Ин таҳқиқот меомӯзад, ки иваз кардани қисман ё пурраи зарраҳои ҳезум, ки дар матритсаи крахмали термопластикии тағйирдодашуда (MS) истифода мешаванд, бо пасмондаҳои пресси равғании сиёҳдона, рапс ва примулаи шомгоҳӣ хусусиятҳои механикӣ, сатҳӣ ва вобаста ба оби тахтаҳои биокомпозитиро чӣ гуна тағйир медиҳад. Биокомпозити асосёфта ба крахмал маводи композитиест, ки дар он пуркунандаи лигноселлюлозии дорои пайдоиши биологӣ бо матритсаи полимерии асосёфта ба крахмал, ки ба таври термопластикӣ коркард мешавад, якҷо карда шудааст. Муҳаққиқон ҳезумро дар сатҳҳои %0, %30, %65 ва %100 бо пасмондаи пресс иваз карда, матритсаро ба андозаи %30 ё %40 аз массаи умумӣ истифода бурдаанд ва пас аз раванди истеҳсолӣ, ки экструзия ва пресскунии гармро якҷо мекунад, устуворӣ ба хамшавӣ, ноҳамвории сатҳ, кунҷи тамос, ҷабби об, варами ғафсӣ ва рафтори пора шудан дар обро омӯхтаанд.

Дар таҷрибаҳо миқдори пасмондаи пресс қавитарин омили таҷрибавӣ барои modulus of rupture (MOR), ки нишондиҳандаи устуворӣ ба хамшавӣ мебошад, буд ва дар модели факториалӣ %43,65 тағйирёбии MOR-ро шарҳ дод. Умуман, иваз кардани ҳезум бо пасмондаи пресс MOR-ро коҳиш дод. Бо вуҷуди ин, натиҷа танҳо ба ҳиссаи ивазкунӣ вобаста нест: композитҳои асосёфта ба рапс аз ҷиҳати механикӣ тамоюли устувортар нишон доданд, дар ҳоле ки сиёҳдона дар сатҳи миёнаи ивазкунӣ ноҳамвории сатҳро кам кард, аммо ҳангоми ивазкунии %100 ноҳамворӣ боз зиёд шуд.

Дар рафтори вобаста ба об байни намудҳои пасмондаи пресс фарқи равшан мушоҳида шуд. Дар тахтаҳои дорои рапс ҳангоми ивазкунии %65 ва %100 ҳезум, ҳам дар ҳиссаи матритсаи %30 ва ҳам %40, пас аз 2 ва 24 соат ғӯтондан дар об пора шудани намуна мушоҳида нашуд. Примулаи шомгоҳӣ низ дар сатҳҳои баланди ивазкунӣ нисбат ба об рафтори нисбатан хуб нишон дод; баръакс, композитҳои дорои сиёҳдона ба вайроншавии сохтории аз об баамаломада ҳассостар монданд.

Натиҷаи таҳқиқот нишон медиҳад, ки пасмондаҳои коркарднашудаи пресси равғаниро метавон ҳамчун пуркунандаи алтернативии лигноселлюлозӣ дар биокомпозитҳои асосёфта ба крахмал истифода бурд; аммо ин маънои онро надорад, ки ҳезумро дар ҳар як татбиқ бидуни аз даст додани самаранокӣ пурра иваз кардан мумкин аст. Муаллифон ин маводҳоро махсусан барои татбиқҳое номзад мешуморанд, ки дар онҳо устувории баланди сохторӣ талаботи аввалиндараҷа нест.

Таҳқиқот таҳлили давраи ҳаёт, изи карбон, оптимизатсияи иқтисодӣ ё суръати биотаҷзияи тахтаҳои истеҳсолшударо чен накардааст. Илова бар ин, миқдори равған ва сафедаи боқимонда дар пасмондаҳо дар ин таҷриба бо усули кимиёвӣ миқдоран муайян карда нашудааст. Аз ин рӯ, механизми молекулавӣ ё кимиёвии фарқиятҳои вобаста ба навъи пасмондаи пресс дар самаранокии мавод ҳанӯз пурра муайян нашудааст.

Масъалаи таҳқиқот

Зарраҳои ҳезум ва орди ҳезум пуркунандаҳои васеъ истифодашаванда дар композитҳои лигноселлюлоза–полимер мебошанд. Аммо он ки саноати коркарди ҳезум пасмондаҳои худро ҳарчи бештар арзишманд мегардонад, маънои онро дорад, ки пасмондаҳои ҳезумро на ҳамеша ҳамчун манбаи партови арзон ва номаҳдуд ҳисобидан мумкин аст. Аз ин рӯ, табдил додани маҳсулоти иловагии лигноселлюлозӣ, ки аллакай дар дигар соҳаҳо ба вуҷуд меоянд, ба пуркунандаи композитӣ метавонад аз нуқтаи назари самаранокии захираҳо роҳи алтернативӣ бошад.

Пасмондаҳои пресси равғанӣ аз ин ҷиҳат ҷолибанд. Онҳо биомассаи сахте мебошанд, ки пас аз истеҳсоли равған боқӣ мемонад ва метавонанд на танҳо ҷузъҳои лигноселлюлозӣ ба монанди селлюлоза, гемиселлюлоза ва лигнин, балки сафедаҳо, липидҳои боқимонда, минералҳо ва дигар моддаҳои экстрактивиро низ дар бар гиранд. Ин ҷузъҳо дар истеҳсоли композит ҳам бартарӣ ва ҳам камбудӣ эҷод карда метавонанд. Масалан, сафедаҳо метавонанд ҳангоми коркарди термомеханикӣ ба ташаккули пайвандҳо мусоидат кунанд, дар ҳоле ки фазаи равғании дар сатҳ боқимонда метавонад часпиши байни пуркунанда ва матритсаи полимериро кам кунад.

