سابق تحقيق————————————————————————- 30
مواد و روش ها
3-1 عوامل مورد بررسي—————————————————————- 40
3-2 طرح آماري——————————————————————— 41
3-1 تهيه مواد اوليه——————————————————————- 41
3-1-1 پالونيا———————————————————————– 42
3-1-2 الياف شيشه——————————————————————- 42
3-1-3 نوع و مقدار مصرف رزين——————————————————— 43
3-1-3-1 رزين اپوكسي————————————————————— 43
3-1-3-2 سخت كننده جهت پليمريزاسيون رزين اپوكسي—————————————- 44
3-1-3-3 رزين پلي استر————————————————————— 44
3-1-3-4 كاتاليزور جهت سرعت واكنش رزين پلي استر—————————————– 44
3-1-3-5 شتاب دهنده جهت پليمريزاسيون رزين پلي استر————————————— 45
3-2 ساخت فراورده مركب————————————————————– 45
3-2 بررسي خواص فيزيكي و مكانيكي پانل ها———————————————— 47
3-2-1 آزمون تعيين مقاومت به خمش—————————————————— 48
3-2-2 آزمون مقاومت به فشارلبه اي——————————————————- 50
3-2-3 آزمون مقاومت به فشار سطحي—————————————————— 50

در این سایت فقط تکه هایی از این مطلب با شماره بندی انتهای صفحه درج می شود که ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت کلمات به هم بریزد یا شکل ها درج نشود

شما می توانید تکه های دیگری از این مطلب را با جستجو در همین سایت بخوانید

ولی برای دانلود فایل اصلی با فرمت ورد حاوی تمامی قسمت ها با منابع کامل

اینجا کلیک کنید

3-2-4 آزمون تعيين مقاومت به كشش عمود بر سطح——————————————– 51
3-2-5 آزمون تعيين وزن مخصوص فرآورده هاي مواد مركب————————————– 52
3-2-6 ميزان جذب آب بعد از 2 و 24 ساعت———————————————— 52
تجزيه و تحليل آماري
4-1 مقاومت خمشي—————————————————————— 56
4-1-1 تاثير مستقل ضخامت مركز بر مقاومت خمشي(MOR)————————————- 57
4-1-2 مقايسه مقاومت خمشي نمونه هاي شاهد و پانل——————————————- 58
4-2 مدول الاستيسيته—————————————————————— 58
4-2-1 تاثير مستقل ضخامت بر مدول الاستيسيته (MOE)—————————————- 59
4-2-2 تاثير متقابل اثر نوع رزين و ضخامت بر مدول الاستيسيته (MOE) —————————- 60
4-2-3 مقايسه مدول الاستيسيته نمونه هاي شاهد و پانل—————————————— 60
4-3 تنش برشي لايه مغزي————————————————————– 61
4-3-1 تاثير مستقل ضخامت بر تنش برشي مركز———————————————– 62
4-4 تنش خمشي رويه—————————————————————– 62
4-5 مقاومت فشاري لبه اي پانل———————————————————– 64
4-5-1 تاثير مستقل ضخامت بر مقاومت فشاري لبه اي پانل————————————— 65
4-5-2 تاثير مستقل نوع رزين بر فشار لبه اي پانل———————————————- 65
4-5-3 مقاومت به فشار نمونه هاي شاهد و پانل (در جهت عمود برالياف)—————————— 66
4-6 مقاومت فشاري سطحي پانل———————————————————- 67
4-6-1 تاثير مستقل ضخامت بر فشار سطحي پانل———————————————– 68
