Ushbu tadqiqot modifikatsiyalangan termoplastik kraxmal (MS) matritsasida ishlatiladigan yogʻoch zarrachalarini qora sedana, raps va kechki primula moy pressi qoldiqlari bilan qisman yoki toʻliq almashtirish biokompozit plitalarning mexanik, sirt va suv bilan bogʻliq xususiyatlarini qanday oʻzgartirishini oʻrganadi. Kraxmal asosidagi biokompozit — biologik kelib chiqishga ega lignosellyulozali toʻldirgich bilan termoplastik usulda qayta ishlanishi mumkin boʻlgan kraxmal asosidagi polimer matritsa birlashtirilgan kompozit materialdir. Tadqiqotchilar yogʻochni %0, %30, %65 va %100 darajalarda press qoldigʻi bilan almashtirgan, matritsani umumiy massaning %30 yoki %40 qismi sifatida ishlatgan hamda ekstruziya va issiq presslashni birlashtiruvchi ishlab chiqarish jarayonidan soʻng egilish mustahkamligi, sirt gʻadir-budurligi, kontakt burchagi, suv shimishi, qalinlik boʻyicha shishish va suvda parchalanish xatti-harakatini tekshirgan.

Tajribalarda press qoldigʻi miqdori egilish mustahkamligi koʻrsatkichi boʻlgan modulus of rupture (MOR) ga taʼsir qiluvchi eng kuchli eksperimental omil boʻlib, faktorial modelda MOR variatsiyasining %43,65 qismini izohlagan. Umuman olganda, yogʻochni press qoldigʻi bilan almashtirish MOR ni kamaytirgan. Biroq natija faqat almashtirish ulushiga bogʻliq emas: raps asosidagi kompozitlar mexanik jihatdan barqarorroq tendensiya koʻrsatgan boʻlsa, qora sedana oʻrtacha almashtirish darajasida sirt gʻadir-budurligini kamaytirgan, %100 almashtirishda esa gʻadir-budurlik yana oshgan.

Suv bilan bogʻliq xatti-harakatda press qoldigʻi turlari oʻrtasida aniq farq kuzatilgan. Rapsli plitalarda %65 va %100 yogʻoch almashtirishda, ham %30, ham %40 matritsa ulushida, 2 va 24 soatlik suvga botirishdan keyin namunalarning parchalanishi kuzatilmagan. Kechki primula ham yuqori almashtirish darajalarida suvga nisbatan qiyosan yaxshi natija koʻrsatgan; aksincha, qora sedana saqlagan kompozitlar suv taʼsiridagi strukturaviy buzilishga sezgirroq boʻlib qolgan.

Tadqiqot natijasi ishlov berilmagan moy pressi qoldiqlaridan kraxmal asosidagi biokompozitlarda muqobil lignosellyulozali toʻldirgich sifatida foydalanish mumkinligini koʻrsatadi; biroq bu yogʻochni har qanday qoʻllanmada unumdorlik yoʻqotilmasdan toʻliq almashtirish mumkin degani emas. Mualliflar ushbu materiallarni ayniqsa yuqori konstruktiv mustahkamlik birlamchi talab boʻlmagan qoʻllanmalar uchun nomzod sifatida baholaydi.

Tadqiqot hayotiy sikl tahlili, uglerod izi, iqtisodiy optimallashtirish yoki ishlab chiqarilgan plitalarning biologik parchalanish tezligini oʻlchamagan. Shuningdek, press qoldiqlaridagi qolgan moy va oqsil miqdori ushbu tajribada kimyoviy usulda miqdoriy aniqlanmagan. Shu sababli material xususiyatlaridagi press qoldigʻi turiga bogʻliq farqlarning molekulyar yoki kimyoviy mexanizmi hali toʻliq aniqlangan emas.

Tadqiqot muammosi

Yogʻoch zarrachalari va yogʻoch uni lignosellyuloza–polimer kompozitlarda keng qoʻllanadigan toʻldirgichlardir. Biroq yogʻochni qayta ishlash sanoati oʻz qoldiqlarini tobora koʻproq qayta qiymatga aylantirayotgani yogʻoch qoldiqlarini har doim past qiymatli va cheklanmagan chiqindi manbai sifatida qabul qilib boʻlmasligini anglatadi. Shu bois boshqa tarmoqlarda allaqachon hosil boʻladigan lignosellyulozali yon mahsulotlarni kompozit toʻldirgichga aylantirish resurs samaradorligi nuqtayi nazaridan muqobil yoʻl boʻlishi mumkin.

Moy pressi qoldiqlari bu jihatdan qiziq. Ular moy ishlab chiqarilgandan keyin qoladigan qattiq biomassa boʻlib, faqat sellyuloza, gemitsellyuloza va ligninga oʻxshash lignosellyulozali tarkibiy qismlarni emas, balki oqsillar, qoldiq lipidlar, minerallar va boshqa ekstraktiv moddalarni ham oʻz ichiga olishi mumkin. Ushbu komponentlar kompozit ishlab chiqarishda ham afzallik, ham kamchilik tugʻdirishi mumkin. Masalan, oqsillar termomexanik ishlov jarayonida bogʻlar hosil boʻlishiga hissa qoʻshishi mumkin, sirtda qolgan moy fazasi esa toʻldirgich bilan polimer matritsa orasidagi adgeziyani kamaytirishi mumkin.