Дар бисёр таҳқиқоти композитҳои дорои нахҳои табиӣ маводи пуркунанда аз модификатсияҳои иловагии кимиёвӣ, аз қабили коркарди ишқорӣ, силанизатсия, ацетилизатсия ё этерификатсия мегузарад. Ин равандҳо метавонанд мутобиқати пуркунанда–матритсаро беҳтар кунанд, аммо моддаҳои иловагии кимиёвӣ, энергия, марҳилаҳои коркард ва хароҷоти иловагӣ талаб мекунанд.

Равиши хоси ин таҳқиқот истифодаи пасмондаҳои пресси сиёҳдона, рапс ва примулаи шомгоҳӣ бе модификатсияи кимиёвӣ ва кор бо маҳсулоти иловагии кишоварзӣ-саноатие мебошад, ки то ҳадди имкон кам коркард шудаанд.

Крахмали термопластикии тағйирдодашудаи истифодашуда

Ҳамчун матритсаи полимерӣ крахмали термопластикии тағйирдодашудаи тиҷоратии M30 истифода шудааст. Манбаъ бо такя ба маълумоти техникии истеҳсолкунанда барои M30 зичии тақрибан 1,28 g/cm³, суръати ҷараёни гудохта 9,0 g/10 дақиқа дар шароити 190 °C/2,16 kg, устувории кашишии тақрибан 35 MPa, устувории хамшавии 45 MPa, модули хамшавии 1400 MPa ва ҳарорати тавсияшудаи коркарди 160–180 °C-ро гузориш медиҳад.

Истеҳсолкунанда M30-ро дар шароити табиие, ки микроорганизмҳо мавҷуданд, биотаҷзияшаванда ва компостшаванда тавсиф мекунад. Ин хусусият дар таҳқиқот бо таҷрибаи мустақили биотаҷзия дубора чен карда нашудааст.

Се пасмондаи пресси равғании истифодашуда

Дар таҳқиқот се навъи гуногуни пасмондаи истеҳсоли равған истифода шудааст:

• Пасмондаи пресси сиёҳдона (Nigella, N),
• Пасмондаи пресси рапс (Rapeseed, R),
• Пасмондаи пресси примулаи шомгоҳӣ (Evening Primrose, EP).

Пасмондаҳо аз истеҳсолкунандаи тиҷоратии равған, ки пресскунии механикии хунукро истифода мебарад, гирифта шудаанд. Манбаъ ҳарорати пресскунии равғанро тақрибан 38 °C нишон медиҳад. Пеш аз истеҳсоли композит пасмондаҳо дар осиёби корддор майда карда шуданд, аммо ягон коркарди иловагии кимиёвӣ ё сатҳӣ анҷом дода нашуд.

Тарҳи таҷриба

Се омили асосии таҷрибавӣ истифода шуданд:

Гурӯҳҳои %0 пасмондаи пресс тахтаҳои истинодие мебошанд, ки танҳо зарраҳои ҳезум ва матритсаи MS доранд. Дар сатҳҳои %30 ва %65 ҳезум ва пасмондаи пресс дар як фазаи пуркунанда якҷо мавҷуданд, дар сатҳи %100 бошад пуркунандаи лигноселлюлозӣ пурра аз пасмондаи дахлдор иборат аст.

Манбаъ тарҳи таҷрибаро ҳамчун 24 вариант тавсиф мекунад. Сабаб ин аст, ки формулаҳои истинодии %0 дар сохтори омилҳои таҷрибавӣ барои се навъи пасмондаи пресс бо кодҳои ҷудогонаи истинодӣ нишон дода шудаанд; аз ҷиҳати таркиби физикӣ истинодҳои N0, R0 ва EP0 баробаранд ва дар пешниҳоди оморӣ зери кодҳои умумии 0_MS30 ва 0_MS40 муттаҳид шудаанд.

Оё Пасмондаҳои Пресси Равғанӣ Метавонанд Ҳамаи Зарраҳои Ҳезумро Иваз Кунанд?

Дар ин таҷриба бо ивазкунии %100 ҳезум аз ҳар се навъи пасмондаи пресс тахтаҳои композитии истеҳсолшаванда ва ченшаванда ба даст оварда шуданд; аммо “имкони истеҳсол кардан” ва “нишон додани самаранокии баробар ба истиноди ҳезум” як чиз нестанд. Илова кардани пасмондаи пресс умуман MOR-ро паст кард, дар ҳоле ки дар баъзе формулаҳои дорои миқдори баланди пасмонда ҳамвории сатҳ ё якпорчагии сохторӣ нисбат ба об беҳтар шуд. Аз ин рӯ, ивазкунии пурра бояд танҳо мувофиқи талаботи механикӣ, муқовимат ба об ва сатҳи татбиқи мақсаднок арзёбӣ шавад.

Чаро андозаи зарра муҳим аст?

