تولید ام‌دی‌اف با توان مقاومت بالا در برابر آتش و باکتری

به گزارش گروه پژوهش خبرگزاری علم و فناوری آنا، بهنام غلامپور دانشجوی دکتری علوم و صنایع چوب و کاغذ و مجری این طرح درباره اهمیت انجام این طرح گفت: در سالیان اخیر، تخته فیبر دانسیته متوسط که در صنعت تحت عنوان ام دی اف (MDF) شناخته می‌شود، به عنوان یکی از محصولات پرکاربرد در بخش‌های مختلف از جمله بخش ساختمانی و دکوراسیون منزل در سراسر جهان مورد توجه ویژه‌ای قرار گرفته؛ بنابراین در چنین کاربردهایی، مقاومت‌های محصول نهایی از جمله مقاومت‌های مکانیکی، مقاومت به آتش و مقاومت در برابر میکروارگانیسم‌ها حائز اهمیت است.

غلامپور افزود: در سالیان اخیر، محدودیت‌های موجود بر سر راه تأمین منابع اولیه چوبی در کشور به واسطه دلایل مختلف از جمله طرح استراحت جنگل، نوسانات ارزی و غیره سبب شده است تا تأمین مواد اولیه برای تولید محصولات بر پایه چوبی در صنعت چوب کشور با چالش اساسی روبرو شود؛ بنابراین راه حل اساسی در این زمینه، مدیریت منابع چوبی موجود در کشور و یافتن مواد اولیه مناسب جهت جایگزینی چوب است.

وی ادامه داد: با توجه به ماهیت مواد اولیه کاربردی در تولید MDF (الیاف چوبی و رزین مصرفی) این محصول همواره مستعد احتراق بوده و از طرفی، انتشار فرمالدئید از محصول در محیط داخلی منزل به واسطه ترکیبات سمی رزین مصرفی (اوره فرمالدئید) مسبب ایجاد مخاطرات برای سلامتی افراد در دراز مدت می‌شود. همچنین محصولات چوبی با سطوح ضد میکروبی سبب کاهش خطر سرایت آلودگی در مراکز بهداشتی و درمانی و ساختمان‌های عمومی می‌شوند.

وی کاهش مصرف چوب و هزینه تولید محصول، حفظ مقاومت محصول نهایی و ایجاد مقاومت به آتش و مقاومت در برابر باکتری با هدف مصرف محصول در کاربرد ساختمانی را از جمله اهداف این طرح تحقیقاتی برشمرد.

غلامپور درباره نوآوری این طرح نیز گفت: این طرح برای نخستین بار با هدف دستیابی به مقدار مصرف و مرحله اختلاط ماده CZ100 (ترکیب اختراعی توسط محققان یک شرکت ایرانی که برای جایگزینی پوشال و الیاف چوبی جهت ساخت کامپوزیت‌های چوبی به کار می‌رود) جهت تولید در مقیاس صنعتی برنامه‌ریزی و اجرا شد.

وی در پاسخ به این پرسش که MDF تولیدی چه مزیتی نسبت به موارد مشابه دارد، اظهار داشت: در طرح‌های تحقیقاتی انجام شده پیشین در جهان، رویکرد اصلی بررسی تأثیر میزان مصرف مواد معدنی و مواد ضد حریق بر عملکرد محصول در مقیاس آزمایشگاهی با استفاده از نسبت‌های مختلف الیاف و مواد اولیه چوبی و غیرچوبی (ضایعات مواد و صنایع مختلف) و یا صرفاً بررسی عملکرد حریق محصول بدون بررسی عملکرد فیزیکی و مکانیکی بوده است. در این طرح ضمن توجه به حفظ و ارتقای خواص فیزیکی و مکانیکی محصول تولیدی، بهینه‌سازی خواص مقاومت به آتش و عملکرد ضد باکتریایی از جمله اهداف اصلی است.

غلامپور در تشریح فرآیند تولید این MDF گفت: تولید MDF با استفاده از ترکیبات CZ100 در سه سطح اختلاط و سه مرحله اختلاط مجموعاً ۱۰ تیمار به همراه نمونه شاهد فاقد CZ100 انجام شد. پس از ساخت نمونه‌های آزمایشگاهی، ارزیابی مقاومت‌های فیزیکی و مکانیکی انجام شد و با استاندارد اروپایی EN 625-5 مورد مقایسه قرار گرفت. بررسی پراکنش و نحوه قرارگیری ترکیبات در ساختار محصول از طریق بررسی ریزساختار نمونه‌های تولید شده از روی تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) انجام شد. از این مرحله، دو تیمار بهینه انتخاب و تولید نمونه ام دی اف در مرحله پایانی جهت بررسی خواص مقاومت به آتش، مقاومت در برابر باکتری، شاخص اکسیژن محدود شده و سنجش میزان انتشار فرمالدئید انجام شد.

وی افزود: بر اساس نتایج، استفاده از ترکیبات CZ100 به واسطه اثر پُرکنندگی از طریق قرارگیری ترکیبات در فضاهای خالی، ایجاد اثر ممانعتی برای عبور و دسترسی مولکول‌های آب به الیاف چوبی و افزایش سفتی در ام دی اف به واسطه دانسیته بالاتر در مقایسه با الیاف چوبی عمدتاً سبب بهبود ویژگی‌های مکانیکی و متعاقباً افزایش ثبات ابعادی نمونه‌ها شد.

بر اساس نتایج حاصل از بررسی تصاویر میکروسکوپی، برهمکنش اثر پراکنش و قرارگیری ترکیبات روی سطوح الیاف چوبی، تشکیل یک لایه پوششی روی الیاف چوبی و متعاقباً ساختار حفرهمانند (غشایی) ترکیبات CZ100، سبب کاهش خروج فرمالدئید و کاهش میزان اکسیژن در دسترس الیاف شد که این امر سبب کاهش خطر اشتعال محصول می‌شود.

این محقق ادامه داد: بهبود عملکرد ضد باکتریایی را می‌توان به واسطه عناصر موجود در ترکیبات CZ100 و تأثیر آنها روی عملکرد باکتری از قبیل ایجاد اختلال در تشکیل کلنی باکتری و ممانعت از دسترسی به منابع غذایی دانست.

غلامپور گفت: بهبود رفتار مقاومت به آتش به واسطه افزایش زمان وقوع افروزش و زمان رسیدن به حداکثر شدت رهایش گرما و کاهش حداکثر رهایش گرما میانگین شدت رهایش گرما، میزان کل رهایش گرما و میزان تولید کربن دیاکسید به واسطه تشکیل لایه فومی و به دام انداختن گازهای حاصل از اشتعال توسط ترکیبات CZ100 حاصل شد. این طرح در قالب رساله دکتری بهنام غلامپور، دانشجوی علوم و صنایع چوب و کاغذ دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران انجام شده است.