانل ساندویچی با استفاده از چوب پالونیا و رویه فایبرگلاس ” با گرایش  کشاورزی منابع طبیعی ، علوم و صنايع چوب و كاغذ و با فرمت Word (قابل ویرایش) تقدیم شما دانشجویان عزیز میگردد.

 

چکیده بررسی تولید پانل ساندویچی با استفاده از چوب پالونیا و رویه فایبرگلاس:

هدف اين تحقيق، بررسي كردن توليد پانل ساندويچي با استفاده از چوب پالونيا و رويه فايبرگلاس (الياف شيشه) و تعيين خواص فيزيكي و مكانيكي اين نوع پانل ساندويچي بود.

جهت ساخت این پانل ساندویچی سه نوع فاکتور نوع فایبرگلاس (سوزني و تلفيق سوزني/حصيري) ، نوع رزین (اپوكسي و پلي استر) و ضخامت لایه مغزی چوب پالونیا (در دو سطح ۹ و ۱۹ ميلي متر) به عنوان عوامل متغير در نظر گرفته شدند كه به صورت آزمون فاكتوريل و در قالب طرح كاملا تصادفي اجرا شد.

از مجموع شرایط ساخت، جمعا  ۸ تیمار و از هر تیمار ۵ تکرار ساخته شد. خواص فیزیکی و مکانیکی پانل ها شامل مقاومت به دانسيته، جذب آب، مقاومت خمشي شامل مدول گسيختگي، مدول الاستيسيته، تنش برشي مركز و تنش خمشي رويه، فشار سطحی، فشار لبه ای و مقاومت كشش عمود بر سطح  بر اساس استانداردASTM  مورد بررسی قرار گرفتند. نتايج آزمايشات توسط نرم افزار آماریMinitab  آناليز گرديد و اثر عوامل متغیر روی خواص فیزیکی و مکانیکی پانل ها با استفاده از روش آنالیز واریانس انجام گرفت.

با بررسي نتايج خواص فيزيكی و مكانيكی مشاهده گرديد كه كاهش ضخامت لايه مغزی اثر مثبتی بر روی خواص فيزيكی و مكانيكی پانل از قبيل  مقاومت خمشی، فشار لبه ای و مقاومت به جذب آب نشان داد، اما در مواردي كه مقاومت به فشار سطحي پارامتر مهمي باشد، پانل هاي با ضخامت لايه مغزي ۱۹ ميلي متر خواص مطلوب تری را نشان می دهند.

استفاده از رزين اپوكسي در ساخت پانل، در آزمايشات فشار لبه اي و كشش عمود بر سطح پانل ساندويچي مقاومت هاي بيشتري نسبت به رزين پلي استر نشان داد.

نوع فايبرگلاس تاثير مستقل و متقابل معني داري بر روي هيچ يك از آزمايشات مكانيكي و فيزيكي نداشت.                     نتايج دانسيته نيز نشان داد پانل هاي ساخته شده با ضخامت هاي لايه مغزي ۱۹ ميلي متر (gr/cm35/0)، به دليل حجم بيشتر چوب در مركز پانل، دانسيته كمتري نسبت به پانل هاي با ضخامت لايه مغزي ۹ ميلي متر (  gr/cm37/0) داشتند.

 

مقدمه

امروزه در بسياری از كاربردهای مهندسی، به تلفيق خواص مواد نياز است و امكان استفاده از يك نوع ماده كه همه خواص مورد نظر را برآورده سازد، وجود ندارد. بسياری از نيازهای صنعتی صنايعی مانند صنايع فضایی، دريايی، رآكتورسازی، الكترونيكی وغيره نمی‌تواند با استفاده از مواد معمولی شناخته شده برآورد شود. به عنوان مثال در صنايع هوافضا به محصولاتی نياز است كه ضمن داشتن استحكام زياد سبك باشند، مقاومت به سايش و مقاومت در برابر نور ماوراء بنفش خوبی داشته باشند و در دماهای بالا استحكام خود را از دست ندهند و يا در صنايع دريايی، معمولا ترکیبی از خواص فیزیکی دانسيته كم و مقاومت به رطوبت بالا مورد نياز است.