Манбаъ аз маълумоти таҳлили ғалберӣ, ки барои ҳамон партияи ашёи хом дар таҳқиқоти қаблӣ гирифта шуда буд, истифода кардааст. Андозаи зарра омили мустақили назоратшавандаи ин таҷриба нест; бо вуҷуди ин, азбаски он метавонад ба масоҳати сатҳи пуркунанда, ҷойгиршавӣ ва шароити тамос бо матритса таъсир расонад, ҳангоми тафсири натиҷаҳо ҳамчун тағйирёбандаи ёрирасон баррасӣ шудааст.

Қисми зиёди пуркунандаи сиёҳдона дар фосилаи 250–500 µm мутамарказ шудааст, дар ҳоле ки рапс тақсимоти ба таври назаррас калонтар дорад. Ҳезум бошад, тақсимоти васеътари андозаи зарраҳоро нишон медиҳад.

Дар манбаъ байни фраксияҳои хурдтар аз 125 µm ва ноҳамвории сатҳ коррелятсияи мусбат мушоҳида шудааст; аммо азбаски қисми зиёди ин фраксияҳои майда аз ҳезум пайдо шудаанд, муаллифон инро мустақиман ҳамчун хулосаи сабабии “зарраи хурд ноҳамвориро зиёд мекунад” тафсир намекунанд.

Раванди истеҳсол

Истеҳсол усули думарҳилагӣ мебошад, ки техникаҳои коркарди пластик ва истеҳсоли панелҳои асосёфта ба ҳезумро якҷо мекунад. Дар марҳилаи аввал пуркунанда бо крахмали термопластикӣ дар экструдери дугонавинт якхела карда шуд, дар марҳилаи дуюм маводи ҳосилшуда бо пресси ҳамвори гарм ба тахта табдил дода шуд.

Дар санҷишҳои аввал зичии ҳадафии 900 kg/m³ истифода шуд, аммо дар баъзе формулаҳо якпорчагии кофии тахта ба даст наомад. Барои истифодаи параметрҳои умумии истеҳсолӣ дар ҳамаи формулаҳо зичии ҳадафӣ то 1100 kg/m³ баланд карда шуд.

Зичии воқеии тахта

Зичии миёнаи намунаҳои истеҳсолшуда дар ҳамаи вариантҳо 1167 ± 47 kg/m³ ва ғафсии миёна 2,54 ± 0,11 mm чен карда шуд. Ин арзишҳо ба зичӣ ва ғафсии ҳадафӣ наздиканд, аммо пурра яксон нестанд; хусусиятҳои воқеии тахта байни вариантҳо тағйир меёбанд.

MOR чиро чен мекунад?

Modulus of rupture (MOR) нишондиҳандаи устувории механикӣ мебошад, ки шиддатеро ифода мекунад, ки тахта пеш аз шикастан зери бори хамшавӣ бардошта метавонад. Ченкуниҳои MOR дар асоси EN 310:1994 гузаронида шуданд ва барои ҳар як варианти таҷриба 20 намуна истифода шуд.

Мувофиқи ANOVA-и факториалӣ, навъи пасмондаи пресс, миқдори пасмонда, ҳиссаи матритса ва баъзе таъсирҳои мутақобил ба MOR аҳаммият доранд. Ҳиссаи калонтарин ба миқдори пасмондаи пресс тааллуқ дорад.

Дар тахтаҳои истинодӣ баланд кардани ҳиссаи матритса аз %30 то %40 MOR-ро зиёд кард. Вақте ки ҳезум бо пасмондаи пресс қисман ё пурра иваз шуд, афзоиши ҳамон матритса бартарии равшани механикӣ нишон надод.

Дар системаҳои дорои сиёҳдона бо зиёд шудани ҳиссаи ивазкунӣ MOR кам шуд; бузургтарин коҳиш дар фосилаи 0–30–65% мушоҳида гардид, ҳангоми гузариш аз %65 ба %100 тағйироти бузурги иловагӣ дида нашуд. Системаҳои рапс бошанд, дар сатҳҳои ивазкунӣ рафтори устувортари MOR нишон доданд.

Ноҳамвории сатҳ

Ноҳамвории сатҳ дар доираи EN ISO 21920-2:2022-06 бо параметрҳои Rz, Ra ва Rq арзёбӣ шуд. Дар ҳар вариант 20 намуна бо профилометри тамосии Surftest SJ-210 чен карда шуд.

Азбаски Rz, Ra ва Rq хусусиятҳои гуногуни як профили сатҳро ифода мекунанд, байни онҳо коррелятсияи баланд мушоҳида шуд. Дар байни омилҳои асосӣ танҳо миқдори пасмондаи пресс аҳаммиятнок буд.

Он ки модел қисми зиёди ноҳамвориро шарҳ дода наметавонад, нишон медиҳад, ки тағйирёбандаҳои дигар ба монанди тақсимоти андозаи зарраҳо, агрегацияи зарраҳо, холигиҳои сатҳӣ, таркиби воқеии кимиёвии пуркунанда ва ҷойгиршавӣ дар ҷараёни раванд низ метавонанд муҳим бошанд.

SEM чиро нишон дод?

Морфологияи сатҳ бо микроскопи электронии сканерии Phenom XL дар калонкунии 200× ва 1000× омӯхта шуд; барои ҳар вариант се минтақаи гуногуни сатҳ тасвир карда шуд.