4-6-2 مقاومت به فشار موازي الياف نمونه هاي پانل و شاهد————————————– 68
4-7 آزمايش كشش عمود بر سطح——————————————————— 68
4-7-1 تاثير مستقل نوع رزين بر كشش عمود بر سطح پانل—————————————- 69
4-8 آزمون دانسيته——————————————————————– 71
4-8-1 تاثير مستقل ضخامت بر دانسيته پانل————————————————— 72
4-8-2 مقايسه دانسيته نمونه هاي پانل و شاهد————————————————- 73
4-9 آزمون جذب آب بعد از 2 ساعت—————————————————— 73
4-9-1 تاثير مستقل نوع ضخامت بر جذب آب بعد از 2 ساعت پانل———————————- 74
4-9-2 مقايسه جذب آب بعد از 2 ساعت نمونه هاي پانل و شاهد———————————– 75
4-10 آزمون جذب آب بعد از24 ساعت—————————————————– 76
4-10-1 تاثير مستقل ضخامت بر جذب آب پانل بعد از 24 ساعت———————————– 77
4-10-2 مقايسه جذب آب بعد از24 ساعت نمونه هاي پانل و شاهد——————————— 77
استنتاج—————————————————————————- 78
پيشنهادات————————————————————————– 79
منابع—————————————————————————— 90
فصل اول
مقدمه و كليات
1-1 مقدمه
امروزه در بسياري از كاربردهاي مهندسي، به تلفيق خواص مواد نياز است و امكان استفاده از يك نوع ماده كه همه خواص مورد نظر را برآورده سازد، وجود ندارد. بسياري از نيازهاي صنعتي صنايعي مانند صنايع فضايي، دريايي، رآكتورسازي، الكترونيكي وغيره نمي‌تواند با استفاده از مواد معمولي شناخته شده برآورد شود. به عنوان مثال در صنايع هوافضا به محصولاتي نياز است كه ضمن داشتن استحكام زياد سبك باشند، مقاومت به سايش و مقاومت در برابر نور ماوراء بنفش خوبي داشته باشند و در دماهاي بالا استحكام خود را از دست ندهند و يا در صنايع دريايي، معمولا ترکيبي از خواص فيزيکي دانسيته كم و مقاومت به رطوبت بالا مورد نياز است. بنابراين از آنجا كه نمي توان ماده اي يافت كه همه خواص فوق را دارا باشد، بايد به دنبال روشي براي تركيب خواص مواد بود، اين راه حل همان مواد چند سازه1 است. قسمت بيشتري از نياز، با استفاده از چند سازه ها مي‌تواند برآورده شود. چند سازه ماده اي چند جزئي است كه خواص آن در مجموع از هر كدام از اجزاء تشكيل دهنده خود بيشتر است. اجزاء تشكيل دهنده ويژگي هاي خود را حفظ كرده، در يكديگر حل نشده و با هم تركيب نمي‌شوند. اين مواد در مقياس ماكروسكوپي معمولا به صورت يك مخلوط فيزيكي متشكل از دو يا چند ماده مختلف تعريف مي‌شوند كه خواص فيزيكي و شيميايي خود را حفظ كرده و مرز مشخصي را با هم تشكيل مي‌دهند]4[.
در چندسازه ها عموما 3 ناحيه متمايز وجود دارد:
1-فاز پيوسته (ماده زمينه)
2-فاز نا پيوسته (تقويت كننده) كه غالبا به سه دسته كلي ذرات پودري2، ذرات صفحه اي3 و الياف4 تقسيم مي‌شود و هر دسته خصوصيات ويژه اي را در چندسازه ايجاد مي كند.
3-فصل مشترك5 بين اين دو فاز كه تعيين كننده خواص و مشخصه هاي ماده مركب خواهد بود]4[.