Koʻplab tabiiy tolali kompozit tadqiqotlarida toʻldirgich materiallari ishqoriy ishlov, silanizatsiya, atsetillash yoki esterifikatsiya kabi qoʻshimcha kimyoviy modifikatsiyalardan oʻtkaziladi. Bu jarayonlar toʻldirgich–matritsa mosligini yaxshilashi mumkin, ammo qoʻshimcha kimyoviy modda, energiya, ishlov bosqichi va xarajat talab qiladi.

Ushbu tadqiqotning oʻziga xos yondashuvi qora sedana, raps va kechki primula press qoldiqlaridan kimyoviy modifikatsiyasiz foydalanib, imkon qadar kam ishlov berilgan agro-sanoat yon mahsulotlari bilan ishlashdir.

Qoʻllanilgan modifikatsiyalangan termoplastik kraxmal

Polimer matritsa sifatida tijorat M30 modifikatsiyalangan termoplastik kraxmal ishlatilgan. Manba ishlab chiqaruvchining texnik maʼlumotlariga tayangan holda M30 uchun taxminan 1,28 g/cm³ zichlik, 190 °C/2,16 kg sharoitida 9,0 g/10 daqiqa eritma oqim tezligi, taxminan 35 MPa choʻzilish mustahkamligi, 45 MPa egilish mustahkamligi, 1400 MPa egilish moduli va 160–180 °C tavsiya etilgan qayta ishlash haroratini keltiradi.

Ishlab chiqaruvchi M30 ni mikroorganizmlar mavjud tabiiy sharoitlarda biologik parchalanadigan va kompostlanadigan material deb taʼriflaydi. Bu xususiyat tadqiqotda mustaqil biologik parchalanish tajribasi bilan qayta oʻlchanmagan.

Qoʻllanilgan uch turdagi moy pressi qoldigʻi

Tadqiqotda uch xil moy ishlab chiqarish qoldigʻidan foydalanilgan:

• Qora sedana press qoldigʻi (Nigella, N),
• Raps press qoldigʻi (Rapeseed, R),
• Kechki primula press qoldigʻi (Evening Primrose, EP).

Press qoldiqlari mexanik sovuq presslashni amalga oshiradigan tijorat moy ishlab chiqaruvchisidan olingan. Manbada moy presslash harorati taxminan 38 °C deb koʻrsatilgan. Kompozit ishlab chiqarishdan oldin qoldiqlar pichoqli tegirmonda maydalangan, ammo qoʻshimcha kimyoviy yoki sirt ishlovi qoʻllanmagan.

Tajriba dizayni

Uchta asosiy eksperimental omildan foydalanilgan:

%0 press qoldigʻi guruhlari faqat yogʻoch zarrachalari va MS matritsasini oʻz ichiga olgan etalon plitalardir. %30 va %65 darajalarda yogʻoch va press qoldigʻi bir xil toʻldirgich fazasida birga mavjud, %100 darajada esa lignosellyulozali toʻldirgich toʻliq tegishli press qoldigʻidan iborat.

Manba tajriba dizaynini 24 variant sifatida taʼriflaydi. Buning sababi %0 etalon formulatsiyalar eksperimental omillar tuzilmasida uchta press qoldigʻi turi uchun alohida etalon kodlari bilan ifodalanganidir; fizik tarkib jihatidan N0, R0 va EP0 etalonlari ekvivalent boʻlib, statistik taqdimotda umumiy 0_MS30 va 0_MS40 kodlari ostida birlashtirilgan.

Moy Pressi Qoldiqlari Yogʻoch Zarrachalarining Barchasini Almashtira Oladimi?

Ushbu tajribada %100 yogʻoch almashtirish bilan uchala press qoldigʻi turidan ham ishlab chiqarish va oʻlchash mumkin boʻlgan kompozit plitalar olingan; biroq “ishlab chiqarish mumkinligi” bilan “yogʻoch etaloni bilan teng natija koʻrsatish” bir xil narsa emas. Press qoldigʻi qoʻshilishi umumiy holda MOR ni pasaytirgan, shu bilan birga ayrim yuqori qoldiqli formulatsiyalarda sirt silliqligi yoki suvga nisbatan strukturaviy yaxlitlik yaxshilangan. Shuning uchun toʻliq almashtirish faqat maqsadli qoʻllanmaning mexanik mustahkamlik, suvga chidamlilik va sirt talablariga qarab baholanishi kerak.

Zarracha oʻlchami nega muhim?

