خصوصیات مکانیکی پانل ساندویچی سبک با مغزی کاغذ بازیافت‌شده

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

2 دانشیار گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

3 مربی گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

4 دانشجوی دکتری گروه علوم و صنایع چوب و کاغذ، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه زابل، زابل، ایران

چکیده

پانل‌های ساندویچی به‌دلیل داشتن خصوصیاتی همچون وزن کم، عایق صوتی و حرارتی خوب، نصب و راه‌اندازی آسان، مقاومت زیاد و قیمت کم امروزه کاربردهای بی‌شماری در صنعت و ساختمان‌سازی پیدا کرده‌اند. در این پژوهش امکان بهبود استحکام پانل ساندویچی از طریق تغییر در جنس و شکل مغزی بررسی شد. جنس مغزی ساخته‌شده در این پژوهش کاغذ باطلۀ روزنامه و شکل آن حفره‌دار بود. برای ساخت این نوع مغزی، نیاز به طراحی و ساخت نوعی قالب بود تا مواد اولیه با نسبت‌های مشخص برای ساخت مغزی کاغذی درون آن شکل نهایی خود را پیدا کنند. شرایط ساخت نمونه‌های آزمایشگاهی با مغزی کاغذی و رویه‌هایی از جنس MDF با استفاده از مقادیر متفاوت کاغذهای خردشده با ابعاد مشخص و به‌کارگیری دو نوع چسب متداول اوره‌فرمالدئید و فنل‌فرمالدئید در سازگاری با قالب پیچیده‌ای که طراحی و ساخته شده بود، فراهم شد. تأثیر نوع چسب به‌کاررفته در مغزی و چگالی مغزی که از عوامل متغیر این پژوهش بودند، بر ویژگی‌های مکانیکی پانل ‌ساندویچی بررسی شد. اولین نتایج این پژوهش نشان داد که ضایعات کاغذ روزنامه در شکل لایۀ مغزی (هسته) اجرای قابل قبولی در ساخت یک پانل ساندویچی سبک با پایداری مناسب داشته است. چگالی مغزی کاغذی نیز در بهبود مقاومت‌های خمشی اثر کاملاً معنی‌دار دارد، به‌طوری ‌که با افزودن چگالی، این مقاومت‌ها نیز افزایش یافت. افزون‌بر اینها نوع چسب مصرفی در ساخت مغزی اثر معنی‌داری بر مقاومت خمشی پانل‌ ساندویچی دارد، به‌طوری ‌که چسب فنل‌فرمالدئید نسبت به اوره‌فرمالدئید موجب بهبود بیشتر مقاومت‌های خمشی شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Mechanical properties of light weight sandwich panel with recycled paper core

نویسندگان [English]

  • mohammad bahrami 1
  • Saeed Reza Farrokhpayam 2
  • Hamid Reza Mansouri 2
  • mohammad shamsian 2
  • ehsan saneii 3
  • abdollah karimi 4
1 M.Sc., Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, Zabol University, Zabol, I.R. Iran
2 Assoc., Prof., Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, Zabol University, Zabol, I.R. Iran
3 Lecturer, Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, Zabol University, Zabol, I.R. Iran
4 Ph.D. Student, Department of Wood and Paper Science and Technology, Faculty of Natural Resources, Zabol University, Zabol, I.R. Iran
چکیده [English]

Light weight, good thermal and sound insulation, easy installation, high strength and low price are characteristics of sandwich panels that have found numerous applications in industry and construction today. In this composite two thin faces enclose a thick core layer that resists shear forces, which can be made of wood or wooden products. In this work, the improvement of the sandwich panel strength was investigated through changes on the material and cross-sectional shape of the core layer made from waste paper with square hollow shape. For the fabrication of the samples, it was necessary to design and manufacture a metal mold to form raw materials with specific ratios and hollow shaped. Different quantities of crushed paper with specified dimensions and two types of common resin in wood composites industry were used to prepare the core layers. The square honeycomb cores were sandwiched between the face layers from medium density fiber board. The first results of this study showed that compressed waste paper in the form of a core layer was an acceptable function in the structure of a lightweight sandwich panel. The density of the paper core had a significant effect on the improvement of flexural strength, which increased with increasing density. In addition, the type of adhesive had a significant effect on the flexural strength of the sandwich panel. Phenol formaldehyde adhesive further improved flexural strength, compared with the urea formaldehyde.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sandwich panels
  • core layer
  • Recycled paper
  • Adhesive
  • Mechanical properties
[1]. Jabbari, M., Tatari, A., and Ghaffari, M. (2014). Effect of faces type and thickness on mechanical properties of sandwich panels. Iranian Journal of Wood and Paper Industries, 5(1): 85-92.

[2]. Ghofrani, M., Pishan, S., and Talaei, A. (2014). The effect of core type and skin on the mechanical properties of lightweight sandwich Panels. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 28(4): 720-731.

[3]. Mirzapour, N., and Yarmohammad-Toski, M. (2018). Experimental investigation of dynamic behavior of composite sandwich panel using self-healing materials under CHARPY impact and 3-point bending destruction. Journal of Science and Technology of Composites, 4(4): 434-442.

[4]. Mardan Shahi, A., and Mokhtari, M. (2015). Manufacturing and testing of aluminum honeycomb samples for composite sandwich panels. Twenty-third Annual International Conference on Mechanical Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Amir Kabir University of Technology, 4 p.

[5]. Mazinani, M., Rezaei, H., and Nikfarjam, M. (2007). Comparison between theory and experiment and Balsa sheet honeycomb sandwich construction with cerebral vessels Extremist. Ninth Conference on Maritime, Noor-Mazandaran Province, 13 p.

[6]. Setiadi, A., Raharjo, W.W., and Triyono, T. (2016). The Effect of Core Thickness Variation of Sandwich Composite Cantala rHDPE on Mechanical Strength of Bending Test. International Conference on Engineering, Science and Nanotechnology, 5p.

[7]. CoDyre, L., Mak, K., and Fam, A. (2018). Flexural and axial behavior of sandwich panels with bio-based flax fibre reinforced polymer skins and various foam core densities. Journal of Sandwich Structures and Materials, 20(5): 595-616.

[8]. Doosthuseini, K. (2007). Wood Composite Material: Manufacturing, Applications. Tehran University press, 728p.

[9]. Wang, D. (2008). Impact behavior and energy absorption of paper honeycomb sandwich panels. International Journal of Impact Engineering, 36(1): 110-114.

[10]. Canadido, L.S., Saito, F., and Suzuki, S. (1990). Influence of strand thickness and board density on the orthotropic properties of oriented strand board. Mokuzai Gakkaishi, 36(8): 632–636.

[11]. Shalbafan, A., Luedtke, J., Welling, J., and Thoemen, H., 2012. Comparison of foam core materials in innovative lightweight wood-based panels. European Journal of Wood and Wood Products, 70(1-3): 287-292.

[12]. Nemati, S., Jam, J.E., and Beheshty, M.H., 2010. Effect of rigid polyurethane foam core density on flexural and compressive properties of sandwich panels with glass/epoxy faces. Iranian Journal of Polymer Science and Technology, 23(1): 3-16.