فاز غير پيوسته معمولاً سخت تر و قوي تر از فاز پيوسته است، لذا به آن فاز تقويت كننده مي گويند كه به صورت يك يا چند فاز غير پيوسته در يك فاز پيوسته (ماده زمينه) است]6 .[از پرمصرف ترين انواع ماده زمينه در اين فرآورده ها پلاستيك هاي گرماسخت هستند. افزايش خواص مكانيكي اين مواد، همواره از اهداف تحقيقاتي گروه هاي مختلفي در جهان بوده است. ميزان بهبود وتقويت خواص آنها، به خواص فاز تقويت كننده نيز بستگي دارد. از مهمترين راه هاي بهبود خواص آنها، تقويت اين مواد با الياف مي‌باشد. استفاده از اين مواد در پلاستيك هاي گرماسخت باعث مي‌شود كه محصول نهايي به يكي از فرآورده هاي تقويت شده مهندسي تبديل شود. الياف در چندسازه ها عضو بارپذير اصلي سازه ها هستند. ساخت چندسازه هاي مستحكم و قوي جهت اهداف مهندسي، اغلب با كاربرد الياف با مقاومت بالا (مخصوصا مقاومت به شكست) نظير الياف شيشه6، گرافيت، بور، سيليكات خالص صورت مي‌گيرد. به منظور استفاده از اين الياف، ماده زمينه يا ماتريس7 جهت قرار گرفتن الياف در آن لازم مي‌باشد، به اين جهت كه ماده زمينه آنها را در محل و آرايش مطلوب نگه مي دارد. ماده زمينه صرفنظر از اين كه توسط الياف تقويت مي‌شوند، خود نقش چسباندن الياف به يكديگر، انتقال تنش هاي وارده به الياف، محافظت الياف در برابر عوامل مكانيكي، محافظت از شرايط جوي وهمچنين رطوبت را بر عهده دارند]4[.
چندسازه هاي حاوي الياف شيشه امروزه بسيار مورد توجه پژوهشگران و صنعتگران قرار دارند و به دليل مزيت هاي فراوانشان استفاده از آنها در حال رشد وگسترش است. از اين تركيبات به طور عمده در ساخت پانل هاي ساندويچي استفاده مي‌شود.
چند سازه هاي پانل ساندويچي8 رده اي از محصولات پيشرفته هستند كه در آنها از تركيب مواد ساده به منظور ايجاد محصولاتي جديد با خواص فيزيكي و مكانيكي برتر استفاده شده است.
اين چندسازه، طبقه خاصي از مصالح كامپوزيتي است كه شامل يک ساختار سبک و مرکب است که از دو طرف به دولايه محدود شده و در وسط آن، يک هسته مركزي قرار دارد. اصطلاحاً در مجموع، اين ساختار به آن دسته ازساختارهاي لايه اي اطلاق مي‌شود که از يک هسته مرکزي ضخيم و سبك و لايه‌هاي خارجي نازك و مقاوم تشکيل 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 محصولاتي است كه در برابر رطوبت، پوسيدگي و خوردگي مقاوم بوده و از پايداري ابعادي برخوردارند. از مزيت هاي مهم ديگر بكارگيري آنها، سهولت شكل‌دهي با انواع قالب ها و تبديل ارزان آنهاست.
در اين ساختارها عموماً از فوم، شانه عسلي ها و چوب بالزا به عنوان مصالح مركزي و از لايه هاي تقويت شده الياف كربن و عمدتاً الياف شيشه به عنوان مصالح رويه‌اي استفاده مي‌شود.
اين ساختار به ظاهر ساده که به علت شباهت ظاهريش با ساندويچ به همين نام خوانده مي‌شود، مزيت‌ها و قابليت‌ هاي فوق‌العاده‌اي از خود نشان مي‌دهد. خلاصه اي از آنچه امروزه پانل هاي ساندويچي را به عنوان گزينه اي مناسب در جهان مطرح ساخته است به شرح زير مي‌باشد:
الف) دانسيته مناسب آنها كه به علت استفاده از مواد كم دانسيته درهسته اين پانل ها ايجاد مي‌شود. بنا به اين ويژگي، 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 50 برابر سبك‌تر است.
ب) استحكام بالاي اين پانل ها نسبت به دانسيته آن ها، به طوري كه پانل نيروهاي وارده را به خوبي جذب مي کند و آن را از مقاومت بالايي در برابر بارهاي فشاري و ضربه اي برخوردار مي كند كه اين مسئله در ساخت پل ها، ساخت ديوار‌ه‌ها و سقف‌هاي كاذب از اهميت ويژه‌اي برخوردار است.
ج) مقاومت در برابر خوردگي ، بطوريكه در شرايط خورنده محيطي دچار آسيب هاي ناشي از خورندگي نمي‌شود، بنابراين در ساخت پاركت هاي در تماس با مواد شيميايي بسيار مطلوب اند. اين ويژگي باعث حداقل شدن هزينه تعمير و نگهداري نيز مي‌گردد.