Manba ayni xomashyo partiyasining avvalgi tadqiqotda olingan elak tahlili maʼlumotlaridan foydalangan. Zarracha oʻlchami ushbu tajribaning nazorat qilinadigan mustaqil omili emas; biroq u toʻldirgichning sirt maydoni, joylashishi va matritsa bilan kontakt sharoitlariga taʼsir qilishi mumkinligi sababli natijalarni talqin qilishda yordamchi oʻzgaruvchi sifatida koʻrib chiqilgan.

Qora sedana toʻldirgichining katta qismi 250–500 µm oraligʻida toʻplangan boʻlsa, raps ancha yirik taqsimotga ega. Yogʻoch esa kengroq oʻlcham taqsimotini koʻrsatadi.

Manbada 125 µm dan kichik fraksiyalar bilan sirt gʻadir-budurligi oʻrtasida musbat korrelyatsiya kuzatilgan; ammo bu mayda fraksiyalarning katta qismi yogʻochdan kelib chiqqani uchun mualliflar buni bevosita “kichik zarracha gʻadir-budurlikni oshiradi” tarzidagi sababiy xulosa sifatida talqin qilmaydi.

Ishlab chiqarish jarayoni

Ishlab chiqarish plastmassani qayta ishlash va yogʻoch asosidagi panel ishlab chiqarish usullarini birlashtiruvchi ikki bosqichli metoddir. Birinchi bosqichda toʻldirgich bilan termoplastik kraxmal ikki vintli ekstruderda bir xillashtirilgan, ikkinchi bosqichda olingan material yassi issiq press yordamida plitaga aylantirilgan.

Dastlabki sinovlarda 900 kg/m³ maqsadli zichlik ishlatilgan, biroq ayrim formulatsiyalarda yetarli plita yaxlitligiga erishilmagan. Barcha formulatsiyalarda umumiy ishlab chiqarish parametrlaridan foydalanish uchun maqsadli zichlik 1100 kg/m³ gacha oshirilgan.

Haqiqiy plita zichligi

Ishlab chiqarilgan namunalarning barcha variantlar boʻyicha oʻrtacha zichligi 1167 ± 47 kg/m³, oʻrtacha qalinligi 2,54 ± 0,11 mm deb oʻlchangan. Bu qiymatlar maqsadli zichlik va qalinlikka yaqin, ammo aynan bir xil emas; haqiqiy plita xususiyatlari variantlar oʻrtasida farq qiladi.

MOR nimani oʻlchaydi?

Modulus of rupture (MOR) — plitaning egilish yuki ostida sinishdan oldin koʻtara oladigan kuchlanishini ifodalovchi mexanik mustahkamlik koʻrsatkichidir. MOR oʻlchovlari EN 310:1994 asosida oʻtkazilgan va har bir tajriba varianti uchun 20 namuna ishlatilgan.

Faktorial ANOVA ga koʻra press qoldigʻi turi, press qoldigʻi miqdori, matritsa ulushi va ayrim oʻzaro taʼsirlar MOR ga sezilarli taʼsir qiladi. Eng katta ulush press qoldigʻi miqdoriga tegishli.

Etalon plitalarda matritsa ulushini %30 dan %40 gacha oshirish MOR ni ko‘paytirgan. Yogʻoch press qoldigʻi bilan qisman yoki toʻliq almashtirilganda, ayni matritsa oshishining aniq mexanik afzalligi kuzatilmagan.

Qora sedana saqlagan tizimlarda almashtirish ulushi oshgan sari MOR kamaygan; eng katta pasayish 0–30–65% oraligʻida kuzatilgan, %65 dan %100 ga oʻtishda esa qoʻshimcha katta oʻzgarish kuzatilmagan. Raps tizimlari almashtirish darajalari boʻylab barqarorroq MOR xatti-harakatini koʻrsatgan.

Sirt gʻadir-budurligi

Sirt gʻadir-budurligi EN ISO 21920-2:2022-06 doirasida Rz, Ra va Rq parametrlari bilan baholangan. Har bir variantda 20 namuna Surftest SJ-210 kontaktli profilometr bilan oʻlchangan.

Rz, Ra va Rq bir xil sirt profilining turli xususiyatlarini ifodalagani uchun oʻzaro yuqori korrelyatsiya koʻrsatgan. Asosiy omillar orasida faqat press qoldigʻi miqdori sezilarli boʻlgan.

Model gʻadir-budurlikning katta qismini izohlay olmasligi zarracha oʻlchami taqsimoti, zarrachalar agregatsiyasi, sirt boʻshliqlari, toʻldirgichning haqiqiy kimyoviy tarkibi va jarayon davomidagi joylashuv kabi boshqa oʻzgaruvchilar ham muhim boʻlishi mumkinligini koʻrsatadi.

SEM nimani koʻrsatdi?

Sirt morfologiyasi Phenom XL skanerlovchi elektron mikroskopida 200× va 1000× kattalashtirishda tekshirilgan; har bir variant uchun uchta turli sirt maydoni tasvirlangan.