Мувофиқи мушоҳидаҳои SEM, дар тахтаҳои истинодӣ зарраҳои ҳезуми кушода ва нопайвастагиҳои сатҳӣ мавҷуд буданд. Иваз кардани қисми ҳезум бо сиёҳдона сатҳро якхелатар кард. Аммо ҳангоми ивазкунии %100 бо сиёҳдона ҷамъшавии зарраҳои майда бартарӣ пайдо кард ва морфологияе мушоҳида шуд, ки бо афзоиши дубораи ноҳамворӣ мувофиқ буд.

Дар композитҳои бо %100 примулаи шомгоҳӣ ивазшуда бошад, сохтори сатҳии пайвастатар ва зичтар, бо зарраҳои кушодаи камтар ва холигиҳои камтар намоён мушоҳида шуд. Ин сохтор бо ноҳамвории паст ва рафтори нисбатан хуб нисбат ба об мувофиқ аст.

Кунҷи тамос ва таршавӣ

Таршавии сатҳ бо истифода аз гониометри Phoenix 300 ва қатраи 3 µL оби дистиллшуда чен карда шуд. Кунҷи тамос 5, 20, 40 ва 60 сония пас аз гузоштани қатра сабт шуд; барои ҳар вариант 20 намуна истифода гардид.

Кунҷи калонтари тамос умуман бо паҳншавии камтари қатраи об дар сатҳ, яъне бо таршавии камтар алоқаманд аст. Бо вуҷуди ин, ковокиҳо, ноҳамвории сатҳ ва ворид шудани моеъ ба дохили композит метавонанд ба кунҷи намоёни ченшуда таъсир расонанд; аз ин рӯ, кунҷи тамос танҳо тамоми муқовимат ба обро ифода намекунад.

Қобилияти умумии шарҳдиҳии модели кунҷи тамос аз %90 бештар аст. Ин натиҷа нишон медиҳад, ки рафтори таршавӣ дар таҷриба бо навъ ва миқдори пасмондаи пресс, матритса ва омили вақт хеле хуб тавсиф мешавад.

Рафтори кунҷи тамоси се навъи пасмондаи пресс

Сиёҳдона: Дар ивазкунии %30 ва %65 кунҷи тамос нисбат ба истинод коҳиш ёфт, яъне сатҳ осонтар тар шуд. Дар ивазкунии %100 кунҷи тамос боз зиёд шуд. Манбаъ ин бозгаштро ба афзоиши ноҳамворӣ ва эҳтимоли дар нобаробариҳои сатҳ нигоҳ дошта шудани канори қатра вобаста медонад.

Рапс: Бо зиёд шудани миқдори пасмондаи пресс кунҷи тамос тадриҷан ва тақрибан ба таври монотонӣ кам шуд. Ин рафтор нишон медиҳад, ки таршавӣ асосан аз миқдори пасмондаи пресс идора мешавад.

Примулаи шомгоҳӣ: Устувортарин рафтор дар ин ҷо мушоҳида шуд. Ҳатто ҳангоми ивазкунии %100 ҳезум кунҷи тамос ба тахтаҳои истинодӣ наздик монд ва дар давоми 5–60 сония танҳо коҳиши маҳдуд нишон дод.

Оё Дар Ин Таҳқиқот Як Пасмондаи Пресси Равғании “Беҳтарин” Вуҷуд Дорад?

Не. Пасмондаи бартаридошта вобаста ба меъёри самаранокӣ тағйир меёбад: рапс аз ҷиҳати MOR дар сатҳҳои ивазкунӣ нисбатан устувор буда, аз ҷиҳати якпорчагии сохторӣ дар об яке аз системаҳои қавитарин аст; примулаи шомгоҳӣ бо кунҷи баланди ва устувори тамос, сатҳи зич ва рафтори варами паст фарқ мекунад; сиёҳдона бошад, дар ҳиссаҳои миёнаи ивазкунӣ ноҳамвории сатҳро кам карда тавонист, аммо махсусан ҳангоми таъсири об рафтори заифтар нишон дод. Аз ин рӯ, манбаъ як пасмондаи универсалии оптималиро муайян намекунад.

Таҷрибаи ҷабби об

Ҳиссаи ҷабби об дар манбаъ бо муодилаи зерин ҳисоб шудааст:

\[ WA_n=\frac{m_n-m_0}{m_0}\times100\% \]

Дар ин ҷо \(WA_n\), фоизи ҷабби об пас аз \(n\) соат; \(m_0\), массаи намуна пеш аз ғӯтондан ба об; \(m_n\), масса пас аз 2 ё 24 соат ғӯтондан мебошад ва \(n\in\{2,24\}\) муайян шудааст.

Муодила нишон медиҳад, ки намуна нисбат ба массаи ибтидоии худ чӣ қадар об гирифтааст. Масалан, бо зиёд шудани масса WA ба таври хаттӣ меафзояд. Аммо агар намуна дар об пора шавад, масса ва ғафсии ниҳоиро боэътимод чен кардан мумкин нест.

Сабаби истифодаи пора шудани намуна ҳамчун метрикаи ҷудогона

Дар таҷрибаҳои обӣ баъзе композитҳо якпорчагии физикии худро аз даст доданд. Аз ин рӯ, гузориш додани танҳо арзишҳои WA ё TS метавонист намунаҳои заифтаринро аз маълумот берун кунад ва тасаввуроти нодуруст дар бораи устуворӣ ба вуҷуд оварад.

