نانو تکنولوژی: فناوری نو به سمت اصلاح الگوی مصرف و تولید در صنایع چوب و مبلمان

مقاومت چوب در برابر برخی عوامل نظیر رطوبت و آتش (حرارت) و حمله باکتری‌ها و قارچ‌ها و دوام طبیعی و مقاومت‌های فیزیکی و مکانیکی متغیر می‌باشد، و می‌بایست جهت بهبود خواص، تیمار‌هایی بر روی چوب ماسیو و یا محصولات چوبی و کامپوزیت‌های چوبی اعمال نمود تا کاربرد آنها را افزایش داد. در گذشته، از تیمار‌های خاصی برای بهبود هر یک از خواص چوب استفاده می‌شد، حتی در زمان حال هم استفاده می‌شود، اما با پیشرفت تکنولوژی و مسائل زیست‌محیطی، استفاده از برخی روشها و مواد‌ها ممنوع گردید. حال با استفاده از نانوتکنولوژی می‌توان معایب چوب را کاهش داد و عمر مفید و راندمان را به حداکثر رساند. تکنولوژی نانو در چند سال گذشته از سوی کشور ما مورد توجه قرار گرفته است. همزمان با آن، صنايع چوب نيز دچار تحولات اساسي شده وسرمايه‌گذاري‌هايی در آن انجام شده است. امروزه بحث‌هاي بسياري در زمينه فناوري‌نانو،کاربردها، مزايا و دورنماي آينده‌ي آن مطرح است. صنايع چوب، حوزه وسيعي از صنايع ازقبيل کاغذسازی، دکوراسیون و مبلمان‌چوبی، اشباع و حفاظت‌چوب، سازه‌های‌چوبی، بیولوِژی و آناتومی، شناخت عناصر چوب، و کامپوزیت‌های چوبی را شامل مي‌شود که اغلب آنها در کشور مانوپا هستند. فناوري‌نانو در بخش‌هاي مختلف صنايع چوب کاربردهاي ارزنده‌اي داردکه مي‌تواند صنايع چوب کشور را با تحول زيادي روبه‌رو کند. از سویی، شناسايينيازهاي گسترده صنايع چوبی کشور مي‌تواند بازار خوبي براي محصولات فناوري‌نانو درکشور باشد، و از سوی دیگر، زمينه رشد خوبي را نيز براي صنایع چوب فراهم کند(محمودی، 1386). به طور خلاصه می‌توان گفت می‌توان با به کاربردن تکنولوژی نانو خواص فیزیکی، مکانیکی و بیولوژیکی چوب را بهبود بخشید. اصلاح و بهبود مقاومت چوب در برابر باکتری‌ها و قارچ‌ها با استفاده از فناوری نانو وجود رطوبت در چوب باعث رشد و تکثیر انواع قارچ‌ها و باکتری‌ها می‌شود، ریزا رطوبت و اکسیژن و غذای مورد نیاز برای آنها فراهم می‌باشد. حال می‌توان با استفاده از نانو ذرات محیط را برای حمله باکتری‌ها و قارچ‌ها ناامن نمود، به طور کلی محصولات چوبی که در معرض عوامل محیطی قرار می‌گیرند، مورد حمله قارچ‌های لکه‌آبی، پوسیدگی سفید، قرمز و همچنین انواع مختلف کپک‌ها قرار می‌گیرند. جلوگیرى از تماس باکترى‌ها با سطح چوب مى‌تواند روش مناسبى براى به حداقل رساندن تکثیر کلونى‌هاى میکروبى یا تشکیل کپک در چوب باشد. اصلاح سطح چوب با استفاده از نانو ذرات سیلیکا، تکثیر باکترى‌ها و کلونى‌هاى قارچ ها را به طور چشمگیرى کاهش مى‌دهد. ذرات کروى سیلیکا، با قطر در حدود 10نانومتر، از طریق یک لایه اتصالى پلى کاتیونى و با استفاده از یک فرایند غرقابى ساده به سطوح شیشه‌اى متصل مى‌شوند. از این روش مى‌توان براى ساخت روکش‌هاى نانوکامپوزیتى پلیمرى با خاصیت خود پالایى و حذف آلاینده هاى میکروبى استفاده نمود(Write, j,2006). نقره از موادی است که امروزه توجه زیادی به آن می‌شود و این به دلیل خاصیت منحصر به فرد نقره از جمله خاصیت ضدمیکروبی نقره در مقیاس نانو می‌باشد. نانو ذرات دارای سطوح بسیار زیادی هستند، این افزایش سطح باعث خواهد شد که یک گرم از نانو ذرات نقره برای ضدباکتری کردن یک صد متر مربع از سطح یک ماده کافی باشد. حال می‌توان با نانو ذرات نقره سطوح مبلمان‌ها را پوشش داد که با این کار می‌توان مبلمان‌های چوبی را در برابر قارچ‌ها و باکتری‌ها ایمن نمود، که می‌توان این پوشش‌ها را با قلم‌مو یا پیستوله رنگ‌کاری انجام داد. نانو کپسول‌ها توان آزاد سازی مداوم آفت‌کش‌ها و قارچ‌کش‌ها را دارند، و در صورتی که در پوشش‌های مورد مصرف در مبلمان‌های چوبی نظیر پلی‌استر و سیلر وکیلر از نانو کپسول‌ها استفاده شود، می‌توانند این نانو کپسول‌ها طبق برنانه زمان‌بندی مشخص آزادسازی مواد قارچ‌کش را انجام دهند و نانو ذره دی اکسید تیتانیوم نقش کلیدی در آزادسازی ایفا می‌کند. محلول های نانو نقره از یونهای نقره در اندازه های 100-10 نانومتر تشکیل شده‌اند و در مقایسه با محلولهای دیگر پایداری بیشتری دارند. یونهای نقره به دلیل اندازه کمی که دارند، سطح تماس بیشتری با فضای بیرون دارند و تأثیر بیشتری برمحیط می‌گذارند.