SEM kuzatuvlariga koʻra, etalon plitalarda ochiq qolgan yogʻoch zarrachalari va sirt uzilishlari mavjud boʻlgan. Yogʻochning bir qismini qora sedana bilan almashtirish sirtni bir xillashgan. Biroq %100 qora sedana almashtirishda mayda zarrachalar toʻplanishi ustunlashgan va gʻadir-budurlikning yana ortishi bilan mos morfologiya kuzatilgan.

%100 kechki primula bilan almashtirilgan kompozitlarda esa uzluksizroq va zichroq, ochiq zarrachalari kamroq hamda aniq boʻshliqlari kamroq boʻlgan sirt tuzilishi kuzatilgan. Bu tuzilish past gʻadir-budurlik va qiyosan yaxshi suv xatti-harakati bilan mos keladi.

Kontakt burchagi va namlanish

Sirt namlanishi Phoenix 300 goniometri yordamida 3 µL distillangan suv tomchisi bilan oʻlchangan. Kontakt burchagi tomchi qoʻyilgandan 5, 20, 40 va 60 soniya oʻtgach qayd etilgan; har bir variant uchun 20 namuna ishlatilgan.

Kattaroq kontakt burchagi odatda suv tomchisining sirtda kamroq yoyilishi, yaʼni pastroq namlanish bilan bogʻliq. Biroq gʻovaklar, sirt gʻadir-budurligi va suyuqlikning kompozit ichiga kirishi oʻlchangan koʻrinma burchakka taʼsir qilishi mumkin; shu sababli kontakt burchagi yakka holda suvga chidamlilikning barcha jihatlarini ifodalamaydi.

Kontakt burchagi modelining umumiy tushuntirish darajasi %90 dan yuqori. Bu natija tajribada namlanish xatti-harakati tanlangan press qoldigʻi turi, miqdori, matritsa va vaqt omillari bilan ancha yaxshi ifodalanishini koʻrsatadi.

Uch press qoldigʻi turining kontakt burchagi xatti-harakati

Qora sedana: %30 va %65 almashtirishda kontakt burchagi etalonga nisbatan kamaygan, yaʼni sirt osonroq namlangan. %100 almashtirishda kontakt burchagi yana oshgan. Manba bu teskari oʻzgarishni gʻadir-budurlikning ortishi va tomchi chetining sirt notekisliklarida ushlanib qolish ehtimoli bilan bogʻlaydi.

Raps: Press qoldigʻi miqdori ortgan sari kontakt burchagi bosqichma-bosqich va taxminan monoton ravishda kamaygan. Bu xatti-harakat namlanish asosan press qoldigʻi miqdori bilan boshqarilishini koʻrsatadi.

Kechki primula: Eng barqaror xatti-harakat shu yerda kuzatilgan. Hatto %100 yogʻoch almashtirishda ham kontakt burchagi etalon plitalarga yaqin qolgan va 5–60 soniya davomida faqat cheklangan pasayish koʻrsatgan.

Ushbu Tadqiqotda Bitta “Eng Yaxshi” Moy Pressi Qoldigʻi Bormi?

Yoʻq. Afzal press qoldigʻi unumdorlik mezoniga qarab oʻzgaradi: raps MOR jihatidan almashtirish ulushlari boʻylab qiyosan barqaror va suvdagi strukturaviy yaxlitlik boʻyicha eng kuchli tizimlardan biridir; kechki primula yuqori va barqaror kontakt burchagi, zich sirt va past shishish xatti-harakati bilan ajralib turadi; qora sedana esa oʻrtacha almashtirish ulushlarida sirt gʻadir-budurligini kamaytira olgan, biroq ayniqsa suv taʼsirida zaifroq natija koʻrsatgan. Shuning uchun manba yagona universal optimal press qoldigʻini belgilamaydi.

Suv shimish tajribasi

Suv shimish ulushi manbada quyidagi tenglama bilan hisoblangan:

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

Bu yerda \(WA_n\), \(n\) soat oxiridagi suv shimish foizi; \(m_0\), suvga botirishdan oldingi namuna massasi; \(m_n\), 2 yoki 24 soat botirishdan keyingi massa va \(n\in\{2,24\}\) deb belgilangan.

Tenglama namuna boshlangʻich massasiga nisbatan qancha suv yutganini foizda koʻrsatadi. Masalan, massa ortishi kattalashgani sari WA chiziqli ravishda oshadi. Biroq namuna suvda parchalanib ketsa, yakuniy massa va qalinlikni ishonchli oʻlchash mumkin emas.

Namuna parchalanishini alohida metrika sifatida qoʻllash sababi

Suv tajribalarida ayrim kompozitlar fizik yaxlitligini yoʻqotgan. Shu sababli faqat WA yoki TS qiymatlarini hisobot qilish eng zaif namunalarni maʼlumotdan chiqarib tashlab, chidamlilik haqida notoʻgʻri taassurot uygʻotishi mumkin edi.