Муҳаққиқон кӯшиш карданд ин мушкилро бо гузориши ҷудогонаи фоизи намунаҳои порагардида пас аз 2 ва 24 соат ҳал кунанд. Муқоисаҳои оморӣ барои WA ва TS танҳо дар вариантҳое гузаронида шуданд, ки ҳамаи намунаҳо то охири вақти дахлдори ченкунӣ бутун монданд.

Рафтори обии пасмондаи пресси рапс

Композитҳои дорои рапс дар ҳиссаҳои баланди ивазкунии ҳезум якпорчагии сохтории равшан қавӣ нишон доданд. Дар ивазкунии %65 ва %100 рапс, ҳам дар ҳиссаи матритсаи %30 ва ҳам %40, пас аз 2 ва 24 соат ягон намунаи порагардида мушоҳида нашуд.

Дар ивазкунии %100 рапс арзиши ҷабби об дар варианти дорои матритсаи %40 нисбат ба варианти дорои матритсаи %30 пасттар буд.

Рафтори обии примулаи шомгоҳӣ

Примулаи шомгоҳӣ, махсусан дар ҳиссаҳои баланди ивазкунӣ, нисбат ба об самаранокии мусбат нишон дод. Варианти %100 примулаи шомгоҳӣ ва %40 матритса дар байни вариантҳои ченшаванда пас аз 2 соат камтарин варами ғафсиро нишон дод; дар гурӯҳҳои ивазкунии %100 пас аз 24 соат низ бо арзиши пасти TS гурӯҳи омории ҷудогона ташкил дод.

Манбаъ баррасӣ мекунад, ки морфологияи сатҳии зич ва камковокии композитҳои примулаи шомгоҳӣ метавонад воридшавии обро маҳдуд карда бошад. Ҳамчунин ҳамчун шарҳи эҳтимолӣ пешниҳод шудааст, ки равғани дар пасмонда боқимонда метавонад воридшавии обро кам карда бошад. Аммо азбаски миқдори равғани боқимонда дар ин таҷриба чен нашудааст, ин механизм тасдиқ нашудааст.

Рафтори обии пасмондаи пресси сиёҳдона

Системаҳои дорои сиёҳдона ба вайроншавии аз об баамаломада ҳассостар буданд. Хулосаи умумии манбаъ ин аст, ки вариантҳои nigella нисбат ба системаҳои рапс ва примулаи шомгоҳӣ дар нигоҳ доштани якпорчагии сохторӣ дар об мушкилоти бештар доштанд.

Ин натиҷа маънои онро надорад, ки сиёҳдонаро ҳамчун пуркунандаи композитӣ истифода бурдан мумкин нест; аммо нишон медиҳад, ки барои соҳаҳои истифодае, ки бо об тамос доранд, формулаи мавҷуда ба оптимизатсияи иловагӣ ниёз дорад.

PCA чӣ илова кард?

Principal Component Analysis (PCA) барои арзёбии якҷояи шумораи зиёди параметрҳои механикӣ, сатҳӣ ва обӣ дар як фазои тағйирёбандаҳо истифода шуд. Ду ҷузъи асосии аввал тақрибан %65,67 тағйирёбии умумиро шарҳ доданд.

Вектори миқдори пасмондаи пресс нисбат ба MOR дар самти муқобил ҷойгир шудааст. Ин таҳлили маҷмӯӣ мувозинати самаранокиро дастгирӣ мекунад, ки истифодаи бештари пасмондаи пресс умуман устувории механикиро коҳиш медиҳад, аммо дар баъзе формулаҳо метавонад рафтори сатҳӣ ва обиро беҳтар кунад.

Усул ва Натиҷаҳои Таҳқиқот

Ашёи хом

Ҳамчун матритса крахмали термопластикии тағйирдодашудаи тиҷоратии M30 истифода шудааст. Пуркунандаи истинодии лигноселлюлозӣ зарраҳои ҳезуми нармест, ки ба зарраҳои дар қабати берунии тахтаҳои заррагии саноатӣ истифодашаванда монанданд.

Пуркунандаҳои алтернативӣ пасмондаҳои пресси сиёҳдона, рапс ва примулаи шомгоҳӣ мебошанд. Пасмондаҳо аз маҳсулоти иловагии саноати равған гирифта шудаанд, ки пас аз пресскунии механикии хунук дар тақрибан 38 °C ба вуҷуд меоянд ва ба ғайр аз майдакунӣ дар осиёби корддор ба коркарди иловагӣ дучор нашудаанд.

Матритсаи таркиб

Истеҳсол

1. Пуркунандаи ҳезум/пасмондаи пресс ва матритсаи M30 мувофиқи формула вазн карда шуданд.
2. Омехта ба экструдери дугонавинти ҳамсамтгард дода шуд.
3. Экструзия дар шароити 160 °C ва 16 rpm анҷом дода шуд.
4. Маводи экструзияшуда дар осиёби корддор аз нав майда карда шуд.
5. Дар чорчӯбаҳои 275 × 160 mm матҳои ғафсиашон тақрибан 2,5 mm ташкил карда шуданд.
6. Матҳо дар 160 °C барои 5 дақиқа бо пресси гарм фишурда шуданд.
7. Тахтаҳо зери фишори сабук хунук карда шуданд.
8. 24 соат дар шароити лабораторӣ нигоҳдорӣ шуданд.
9. Намунаҳои мувофиқ ба стандартҳои таҷриба бурида шуданд.