بنابراين از آنجا كه نمی توان ماده ای يافت كه همه خواص فوق را دارا باشد، بايد به دنبال روشی برای تركيب خواص مواد بود، اين راه حل همان مواد چند سازه[۱] است. قسمت بيشتری از نياز، با استفاده از چند سازه ها می‌تواند برآورده شود. چند سازه ماده ای چند جزئی است كه خواص آن در مجموع از هر كدام از اجزاء تشكيل دهنده خود بيشتر است. اجزاء تشكيل دهنده ويژگی های خود را حفظ كرده، در يكديگر حل نشده و با هم تركيب نمی‌شوند. اين مواد در مقياس ماكروسكوپی معمولا به صورت يك مخلوط  فيزيكی متشكل از دو يا چند ماده مختلف تعريف می‌شوند كه خواص فيزيكی و شيميايی خود را حفظ كرده و مرز مشخصی را با هم تشكيل می‌دهند]۴[.

در چندسازه ها عموما ۳ ناحيه متمايز وجود دارد:

۱-فاز پيوسته (ماده زمينه)

۲-فاز نا پيوسته (تقويت كننده) كه غالبا به سه دسته كلی ذرات پودری[۲]، ذرات صفحه ای[۳] و الياف[۴]  تقسيم می‌شود و هر دسته خصوصيات ويژه ای را در چندسازه ايجاد مي كند.

۳-فصل مشترك[۵] بين اين دو فاز كه تعيين كننده خواص و مشخصه های ماده مركب خواهد بود]۴[.

فاز غير پيوسته معمولاً سخت تر و قوی تر از فاز پيوسته است،  لذا به آن فاز تقويت كننده می گويند كه به صورت يك يا چند فاز غير پيوسته در يك فاز پيوسته (ماده زمينه) است]۶ .[از پرمصرف ترين انواع ماده زمينه در اين فرآورده ها پلاستيك های گرماسخت هستند. افزايش خواص مكانيكي اين مواد، همواره از اهداف تحقيقاتی گروه های مختلفي در جهان بوده است. ميزان بهبود وتقويت خواص آنها، به خواص فاز تقويت كننده نيز بستگی دارد. از مهمترين راه های بهبود خواص آنها، تقويت اين مواد با الياف می‌باشد. استفاده از اين مواد در پلاستيك های گرماسخت باعث مي‌شود كه محصول نهایی به يكی از فرآورده های تقويت شده مهندسی تبديل شود. الياف در چندسازه ها عضو بارپذير اصلی سازه ها هستند. ساخت چندسازه های مستحكم و قوی جهت اهداف مهندسی، اغلب با كاربرد الياف با مقاومت بالا (مخصوصا مقاومت به شكست) نظير الياف شيشه[۶]، گرافيت، بور، سيليكات خالص صورت می‌گيرد. به منظور استفاده از اين الياف، ماده زمينه يا ماتريس[۷] جهت  قرار گرفتن الياف در آن لازم می‌باشد، به اين جهت كه ماده زمينه آنها را در محل و آرايش مطلوب نگه می دارد. ماده زمينه صرفنظر از اين كه توسط الياف تقويت می‌شوند، خود نقش چسباندن الياف به يكديگر، انتقال تنش های وارده به الياف، محافظت الياف در برابر عوامل مكانيكی، محافظت از شرايط جوی وهمچنين رطوبت را بر عهده دارند]۴[.

چندسازه های حاوي الياف شيشه امروزه بسيار مورد توجه پژوهشگران و صنعتگران قرار دارند و به دليل مزيت های فراوانشان استفاده از آنها در حال رشد وگسترش است. از اين تركيبات به طور عمده در ساخت پانل های ساندويچی استفاده می‌شود.