Tadqiqotchilar bu muammoni 2 va 24 soat oxirida parchalangan namunalar foizini alohida hisobot qilish orqali hal etishga uringan. WA va TS boʻyicha statistik taqqoslashlar faqat tegishli oʻlchash davrining oxirigacha barcha namunalari butun qolgan variantlarda oʻtkazilgan.

Raps press qoldigʻining suvdagi xatti-harakati

Raps saqlagan kompozitlar yuqori yogʻoch almashtirish ulushlarida aniq kuchli strukturaviy yaxlitlik koʻrsatgan. %65 va %100 raps almashtirishda, ham %30, ham %40 matritsa ulushida, 2 va 24 soat oxirida parchalangan namuna kuzatilmagan.

%100 raps almashtirishda suv shimish qiymati %40 matritsali variantda %30 matritsali variantga qaraganda pastroq boʻlgan.

Kechki primulaning suvdagi xatti-harakati

Kechki primula, ayniqsa yuqori almashtirish ulushlarida, suvga nisbatan ijobiy natija koʻrsatgan. %100 kechki primula va %40 matritsa varianti oʻlchash mumkin boʻlgan variantlar orasida 2 soat oxirida eng past qalinlik shishishini koʻrsatgan; %100 almashtirish guruhlarida 24 soat oxirida ham past TS qiymati bilan alohida statistik guruh hosil qilgan.

Manba kechki primula kompozitlaridagi zich va kam boʻshliqli sirt morfologiyasi suv kirishini cheklagan boʻlishi mumkinligini muhokama qiladi. Press qoldigʻida qolgan moy suv kirishini kamaytirgan boʻlishi ham mumkin boʻlgan izoh sifatida keltirilgan. Ammo qoldiq moy miqdori bu tajribada oʻlchanmagani uchun ushbu mexanizm tasdiqlanmagan.

Qora sedana press qoldigʻining suvdagi xatti-harakati

Qora sedana saqlagan tizimlar suv taʼsiridagi buzilishga sezgirroq boʻlgan. Manbaning umumiy xulosasiga koʻra, nigella variantlari raps va kechki primula tizimlariga qaraganda suvda strukturaviy yaxlitlikni saqlashda koʻproq qiyinchilikka duch kelgan.

Bu natija qora sedanani kompozit toʻldirgich sifatida ishlatib boʻlmaydi degani emas; biroq suv bilan aloqa qiladigan qoʻllanmalar uchun mavjud formulatsiya qoʻshimcha optimallashtirishni talab qilishini koʻrsatadi.

PCA nima qoʻshdi?

Principal Component Analysis (PCA) koʻplab mexanik, sirt va suv parametrlarini bir xil oʻzgaruvchilar fazosida birgalikda baholash uchun ishlatilgan. Dastlabki ikki asosiy komponent umumiy variatsiyaning taxminan %65,67 qismini izohlagan.

Press qoldigʻi miqdori vektori MOR ga qarama-qarshi yoʻnalishda joylashgan. Ushbu yaxlit tahlil koʻproq press qoldigʻi ishlatish umumiy holda mexanik mustahkamlikni kamaytirib, ayrim formulatsiyalarda sirt va suv xatti-harakatini yaxshilashi mumkinligi haqidagi xususiyatlar oʻrtasidagi murosani qoʻllab-quvvatlaydi.

Tadqiqot Usuli va Natijalari

Xomashyo

Matritsa sifatida tijorat M30 modifikatsiyalangan termoplastik kraxmal ishlatilgan. Lignosellyulozali etalon toʻldirgich sanoat zarracha plitalarining tashqi qatlamida ishlatiladigan yumshoq yogʻoch zarrachalariga oʻxshash zarrachalardir.

Muqobil toʻldirgichlar qora sedana, raps va kechki primula press qoldiqlaridir. Qoldiqlar taxminan 38 °C da mexanik sovuq presslashdan keyin hosil boʻladigan moy sanoati yon mahsulotlaridan olingan va pichoqli tegirmonda oʻlchamini kichraytirishdan tashqari qoʻshimcha ishlov berilmagan.

Kompozitsiya matritsasi

Ishlab chiqarish

1. Yogʻoch/press qoldigʻi toʻldirgichi va M30 matritsasi retseptga muvofiq tortildi.
2. Aralashma bir yoʻnalishda aylanuvchi ikki vintli ekstruderga uzatildi.
3. Ekstruziya 160 °C va 16 rpm sharoitida amalga oshirildi.
4. Ekstruziya qilingan material pichoqli tegirmonda qayta maydalandi.
5. 275 × 160 mm ramkalarda taxminan 2,5 mm qalinlikdagi matlar hosil qilindi.
6. Matlar 160 °C da 5 daqiqa issiq presslandi.
7. Plitalar yengil bosim ostida sovitildi.
8. 24 soat laboratoriya sharoitida konditsiyalandi.
9. Tajriba standartlariga muvofiq namunalar kesildi.