SEM

Морфологияи сатҳ бо микроскопи электронии сканерии Phenom XL омӯхта шуд. Намунаҳо бо тақрибан 5 nm тилло пӯшонида шуданд; калонкуниҳои 200× ва 1000× дар шиддати тезонандаи 10 kV ва фишори камераи 10 Pa истифода шуданд.

Аз ҳар вариант се минтақаи гуногуни сатҳ тасвир карда шуда, микрографҳои намояндагӣ ба муҳокима дохил карда шуданд. Аз ин рӯ, бахши SEM ченкунии миқдории сеандозаи ковокӣ нест, балки мушоҳидаи муқоисавии морфологияҳои интихобшудаи сатҳ мебошад.

Зичӣ

Зичӣ бо усули асосёфта ба EN 323:1999 чен карда шуд ва барои ҳар вариант 20 намуна истифода гардид. Зичии миёна 1167 ± 47 kg/m³ муайян карда шуд.

Устуворӣ ба хамшавӣ

MOR дар асоси EN 310:1994 ва бо 20 намуна барои ҳар як варианти таҷриба чен карда шуд.

ANOVA-и факториалӣ миқдори пасмондаи прессро ҳамчун омили дорои бузургтарин қобилияти шарҳдиҳӣ барои самаранокии механикӣ муайян кард. Арзишҳои MOR-и тахтаҳои истинодӣ умуман аз вариантҳои дорои пасмондаи пресс баландтаранд.

Ноҳамвории сатҳ

Параметрҳои Rz, Ra ва Rq бо профилометри сайёри тамосии Surftest SJ-210 чен карда шуданд. Барои ҳар вариант 20 намуна истифода шуд.

Дар натиҷаҳои ноҳамворӣ таъсири асосии миқдори пасмондаи пресс аҳаммиятнок аст; таъсирҳои асосии танҳо навъи пасмондаи пресс ва ҳиссаи матритса аҳаммиятнок нестанд. Баръакс, таъсирҳои навъи пасмондаи пресс × миқдори пасмондаи пресс, миқдори пасмондаи пресс × ҳиссаи матритса ва таъсирҳои мутақобили сеҷониба муҳиманд.

Кунҷи тамос

Бо гониометри Phoenix 300 қатраи 3 µL оби дистиллшуда истифода шуд ва тасвирҳо дар 5, 20, 40 ва 60 сония сабт гардиданд. Дар ҳар вариант 20 намуна чен карда шуд.

Ба кунҷи тамос миқдори пасмондаи пресс, навъи пасмондаи пресс, ҳиссаи матритса ва вақт ҳама таъсирҳои асосии аҳаммиятнок нишон доданд.

Ҷабби об ва варами ғафсӣ

Намунаҳо барои 2 ва 24 соат ба об ғӯтонда шуданд. Барои ҳар формула дар оғоз 20 намуна арзёбӣ гардид.

Азбаски ҳангоми пора шудани намуна WA ва TS-ро боэътимод чен кардан мумкин набуд, муҳаққиқон фоизи намунаҳои порагардидаеро ба метрикаи иловагии муқовимат ба об табдил доданд.

Муқоисаҳои сершумори Tukey барои WA ва TS танҳо дар вариантҳое анҷом дода шуданд, ки ҳамаи намунаҳояшон то охири вақти дахлдори ченкунӣ якпорчагии худро нигоҳ доштанд.

Таҳлили оморӣ

Таҳлили оморӣ бо Statistica 13 анҷом дода шуд.

• Барои робитаи байни фраксияҳои андозаи зарра ва хусусиятҳои композит коррелятсияи Pearson истифода шуд.
• Таъсири навъи пасмондаи пресс, миқдори пасмондаи пресс ва ҳиссаи матритса бо ANOVA-и факториалии асосёфта ба general linear model омӯхта шуд.
• Саҳми нисбии ҳар омил бо тақсим кардани арзиши дахлдори sum of squares, ба истиснои intercept, ба арзиши умумии model sum of squares ҳисоб карда шуд.
• Дар байни вариантҳои мувофиқ барои WA ва TS санҷиши one-way ANOVA + Tukey татбиқ шуд.
• Ҳадди аҳаммиятнокӣ α = 0,05 муқаррар карда шуд.
• Сохтори умумии байни тағйирёбандаҳо бо PCA омӯхта шуд.

Дар ҷадвалҳои иловагӣ баъзе арзишҳои p дар баромади нармафзор дар шакли “0.000000” нишон дода мешаванд. Ин намоиш аз ҷиҳати оморӣ маънои математикии p = 0-ро надорад, балки нишон медиҳад, ки арзиш аз дақиқии намоишии нармафзор пасттар аст.

Номувофиқии дохилии манбаъ дар устувории обӣ

Ҷумлаи “пас аз 24 соат ҳамаи намунаҳои бо матритсаи %30 истеҳсолшуда пора шуданд” дар матни натиҷаҳои манбаъ бо Расми 9 дар ҳамон саҳифа ва шарҳи махсуси навъи пасмонда, ки бевосита баъд аз он меояд, мувофиқат намекунад. Расми 9 дар композитҳои рапсии дорои матритсаи %30 ҳангоми ивазкунии %65 ва %100 пас аз 24 соат %0 пора шуданро нишон медиҳад.