چند سازه های پانل ساندويچی[۸] رده ای از محصولات پيشرفته هستند كه در آنها از تركيب مواد ساده به منظور ايجاد محصولاتی جديد با خواص فيزيكی و مكانيكی برتر استفاده شده است.

اين چندسازه، طبقه خاصی از مصالح كامپوزيتی است كه شامل یک ساختار سبک و مرکب است که از دو طرف به دولایه محدود شده و در وسط آن، یک هسته مركزی قرار دارد. اصطلاحاً در مجموع، اين ساختار به آن دسته ازساختارهای لايه ای اطلاق می‌شود که از یک هسته مرکزی ضخيم و سبك و لایه‌های خارجی نازك و مقاوم تشکیل شده است. يك ساختار ساندويچي، مقاومت بسيار بالاتري نسبت به تك‌تك اجزاي خود دارد و از سبكي فوق‌العاده‌اي نيز برخوردار است. همچنين هزينة نسبتاً پاييني داشته و به سرعت و سهولت مي‌‌تواند در ساخت‌و ساز مورد استفاده قرار گيرد. از جمله دلايل رشد و پيشرفت اين چند سازه ها توليد محصولاتی است كه در برابر رطوبت، پوسيدگی و خوردگی مقاوم بوده و از پايداری ابعادی برخوردارند. از مزيت های مهم ديگر بكارگيری آنها، سهولت شكل‌دهی با انواع قالب ها و تبديل ارزان آنهاست.

در اين ساختارها عموماً از فوم، شانه عسلی ها و چوب بالزا به عنوان مصالح مركزی و از لايه های تقويت شده الياف كربن و عمدتاً الياف شيشه به عنوان مصالح رويه‌ای استفاده می‌شود.

این ساختار به ظاهر ساده که به علت شباهت ظاهریش با ساندویچ به همین نام خوانده می‌شود، مزیت‌ها و قابلیت‌ های فوق‌العاده‌ای از خود نشان می‌دهد. خلاصه ای از آنچه امروزه پانل های ساندویچی را به عنوان گزینه ای مناسب در جهان مطرح ساخته است به شرح زیر می‌باشد:

الف) دانسيته مناسب آنها كه به علت استفاده از مواد كم دانسيته درهسته این پانل ها ايجاد می‌شود. بنا به اين ويژگی، اين پانل ها جهت استفاده در صنايع هوافضا بسيار مقبولند. اين خاصيت به ويژه در سبك‌سازي بناها در مقابله با زلزله بسيار مهم است. يك ديواره ساندويچي در مقايسه با نمونه مشابه سيماني يا آجري، گاه تا ۵۰ برابر سبك‌تر است.

ب) استحكام بالای اين پانل ها نسبت به  دانسيته آن ها، به طوری كه  پانل نیروهای وارده را به خوبی جذب می کند و آن را از مقاومت بالايی در برابر بارهای فشاری و ضربه ای برخوردار مي كند كه اين مسئله در ساخت پل ها، ساخت ديوار‌ه‌ها و سقف‌هاي كاذب از اهميت ويژه‌اي برخوردار است.

ج) مقاومت در برابر خوردگی ، بطوريكه در شرایط خورنده محیطی دچار آسیب های ناشی از خورندگی نمی‌شود، بنابراين در ساخت پاركت های در تماس با مواد شيميايی بسيار مطلوب اند. اين ويژگی باعث حداقل شدن هزينه تعمير و نگهداري نيز مي‌گردد.

د) این پانل ها مقاوم در برابر رطوبت هستند، لذا در شرايط محيطی مرطوب دچار آسيب نمی‌شوند. اين پانل ها به علت خاصيت ضد آبشان در بدنه كشتي ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند.