SEM

Sirt morfologiyasi Phenom XL skanerlovchi elektron mikroskopi bilan tekshirilgan. Namunalar taxminan 5 nm oltin bilan qoplangan; 10 kV tezlashtiruvchi kuchlanish va 10 Pa kamera bosimi ostida 200× va 1000× kattalashtirishlar ishlatilgan.

Har bir variantdan uchta turli sirt maydoni tasvirlangan va reprezentativ mikrograflar muhokamaga kiritilgan. Shu bois SEM boʻlimi miqdoriy uch oʻlchamli gʻovaklik oʻlchovi emas, balki tanlangan sirt morfologiyalarining qiyosiy kuzatuvidir.

Zichlik

Zichlik oʻlchovi EN 323:1999 ga asoslangan usul bilan bajarilgan va har bir variant uchun 20 namuna ishlatilgan. Oʻrtacha zichlik 1167 ± 47 kg/m³ deb aniqlangan.

Egilish mustahkamligi

MOR EN 310:1994 asosida va har bir tajriba varianti uchun 20 namuna bilan oʻlchangan.

Faktorial ANOVA press qoldigʻi miqdorini mexanik natijadagi eng katta tushuntiruvchi omil sifatida aniqlagan. Etalon plitalarning MOR qiymatlari umuman olganda press qoldigʻi saqlagan variantlarnikidan yuqori.

Sirt gʻadir-budurligi

Rz, Ra va Rq parametrlari Surftest SJ-210 koʻchma kontakt profilometri bilan oʻlchangan. Har bir variant uchun 20 namuna ishlatilgan.

Gʻadir-budurlik natijalarida press qoldigʻi miqdorining asosiy taʼsiri sezilarli; press qoldigʻi turi va matritsa ulushining alohida asosiy taʼsirlari sezilarli emas. Aksincha, press qoldigʻi turi × press qoldigʻi miqdori, press qoldigʻi miqdori × matritsa ulushi va uch tomonlama oʻzaro taʼsirlar muhim.

Kontakt burchagi

Phoenix 300 goniometri bilan 3 µL distillangan suv tomchisi ishlatilgan va tasvirlar 5, 20, 40 va 60 soniyada qayd etilgan. Har bir variantda 20 namuna oʻlchangan.

Kontakt burchagiga press qoldigʻi miqdori, press qoldigʻi turi, matritsa ulushi va vaqtning barchasi sezilarli asosiy taʼsir koʻrsatgan.

Suv shimish va qalinlik boʻyicha shishish

Namunalar 2 va 24 soat suvga botirilgan. Har bir formulatsiya uchun dastlab 20 namuna baholangan.

Namuna parchalanganida WA va TS ni ishonchli oʻlchab boʻlmagani sababli tadqiqotchilar parchalangan namunalar foizini qoʻshimcha suvga chidamlilik metrikasiga aylantirgan.

WA va TS uchun Tukey koʻp martalik taqqoslashlari faqat barcha namunalari tegishli oʻlchash davri oxirigacha yaxlitligini saqlagan variantlarda bajarilgan.

Statistik tahlil

Statistik tahlil Statistica 13 yordamida amalga oshirilgan.

• Zarracha oʻlchami fraksiyalari bilan kompozit xususiyatlari oʻrtasidagi bogʻliqlik uchun Pearson korrelyatsiyasi ishlatilgan.
• Press qoldigʻi turi, press qoldigʻi miqdori va matritsa ulushining taʼsiri general linear model asosidagi faktorial ANOVA bilan tekshirilgan.
• Har bir omilning nisbiy hissasi intercept dan tashqari tegishli sum of squares qiymatini umumiy model sum of squares qiymatiga boʻlish orqali hisoblangan.
• WA va TS uchun mos variantlar oʻrtasida one-way ANOVA + Tukey testi qoʻllangan.
• Sezilarli daraja chegarasi α = 0,05 deb belgilangan.
• Oʻzgaruvchilar orasidagi umumiy tuzilma PCA bilan oʻrganilgan.

Qoʻshimcha jadvallarda ayrim p qiymatlari dastur chiqishida “0.000000” koʻrinishida berilgan. Bu koʻrsatish statistik jihatdan matematik maʼnoda p = 0 ekanini emas, qiymat dastur koʻrsatish aniqligidan past ekanini anglatadi.

Suv barqarorligidagi manba ichki nomuvofiqligi

Manba natijalari matnidagi “24 soat oxirida %30 matritsa bilan ishlab chiqarilgan barcha namunalar parchalanib ketdi” jumlasi shu sahifadagi 9-rasm va undan keyingi press qoldigʻiga xos izoh bilan mos kelmaydi. 9-rasm %30 matritsali raps kompozitlarida %65 va %100 almashtirishda 24 soat oxirida %0 parchalanishni koʻrsatadi.

Manba ayni paragrafda raps uchun %65 va %100 almashtirishda, matritsa ulushidan qatʼi nazar, 2 va 24 soat oxirida parchalanish boʻlmaganini ham aniq bildiradi. Shu sababli tadqiqotning ichki jihatdan izchilroq press qoldigʻiga xos xulosasi Verianla talqinida asos qilib olingan.