Манбаъ инчунин дар ҳамон параграф ба таври равшан мегӯяд, ки барои рапс ҳангоми ивазкунии %65 ва %100, новобаста аз ҳиссаи матритса, пас аз 2 ва 24 соат пора шудан ба амал наомадааст. Аз ин рӯ, дар тафсири Verianla натиҷаи махсуси навъи пасмонда, ки аз ҷиҳати дохилӣ мувофиқтар аст, асос гирифта шудааст.

Лағжиш дар рақамҳои истинодии стандартҳо

Байни рақамҳои истинодии EN 323:1999, EN 310:1994 ва EN ISO 21920-2:2022-06 дар матни усул ва рақамҳои рӯйхати адабиёт фарқи якқадамӣ дида мешавад. Азбаски номҳои стандартҳо равшананд, мазмуни методӣ номуайян нест; масъала танҳо дар сатҳи рақамгузории истинодҳои дохилии манбаъ қарор дорад.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ мекунад

• Пасмондаҳои пресси равғании аз ҷиҳати кимиёвӣ тағйирдоданашуда метавонанд дар матритсаи крахмали термопластикии тағйирдодашуда ҳамчун пуркунандаи лигноселлюлозӣ коркард шаванд.
• Бо ивазкунии %100 ҳезум истеҳсоли тахтаи композитии физикӣ имконпазир аст.
• Миқдори пасмондаи пресс қавитарин омили таҷрибавӣ дар рафтори MOR мебошад.
• Афзоиши ивазкунии ҳезум умуман MOR-ро коҳиш медиҳад.
• Композитҳои рапс дар сатҳҳои омӯхташудаи ивазкунӣ аз ҷиҳати MOR нисбатан устуворанд.
• Ивазкунии миёнаи сиёҳдона метавонад ноҳамвории сатҳро коҳиш диҳад.
• Дар ивазкунии %100 сиёҳдона агрегацияи зарраҳои майда ва ноҳамворӣ метавонанд боз зиёд шаванд.
• Композитҳои примулаи шомгоҳӣ сатҳи зич ва рафтори кунҷи тамоси баланд/устувор нишон доданд.
• Рапс ва примулаи шомгоҳӣ тавонистанд дар ҳиссаҳои баланди ивазкунӣ якпорчагии сохториро нисбат ба об беҳтар кунанд.
• Дар ивазкунии %65 ва %100 рапс пас аз 2 ва 24 соат пора шудани намуна мушоҳида нашуд.
• Бо зиёд шудани миқдори пасмондаи пресс байни устувории механикӣ ва баъзе хусусиятҳои сатҳӣ/обӣ мувозинати самаранокӣ ба вуҷуд меояд.

Натиҷаҳое, ки таҳқиқот дастгирӣ намекунад

• Нишон дода нашудааст, ки пасмондаҳои пресси равғанӣ дар ҳар як татбиқи композити ҳезумӣ аз ҳезум беҳтаранд.
• Нишон дода нашудааст, ки ивазкунии %100 бо пасмондаи пресс аз ҷиҳати самаранокии механикӣ ба истиноди %100 ҳезум баробар аст.
• Суръати воқеии биотаҷзия ё компостшавии композитҳои истеҳсолшуда дар ин таҳқиқот чен карда нашудааст.
• Таҳқиқот арзёбии давраи ҳаёт ё муқоисаи изи карбонро анҷом надодааст.
• Имконпазирии иқтисодӣ ё хароҷоти истеҳсоли силсилавии саноатӣ санҷида нашудааст.
• Миқдори равған ва сафедаи боқимондаи пасмондаҳо дар ин таҳқиқот миқдоран чен карда нашудааст.
• Механизме, ки равғани боқимонда мустақиман муқовимат ба об ё адгезияи пуркунанда–матритсаро тағйир медиҳад, таҷрибавӣ исбот нашудааст.
• Таъсири мустақили сабабии андозаи зарра дар шароити таркиби собити пасмондаи пресс таҷрибавӣ ҷудо карда нашудааст.
• Фарсудашавии дарозмуддати муҳити беруна, UV, яхкунӣ-обшавӣ, биотаҷзия ё рафтори сӯхторӣ арзёбӣ нашудааст.

Ниёзҳои таҳқиқоти оянда

Муаллифон махсусан ду самти таҳқиқотро таъкид мекунанд. Якум, санҷидани мустақили таъсири андозаи зарра дар шароити таркиби якхелаи пуркунанда мебошад. Дар таҷрибаи мавҷуда андозаи зарра ҳамроҳ бо навъи пасмондаи пресс ва ҳиссаи ҳезум тағйир меёбад, бинобар ин таъсирҳоро пурра ҷудо кардан мумкин нест.

Самти дуюм ченкунии мустақими кимиёвии таркиби пасмондаҳо, махсусан миқдори равған ва сафедаи боқимонда мебошад. Пайваст кардани ин ҷузъҳо бо MOR, ноҳамворӣ, кунҷи тамос, WA ва TS метавонад аз ҷиҳати механистӣ беҳтар шарҳ диҳад, ки чаро намудҳои гуногуни пасмондаи пресс рафтори гуногун нишон медиҳанд.

Ҳангоми ба даст омадани ин маълумот, мумкин мешавад боэътимодтар арзёбӣ кард, ки оё истифодаи мустақими пасмонда бо коркарди ҳадди ақал ё равандҳои иловагӣ ба монанди экстраксияи равғани боқимонда афзоиши самаранокиро асоснок мекунанд.

Ёддошт оид ба Манбаъ ва Усул

Таҳқиқоти аслӣ: Valorization of Oil Press Residues in Starch-Based Biocomposites for Sustainable Wood Substitution.