با توجه به اینکه در هر نوع کاربرد خواص استحکامی پانل مورد نیاز است، پانل های ساندویچی به دلیل امتياز نسبت بالای مقاومت مکانیکی به وزن آنها کاربردهای وسیعی در صنایع گوناگون دارند، از کشتی تا ساختار هواپیمایی، از دیواره های واگن تا پانل های ساختمانی، در سازه های پل و مهندسی.

اين محصول نسبتا جديد از جمله فرآورده های مركب مهندسی شده چوبی است كه به عنوان ماده ساختمانی و صنعتی تولید و مصرف آن در سطح جهان رو به افزايش است و در سال های اخیر به طورجدی مورد توجه قرار گرفته است. اين محصول تا كنون تقريبا در ايران ناشناخته باقی مانده است.

 

 اهداف

در اين تحقيق دو هدف اساسي مد نظر قرار گرفت كه به شرح زير مي باشد:

۱- يافتن شرايط مناسب توليد پانل ساندويچی با مركزيت چوب و رويه الياف شيشه

۲- معرفی چوب پالونيا به عنوان يك ماده مناسب در لايه مغزی پانل های ساندويچی با خواص فيزيكی و مكانيكی مطلوب

 

فهرست مطالب

مقدمه و كليات

۱-۱ مقدمه ۱

۱-۲ مسئله تحقيق ۴

۱-۳ اهداف تحقيق ۵

۱-۴ تاريخچه پيدايش پانل ساندويچي  ۶

۵ كليات و مفاهيم اوليه ۷

۱-۵-۲ انواع چندسازه ۸

۱-۵-۳ مهمترين موارد استفاده از چندسازه های زمينه پليمری ۸

۱-۵-۴ چند سازه های زمينه پليمری تقويت شده  ۹

۱-۶ ماده زمينه هاي پليمري  ۱۰

۱-۶-۱ پلاستيكهاي گرما نرم ۱۲

۱-۶-۲ پلاستيكهاي گرما سخت ۱۲

۱-۶-۲-۱ رزين هاي پلي استر ۱۲

۱-۶-۲-۱-۱ پلی استرهای گرما سخت (غير اشباع ۱۲

۱-۶-۲-۱-۲ عوامل پخت رزين پلي استر غيراشباع ۱۴

۱-۶-۲-۲ رزین های اپوکسی  ۱۵

۱-۶-۲-۱ عوامل پخت رزين های اپوكسی ۱۶

۱-۶-۲-۲ رقيق كننده های رزين اپوكسی ۱۷

۱-۶-۲-۳ خواص رزين اپوكسی ۱۸

۱-۷ تقويت كننده ها  ۱۸

۱-۷-۱ الیاف شیشه ۲۰ 

  ۱-۷-۲ انواع مختلف الياف شيشه ۲۱ 

۱-۷-۳ ترکیب مواد لازم برای تهیه  الیاف شیشه ۲۱

۱-۷-۴ فرآیند ساخت الیاف شیشه ۲۲

۱-۷-۵ پارچه های ساخته شده از الیاف شیشه ۲۴

۱-۷-۶ مزایای چندسازه های بسپاری تقويت شده با الياف شيشه ۲۴

۱-۷-۷ معضلات چند سازه هاي الياف شيشه ۲۵

۱-۷-۸ روش های مختلف شكل دهی چندسازه ها ۲۵

۱-۸ پالونيا ۲۷

۱-۸-۱ چوب پالونیا ۲۷

سابق تحقيق ۳۰

مواد و روش ها

۳-۱ عوامل مورد بررسي ۴۰

۳-۲ طرح آماري ۴۱

۳-۱ تهيه مواد اوليه ۴۱

۳-۱-۱ پالونيا ۴۲

۳-۱-۲ الياف شيشه  ۴۲

۳-۱-۳ نوع و مقدار مصرف رزين ۴۳