Standart havola raqamlaridagi siljish

Metod matnidagi EN 323:1999, EN 310:1994 va EN ISO 21920-2:2022-06 havola raqamlari bilan adabiyotlar roʻyxatidagi raqamlar orasida bir pogʻonali moslik farqi koʻrinadi. Standartlarning nomlari aniq boʻlgani uchun metodik mazmun noaniq emas; muammo faqat manba ichidagi havola raqamlash darajasidadir.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlaydigan xulosalar

• Kimyoviy modifikatsiyalanmagan moy pressi qoldiqlari modifikatsiyalangan termoplastik kraxmal matritsasida lignosellyulozali toʻldirgich sifatida qayta ishlanishi mumkin.
• %100 yogʻoch almashtirish bilan fizik kompozit plita ishlab chiqarish mumkin.
• Press qoldigʻi miqdori MOR xatti-harakatidagi eng kuchli eksperimental omildir.
• Yogʻoch almashtirish ortishi umuman olganda MOR ni pasaytiradi.
• Raps kompozitlari oʻrganilgan almashtirish darajalarida MOR boʻyicha qiyosan barqaror.
• Oʻrtacha darajadagi qora sedana almashtirishi sirt gʻadir-budurligini kamaytirishi mumkin.
• %100 qora sedana almashtirishda mayda zarrachalar agregatsiyasi va gʻadir-budurlik yana oshishi mumkin.
• Kechki primula kompozitlari zich sirt va yuqori/barqaror kontakt burchagi xatti-harakatini koʻrsatgan.
• Raps va kechki primula yuqori almashtirish ulushlarida suvga qarshi strukturaviy yaxlitlikni yaxshilay olgan.
• %65 va %100 raps almashtirishda 2 va 24 soat oxirida namuna parchalanishi kuzatilmagan.
• Press qoldigʻi miqdori oshgan sari mexanik mustahkamlik bilan ayrim sirt/suv xususiyatlari oʻrtasida natijaviy murosa yuzaga keladi.

Tadqiqot qoʻllab-quvvatlamaydigan xulosalar

• Moy pressi qoldiqlari har bir yogʻoch kompozit qoʻllanmasida yogʻochdan yaxshiroq ekani koʻrsatilmagan.
• %100 press qoldigʻi almashtirish mexanik natija boʻyicha %100 yogʻoch etaloniga teng ekani koʻrsatilmagan.
• Ishlab chiqarilgan kompozitlarning haqiqiy biologik parchalanish yoki kompostlanish tezligi ushbu tadqiqotda oʻlchanmagan.
• Tadqiqot hayotiy sikl baholashi yoki uglerod izi taqqoslashini amalga oshirmagan.
• Iqtisodiy maqsadga muvofiqlik yoki sanoat seriyali ishlab chiqarish xarajati sinovdan oʻtkazilmagan.
• Press qoldiqlaridagi qoldiq moy va oqsil miqdori ushbu tadqiqotda miqdoriy oʻlchanmagan.
• Qoldiq moy suvga chidamlilik yoki toʻldirgich–matritsa adgeziyasini bevosita oʻzgartirish mexanizmi eksperimental ravishda isbotlanmagan.
• Zarracha oʻlchamining mustaqil sababiy taʼsiri doimiy press qoldigʻi tarkibida eksperimental ravishda ajratib koʻrsatilmagan.
• Uzoq muddatli tashqi muhitda qarish, UV, muzlash-erish, biologik yemirilish yoki yongʻin xatti-harakati baholanmagan.

Kelgusi tadqiqot ehtiyojlari

Mualliflar ikki tadqiqot yoʻnalishini alohida taʼkidlaydi. Birinchisi, zarracha oʻlchamining taʼsirini bir xil toʻldirgich tarkibida mustaqil ravishda sinashdir. Hozirgi tajribada zarracha oʻlchami press qoldigʻi turi va yogʻoch ulushi bilan birga oʻzgargani sababli taʼsirlarni toʻliq ajratib boʻlmaydi.

Ikkinchi yoʻnalish press qoldiqlaridagi, ayniqsa qoldiq moy va oqsil miqdorini toʻgʻridan-toʻgʻri kimyoviy usulda oʻlchashdir. Ushbu komponentlarni MOR, gʻadir-budurlik, kontakt burchagi, WA va TS bilan bogʻlash turli press qoldigʻi turlarining nega turlicha xatti-harakat qilishini mexanistik jihatdan yaxshiroq tushuntirishi mumkin.

Bu maʼlumotlar olingach, press qoldigʻidan minimal ishlov bilan bevosita foydalanish yoki qoldiq moyni ekstraksiya qilish kabi qoʻshimcha jarayonlar beradigan samaradorlik yutugʻi oʻzini oqlaydimi, buni ishonchliroq baholash mumkin boʻladi.