د) اين پانل ها مقاوم در برابر رطوبت هستند، لذا در شرايط محيطي مرطوب دچار آسيب نمي‌شوند. اين پانل ها به علت خاصيت ضد آبشان در بدنه كشتي ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
با توجه به اينکه در هر نوع کاربرد خواص استحکامي پانل مورد نياز است، پانل هاي ساندويچي به دليل امتياز نسبت بالاي مقاومت مکانيکي به وزن آنها کاربردهاي وسيعي در صنايع گوناگون دارند، از کشتي تا ساختار هواپيمايي، از ديواره هاي واگن تا پانل هاي ساختماني، در سازه هاي پل و مهندسي.
اين محصول نسبتا جديد از جمله فرآورده هاي مركب مهندسي شده چوبي است كه به عنوان ماده ساختماني و صنعتي توليد و مصرف آن در سطح جهان رو به افزايش است و در سال هاي اخير به طورجدي مورد توجه قرار گرفته است. اين محصول تا كنون تقريبا در ايران ناشناخته باقي مانده است.
1-2 مسئله تحقيق
در سال هاي اخير كمبود مواد اوليه چوبي، صنعت چوب را با چالش هاي مهمي رو به رو كرده است. با اعمال سياست هاي جديد سازمان حفاظت و محيط زيست جنگل ها و مراتع، در سال هاي آتي بهره برداري از جنگل ها كاهش چشمگيرتري خواهد يافت. به طور كل كشور ايران از لحاظ پوشش جنگلي كشوري فقير به شمار مي‌آيد، چرا كه مساحت جنگل هاي موجود آن نسبت به مساحت كل كشور بسيار ناچيز است (7%) و سطح قابل بهره برداري جنگل هاي صنعتي كشور نسبت به سطح كل جنگل هاي كشور 2/1ميليون هكتارنسبت به 12 ميليون هكتار بر آورد شده است كه اين مقدار چوب توليد شده از منابع جنگلي داخلي جوابگوي نياز صنايع چوب كشور ما نيست]15[ .
محدوديت اين منابع جنگلي، حفظ محيط زيست و نياز روز افزون به منابع چوبي تجديد شونده، بخش هاي صنعتي را بر آن داشته است تا در حوزه هاي جنگلكاري، كشت و توسعه گونه هاي سريع الرشد را مد نظر قرار دهند. به عبارتي ديگر، زراعت درختان سريع الرشد يكي از راه هاي مقابله با اين چالش ها ست. اين گونه ها مي‌توانند به عنوان منبعي جايگزين در جهت رفع كمبود منابع تجديد شونده و مورد نياز صنايع چوب استفاده گردند. بنابراين ، كار حاضر به سمت تحقيقات بيشتر بر روي گونه سريع الرشد پالونيا سوق داده شد.
همچنين با توجه به كاهش روزافزون ذكر شده در سطح جنگل هاي جهان به خصوص در كشورهاي توسعه نيافته، تامين مواد اوليه صنايع مختلف سلولزي از منابع بازيافتي، چه در مرحله بهره برداري و چه در مرحله توليد فرآورده ها در سال هاي اخير مورد توجه قرار گرفته است. در كشور ما با توجه به فرسودگي ماشين آلات و به روز نشدن تكنولوژي توليد، ميزان ضايعات بسيار بالاست. عدم توجه به ضايعات حاصله در صنايع چوب كشور نه تنها مشكلات زيست محيطي وآلوده شدن محيط صنايع را فراهم آورده است، بلكه مقادير زيادي منابع سلولزي از دسترس خارج مي گردد. درصد ضايعات بهره برداري در جنگل و توليد محصولات در صنايع ايران بر اساس آمار سازمان برنامه و بودجه 1378در جدول1-1 آمده است]22[.