۳-۱-۳-۱ رزين اپوكسی ۴۳

۳-۱-۳-۲  سخت كننده جهت پليمريزاسيون رزين اپوكسی ۴۴

۳-۱-۳-۳ رزين پلی استر ۴۴

۳-۱-۳-۴  كاتاليزور جهت سرعت واكنش رزين پلی استر ۴۴

۳-۱-۳-۵  شتاب دهنده جهت پليمريزاسيون رزين پلی استر ۴۵

۳-۲ ساخت فراورده مركب ۴۵

۳-۲ بررسي خواص فيزيكي و مكانيكي پانل ها ۴۷

۳-۲-۱ آزمون تعيين مقاومت به خمش ۴۸

۳-۲-۲ آزمون مقاومت به فشارلبه ای ۵۰

۳-۲-۳ آزمون مقاومت به فشار سطحی ۵۰

۳-۲-۴ آزمون تعيين مقاومت به كشش عمود بر سطح ۵۱

۳-۲-۵ آزمون تعيين وزن مخصوص فرآورده های مواد مركب ۵۲

۳-۲-۶ ميزان جذب آب بعد از ۲ و ۲۴ ساعت ۵۲

تجزيه و تحليل آماری

۴-۱ مقاومت خمشي ۵۶

۴-۱-۱ تاثير مستقل ضخامت مركز بر مقاومت خمشی(MOR 57

۴-۱-۲ مقايسه مقاومت خمشي نمونه های شاهد و پانل ۵۸

۴-۲ مدول الاستيسيته ۵۸

۴-۲-۱ تاثير مستقل ضخامت بر مدول الاستيسيته (MOE 59

۴-۲-۲ تاثير متقابل اثر نوع رزين و ضخامت  بر مدول الاستيسيته (MOE)  ۶۰

۴-۲-۳ مقايسه مدول الاستيسيته نمونه های شاهد و پانل ۶۰

۴-۳ تنش برشی لايه مغزي ۶۱

۴-۳-۱ تاثير مستقل ضخامت بر تنش برشی مركز ۶۲

۴-۴ تنش خمشی رويه ۶۲

۴-۵ مقاومت فشاری لبه ای پانل ۶۴

۴-۵-۱ تاثير مستقل ضخامت بر مقاومت فشاری لبه ای پانل ۶۵

۴-۵-۲ تاثير مستقل نوع رزين بر فشار لبه ای پانل ۶۵

۴-۵-۳ مقاومت به فشار نمونه های شاهد و پانل (در جهت عمود برالياف)—- ۶۶

۴-۶ مقاومت فشاری سطحی پانل ۶۷

۴-۶-۱ تاثير مستقل ضخامت بر فشار سطحی پانل ۶۸

۴-۶-۲ مقاومت به فشار موازی الياف نمونه های پانل و شاهد ۶۸

۴-۷ آزمايش كشش عمود بر سطح ۶۸

۴-۷-۱ تاثير مستقل نوع رزين بر كشش عمود بر سطح پانل ۶۹

۴-۸ آزمون دانسيته ۷۱

۴-۸-۱ تاثير مستقل ضخامت بر دانسيته پانل ۷۲

۴-۸-۲ مقايسه دانسيته نمونه های پانل و شاهد ۷۳

۴-۹ آزمون جذب آب بعد از ۲ ساعت ۷۳

۴-۹-۱ تاثير مستقل نوع ضخامت بر جذب آب بعد از ۲ ساعت پانل ۷۴

۴-۹-۲ مقايسه جذب آب بعد از ۲ ساعت نمونه های پانل و شاهد ۷۵

۴-۱۰ آزمون جذب آب بعد از۲۴ ساعت ۷۶

۴-۱۰-۱ تاثير مستقل ضخامت بر جذب آب پانل بعد از ۲۴ ساعت ۷۷

۴-۱۰-۲ مقايسه جذب آب بعد از۲۴ ساعت  نمونه های پانل و شاهد ۷۷

استنتاج ۷۸

پيشنهادات ۷۹

منابع ۹۰

مراحل خرید فایل دانلودی
اگر محصول را می پسندید لطفا آنرا به اشتراک بگذارید.

دیدگاهی بنویسید

0