Manba va Usul Haqida Izoh

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

Mualliflar: Karolina Lipska; Izabela Betlej; Piotr Boruszewski.

Masʼul muallif: Piotr Boruszewski.

Muassasalar: 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; Varshava, Polsha.

Jurnal va nashr identifikatsiyasi: Forests, 2026, Jild 17, Son 9, Maqola 1061. Nashriyot: MDPI. DOI: 10.3390/f17091061.

Nashr jarayoni: Qabul qilingan 20 iyul 2026; tahrir 25 avgust 2026; qabul qilingan 4 sentyabr 2026; nashr 5 sentyabr 2026.

Manba turi: Taqrizdan oʻtgan, ochiq kirishli, eksperimental materialshunoslik / biokompozit tadqiqot maqolasi.

Litsenziya: Creative Commons Attribution (CC BY).

Asosiy materiallar: M30 modifikatsiyalangan termoplastik kraxmal; yumshoq yogʻoch zarrachalari; qora sedana, raps va kechki primula moy pressi qoldiqlari.

Asosiy ishlab chiqarish usuli: Bir yoʻnalishda aylanuvchi ikki vintli ekstruziya + pichoqli maydalash + yassi issiq presslash.

Asosiy tajriba omillari: Uch press qoldigʻi turi; %0, %30, %65 va %100 yogʻoch almashtirish; %30 va %40 MS matritsasi.

Asosiy tahlillar: Zarracha oʻlchami tavsifi, SEM, zichlik, MOR, Rz/Ra/Rq gʻadir-budurligi, kontakt burchagi, suv shimish, qalinlik boʻyicha shishish, parchalangan namuna ulushi, Pearson korrelyatsiyasi, faktorial ANOVA, Tukey testi va PCA.

Namuna sonlari: Zichlik, MOR, gʻadir-budurlik, kontakt burchagi va suv sinovlarida har bir variant uchun 20 namuna; SEM uchun har bir variantga uch xil tasvir maydoni.

Statistika: Statistica 13; Pearson korrelyatsiyasi; GLM asosidagi faktorial ANOVA; mos WA/TS guruhlarida one-way ANOVA + Tukey; α = 0,05; PCA.

Moliyalashtirish: Tadqiqot tashqi moliyalashtirish olmagan.

Maʼlumotlarning mavjudligi: Tadqiqotda taqdim etilgan maʼlumotlar asosli soʻrovga binoan masʼul muallifdan olinishi mumkinligi qayd etilgan.

Manfaatlar toʻqnashuvi: Mualliflar manfaatlar toʻqnashuvi yoʻqligini bildirgan.

Mualliflar hissasi: Konseptualizatsiya Karolina Lipska va Piotr Boruszewski; metod Karolina Lipska, Piotr Boruszewski va Izabela Betlej; dasturiy taʼminot Karolina Lipska; verifikatsiya Karolina Lipska va Piotr Boruszewski; formal tahlil va tadqiqot Karolina Lipska; resurslar uchala muallif; maʼlumotlarni tartibga solish va dastlabki qoralama Karolina Lipska; koʻrib chiqish/tahrirlash Izabela Betlej va Piotr Boruszewski; vizualizatsiya Karolina Lipska; nazorat Piotr Boruszewski; loyiha boshqaruvi Karolina Lipska va Piotr Boruszewski; moliyalashtirishni jalb qilish Piotr Boruszewski.

Ilmiy talqin chegarasi

Ushbu tadqiqot maʼlum bir modifikatsiyalangan kraxmal, muayyan uchta press qoldigʻi xomashyosi, muayyan zarracha taqsimotlari va muayyan ekstruziya/issiq press sharoitlarida tayyorlangan yupqa plitalarni baholaydi. Natijalarni boshqa kraxmal kimyosiga, boshqa moy pressi qoldiqlariga, boshqa plita qalinliklariga yoki sanoat jarayonlariga avtomatik tarzda umumlashtirmaslik kerak.

Tadqiqotning “barqaror” konteksti qayta tiklanuvchi polimer matritsa va moy sanoati yon mahsulotlarini qayta qiymatga aylantirishga asoslangan. Manba ishlab chiqarilgan kompozitning umumiy ekologik taʼsiri yogʻoch etalonnikidan pastligini hayotiy sikl tahlili orqali koʻrsatmagan.

M30 ning biologik parchalanadigan/kompostlanadigan xususiyati ishlab chiqaruvchi maʼlumotidir. Yakuniy press qoldigʻi saqlagan plitalarning parchalanish kinetikasi, kompostlash sharoitlari yoki ekologik parchalanish mahsulotlari ushbu tadqiqotda oʻlchanmagan.

Manba ichida 9-rasm bilan suvdagi parchalanish matnining bir jumlasi oʻrtasida natija nomuvofiqligi va metod standartlari havola raqamlarida kichik siljish mavjud. Bu nuqtalar Verianla matnida indamay tuzatilmagan, talqin chegarasi ochiq qoldirilgan.