جدول 1-1 درصد ضايعات بهره برداري جنگل و توليد مصنوعات در صنايع
ضايعات قطع و استحصال تبديل در جنگل نگهداري در انبار يا جنگل تبديل در صنعت روكش و تخته لايه جمع كل

درصد نسبت 08/8 21/51 6/6 40 25/60 19/26
به مصرف
درصد نسبت 63/18 46/55 55/1 5/3 5/3 100
به كل ضايعات
سياست گذاري ها در زمينه استفاده از ضايعات چوب پالونيا براي توليد بلوك هاي مركزي پانل ساندويچي به دليل ابعاد كوچك آنها، با توجه به درصد بالاي ضايعات قطعات چوب (ارائه شده در جدول1-1) بستر سازي مناسبي براي اين صنعت بويژه از جنبه اقتصادي به نظر مي‌آيد.
از دلائل اصلي انتخاب اين چوب براي استفاده در ساخت پانل ساندويچي، امتياز دانسيته پايين و استحكام در واحد وزن بالاي آن بود كه به عنوان مبنايي براي ساخت پانل ساندويچي در اين پايان نامه مورد نظر قرار گرفت.
همچنين خاصيت عايق حرارتي و رطوبتي اين چوب امتياز بالايي در استفاده آن به عنوان مركز پانل ساندويچي است ]30[. اين چوب علاوه بر دارا بودن اين خواص مطلوب، از مزاياي هزينه پايين سرمايه گذاري، حجم رويش بالا و قيمت پايين نيز برخوردار است.
1-3 اهداف
در اين تحقيق دو هدف اساسي مد نظر قرار گرفت كه به شرح زير مي باشد:
1- يافتن شرايط مناسب توليد پانل ساندويچي با مركزيت چوب و رويه الياف شيشه
2- معرفي چوب پالونيا به عنوان يك ماده مناسب در لايه مغزي پانل هاي ساندويچي با خواص فيزيكي و مكانيكي مطلوب
1-4 تاريخچه پيدايش پانل ساندويچي
تاريخ پيدايش ساختارهاي ساندويچي در سال 1820 توسط شخصي به نام دلو 9 آغاز شد كه استفاده از ساختارهايي با دو رويه و با فاصله اي بين آنها توسط او مرسوم شد. اولين استفاده گسترده از پانل هاي ساندويچي در زمان جنگ جهاني دوم بود كه به دليل كمبود مصالح در انگلستان در طي جنگ، براي ساخت هواپيما از لايه هاي نازك چوب به عنوان رويه و از چوب بالزا به عنوان مركز استفاده شد كه توليدش موفقيت آميز بود و به اسم Wooden wonder شناخته شد و از آن در نيروي هوايي رويال10 (RAF) و تعدادي از نيروهاي هواپيمايي اروپايي مورد استفاده قرار گرفت. بعدها وقتي اين هواپيما وارد توليد در سال1941 شد، به اسم مسكوئيتو11 و به عنوان يكي از سريعترين هواپيماهاي موجود در جهان شناخته شد. در طي جنگ جهاني دوم، اولين تئوري‌هاي‌پانل ساندويچي نوشته شد. به اين مضمون كه دو رويه پانل ساندويچي براي ايجاد سكون در فاصله اي از هم قرار مي گيرند. اين رويه ها براي ايجاد مقاومت به يكديگر وابسته اند و مركز مورد استفاده نيز بايد سفت باشد و موجب نگاه داشتن مسافت بين رويه ها شود و از لغزش رويه ها، كنار هم نيز جلوگيري كند.
در دهه 50 استفاده از شانه عسلي ها به عنوان مصالح مركزي پانل هاي ساندويچي، در صنعت هواپيما معمول شد كه محدوديت هايي براي استفاده از آنها وجود داشت، به عنوان مثال بزرگترين مشكل آنها خوردگي شان در طول مدت استفاده بود.
در دهه60 نيز فوم هاي مختلفي مانند پلي اورتان و پلي استيرن توليد شدند كه به دليل خاصيت عايقي شان، به عنوان مصالح مركزي در اين پانل ها مورد استفاده قرار گرفتند.