Муаллифон: Karolina Lipska; Izabela Betlej; Piotr Boruszewski.

Муаллифи масъул: Piotr Boruszewski.

Муассисаҳо: Department of Technology and Entrepreneurship in Wood Industry, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Sciences—SGGW; Department of Wood Science and Wood Protection, Institute of Wood Sciences and Furniture, Warsaw University of Life Sciences—SGGW; Варшава, Лаҳистон.

Маҷалла ва мушаххасоти нашр: Forests, 2026, Ҷилди 17, Шумораи 9, Мақолаи 1061. Ношир: MDPI. DOI: 10.3390/f17091061.

Раванди нашр: Қабул барои баррасӣ 20 июл 2026; бознигарӣ 25 август 2026; қабул 4 сентябр 2026; нашр 5 сентябр 2026.

Навъи манбаъ: Мақолаи таҷрибавии илмҳои мавод / таҳқиқоти биокомпозитӣ, рецензияшуда ва дастраси озод.

Иҷозатнома: Creative Commons Attribution (CC BY).

Маводи асосӣ: Крахмали термопластикии тағйирдодашудаи M30; зарраҳои ҳезуми нарм; пасмондаҳои пресси равғании сиёҳдона, рапс ва примулаи шомгоҳӣ.

Усули асосии истеҳсол: Экструзияи дугонавинти ҳамсамтгард + майдакунӣ бо осиёби корддор + пресскунии ҳамвори гарм.

Омилҳои асосии таҷрибавӣ: Се навъи пасмондаи пресс; ивазкунии %0, %30, %65 ва %100 ҳезум; матритсаи MS бо ҳиссаҳои %30 ва %40.

Таҳлилҳои асосӣ: Тавсифи андозаи зарраҳо, SEM, зичӣ, MOR, ноҳамвории Rz/Ra/Rq, кунҷи тамос, ҷабби об, варами ғафсӣ, ҳиссаи намунаҳои порагардида, коррелятсияи Pearson, ANOVA-и факториалӣ, санҷиши Tukey ва PCA.

Шумораи намунаҳо: Дар санҷишҳои зичӣ, MOR, ноҳамворӣ, кунҷи тамос ва об барои ҳар вариант 20 намуна; барои SEM дар ҳар вариант се минтақаи гуногуни тасвир.

Омор: Statistica 13; коррелятсияи Pearson; ANOVA-и факториалии асосёфта ба GLM; one-way ANOVA + Tukey дар гурӯҳҳои мувофиқи WA/TS; α = 0,05; PCA.

Маблағгузорӣ: Таҳқиқот маблағгузории беруна нагирифтааст.

Дастрасии маълумот: Зикр шудааст, ки маълумоти дар таҳқиқот пешниҳодшуда бо дархости асоснок аз муаллифи масъул дастрас карда мешавад.

Бархӯрди манфиатҳо: Муаллифон бархӯрди манфиатҳоро гузориш надодаанд.

Саҳми муаллифон: Консептуализатсия Karolina Lipska ва Piotr Boruszewski; усул Karolina Lipska, Piotr Boruszewski ва Izabela Betlej; нармафзор Karolina Lipska; тасдиқ Karolina Lipska ва Piotr Boruszewski; таҳлили расмӣ ва таҳқиқот Karolina Lipska; захираҳо се муаллиф; танзими маълумот ва лоиҳаи аввал Karolina Lipska; бозбинӣ/таҳрир Izabela Betlej ва Piotr Boruszewski; визуализатсия Karolina Lipska; назорат Piotr Boruszewski; идоракунии лоиҳа Karolina Lipska ва Piotr Boruszewski; ҷалби маблағгузорӣ Piotr Boruszewski.

Ҳудуди тафсири илмӣ

Ин таҳқиқот тахтаҳои борикеро арзёбӣ мекунад, ки бо як крахмали муайяни тағйирдодашуда, се ашёи хоми муайяни пасмондаи пресс, тақсимоти муайяни зарраҳо ва шароити муайяни экструзия/пресскунии гарм омода шудаанд. Натиҷаҳоро набояд ба дигар химияҳои крахмал, дигар пасмондаҳои пресси равғанӣ, ғафсиҳои гуногуни тахта ё равандҳои саноатӣ ба таври худкор умумӣ кард.

Контексти “устувор”-и таҳқиқот ба матритсаи полимерии барқароршаванда ва арзишмандгардонии маҳсулоти иловагии саноати равған асос ёфтааст. Манбаъ бо таҳлили давраи ҳаёт нишон надодааст, ки таъсири умумии экологии композити истеҳсолшуда аз истиноди ҳезум камтар аст.

Хусусияти биотаҷзияшаванда/компостшавандаи M30 маълумоти истеҳсолкунанда мебошад. Кинетикаи таҷзияи тахтаҳои ниҳоии дорои пасмондаи пресс, шароити компостшавӣ ё маҳсулоти таҷзияи экологӣ дар ин таҳқиқот чен карда нашудаанд.

Дар дохили манбаъ байни Расми 9 ва як ҷумлаи матни пора шудани намунаҳо дар об номувофиқии натиҷа ва дар рақамҳои истинодии стандартҳои усул лағжиши хурд мавҷуд аст. Ин нуқтаҳо дар матни Verianla бесадо ислоҳ нашуда, ҳудуди тафсир боз нигоҳ дошта шудааст.