در اين پانل ها، اغلب براي رويه از مصالح سنتي‌اي مانند فولاد و آلومينيوم استفاده مي شد. اما امروزه استفاده از پلاستيك هاي تقويت شده الياف شيشه به دلايل امتيازات فراواني مانند خواص مكانيكي بالا، سطوح پرداخت عالي، مقاومت به خوردگي، سهولت كاربرد و هزينه پايين ساخت، به طور وسيع به عنوان رويه اين پانل ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند. بنابراين، اين پانل ها به علت خاصيت ضد آب رويه ها و سبكي شان، به طور عمده در بدنه كشتي ها مورد استفاده قرار مي‌گيرند..
و امروزه پانل هاي ساندويچي براي كاربرد هاي مختلف بسيار مطلوب، انعطاف پذير و مورد استفاده اند.
1-5 كليات
1-5-1 مفاهيم اوليه
واژه چندسازه Composite از كلمه انگليسي “to compose” به معاني توأم كردن، ساختن و مخلوط كردن مشتق شده است. چندسازه ها از تركيب و اختلاط چند ماده حاصل مي‌شوند. دراينجا منظور تركيب و اختلاط فيزيكي است نه شيميايي، بطوريكه اجزاء تشكيل دهنده ماهيت شيميايي و طبيعي خود را به طوركامل حفظ مي‌كنند. گرچه در برخي از چندسازه هاي پيشرفته براي بهبود خواص، انجام اصلاحات شيميايي جزئي سطحي در مورد مواد تشكيل دهنده الزامي‌است. با اين تعريف چون تقريبا اكثر مواد طبيعي و مصنوعي را مي توان چندسازه به حساب آورد، براي محدود كردن موضوع تعريفي عملي تر و اختصاصي تر از چندسازه ها ارائه مي‌شود]4[.
چندسازه ها موادي هستند:
1) جامد (تركيبات مايع از نظر خواص مكانيكي فاقد ارزش اند.)
2) مصنوعي (مواد طبيعي مانند چوب و استخوان حذف مي شوند.)
3) متشكل از دو يا چند جزء (يا فاز) كه از نظر شيميايي يا فيزيكي كاملا متفاوتند و بصورت منظم يا پراكنده كنار هم قرار گرفته اند و لايه مشترك يا حد واسطي بين آنها وجود دارد و خواص مكانيكي يكي از فازها نسبت به فاز يا فازهاي ديگر خيلي بهتر است.
4) داراي خواص و ويژگي هايي هستند كه هيچ يك از فازهاي تشكيل دهنده به تنهايي نمي‌توانند آنها را داشته باشند.
1-5-2 انواع چندسازه
به طور كلي مواد چندسازهي به سه دسته تقسيم مي شوند كه شامل موارد زير باشد:
1- چند سازه سراميكي( (CMC 12
2- چندسازه زمينه فلزي( (MMC 13
3- چند سازه زمينه پليمري (PMC) 14 كه رايج ترين دسته چند سازه ها هستند و بيش از 90 درصد مصرف جهاني چندسازه را به خود اختصاص مي‌دهند]4[.
چندسازه هاي پليمري چندسازههاي سراميكي چندسازه هاي فلزي
(PMC) (CMC) (MMC)
مزايا : مزايا : مزايا (در مقايسه با (PMC :
قيمت پايين دماي كاركردي بسيار بالا استحكام عرضي بيشتر
فراورش سادهاستحكام برشي و
مقاومت شيميايي خوب فشاري بيشتر
وزن مخصوص پايين دماي كاركرد بالاتر

عدم جذب آب و آتش
معايب: معايب: معايب:
استحكام و مدول نسبتا پايينشكننده بودن كار زيادي بر روي شان
دماي كاركرد پايين،مقاومت محيطي صورت نمي‌گيرد.
ضعيف(قابل تخريب بوسيله اشعه ماوراء بنفش و حلال ها)
مثال:مثال:مثال:
پلي استر/ الياف شيشه سراميك/الياف سيليكون كاربايد آلومينيوم/ ذرات
بتون (چندسازه معمولي)سيليكون كاربايد


دیدگاهتان را بنویسید