نقره در ابعاد بزرگتر، فلزی با خاصیت واکنش دهی کم می‌باشد، ولی زمانیکه به ابعاد کوچک در حد نانومتر تبدیل می‌شود خاصیت میکرب‌کشی آن بیش از 99 درصد افزایش می‌یابد، به حدی که می‌توان از آن جهت بهبود جراحات و عفونتها استفاده کرد. نقره در ابعاد نانو بر متابولیسم، تنفس و تولید مثل میکروارگانیسم اثر می‌گذارد. تاکنون بیش از 650 نوع باکتری شناخته شده را از بین برده است. لذا از نانو ذرات نقره می‌توان برای افزایش مقاومت چوب و فراورده‌های آن در برابر انواع پوسیدگی قارچی استفاده کرد. شكل 3 – مکانیسم خاصیت آنتی‌باکتریال نانو نقره دو مکانیسم عمده نانو نقره ها عبارت‌اند از: 1- مکانیسم کاتالیستی: تولید اکسیژن فعال توسط نقره، این مکانیسم بیشتر درمورد کامپوزیت‌های نانو نقره‌ای صدق می‌کند که روی پایه‌های نیمه هادی مانندTiO2یاSiO2قرار گرفته می‌شود. در این وضعیت ذره مانند یک پیل الکتروشیمیایی عمل می‌کند و با اکسید کردن اتم اکسیژن، یون اکسیژن و با هیدرولیزکردن آب، یونOH- را تولید می‌کند که هر دو از بنیان‌های فعال و از قوی‌ترین عاملین ضد میکربی نیز می‌باشند. 2-مکانیسم یونی: دگرگون ساختن میکروارگانیسم به وسیله تبدیل پیوند هایSH ــ بهSag ــ، دراین مکانیسم ذرات نانونقره فلزی به مرور زمان یونهای نقره از خود ساطع می‌کنند. این یونها طی واکنش جانشینی، باندهایSH- را در جداره میکروارگانیسم به باندهای -SAgتبدیل می‌کنند، که نتیجه‌ای واکنش تلف شدن میکروارگانیسم است. اصلاح و بهینه سازی فرایند خشک‌کردن چوب با فناوری نانو برای استفاده از چوب آلات بایستی قبل از مصرف آنها را خشک‌نمود، هزینه بالای خشک‌کردن چوب‌آلات را می توان با استفاده از تکنولوزی نانو کاهش داد. تحقیقات انجام شده توسط طارمیان وهمکاران(2009)، نشان داد می‌توان با استفاده از نانو ذرات نقره سرعت خشک‌شدن چوب را کاهش داد. اصلاح خواص مقاومتی چوب و فراورده‌های آن با فناوری نانو با توجه به هرسونایکسانی چوب خواص مقاومتی آن در جهات مختلف متفات است، زمانی که از چوب و فراوردهای چوبی به عنوان مصالح ساختمانی استفاده می‌‌شوند، تحت تاثیر تنش‌ها و کرنش‌های متفاوتی قرار می‌گیرد و نیروهای خمشی، کششی، فشاری و برشی بر آن‌ها وارد می‌شود، حال می‌توان با استفاده از تکنولوژی نانو تیوب‌ها و نانو سیلیکا، خواص مقاومتی این چوب‌ها و فراورده‌ها را آفزایش داد(آندرو کلیلند، 1386). با ادغام نانو لوله‌های کربنی با چوب و کامپوزیت‌ها می‌توان از مقاومت مکانیکی بالایی، به شکل بهینه بهره گرفت. این مواد به سبب مقاومت مکانیکی بالا، وزن کم، و توزیع الکتریسیته ساکن گزینه بسیار مناسبی برای صنعت مبلمان می‌باشد. نانو لوله‌های کربنی، استوانه‌های توخالی با ضخامت یک اتم کربن هستند. نانو لوله‌ها علی‌رغم برخورداری از قطر بسیار کم، مقاومت کششی بالایی در حدود صد گیگا پاسگال دارند، از دیگر خصوصیات نانو لوله‌ها وجود پیوندهای واندروالسی بین اتم‌ها می‌باشد. شكل 1 – نمای شماتیک نانو لوله‌ی کربنی نانوپوشش‌ها هم خواص مناسبی دارند کهموجب استفادة فراوان از آنها شده است. در صورتی که مادة نرمي مانند چوب وجود داشته باشد که از سویی نباید در برابر ضربه و ديگر بارها و نيروهاي مکانيکي کهبه صورت ناگهاني اعمال مي‌شوند بشکند، و از سویی دیگر، همواره در تماس با يکمادة زبر باشد و بين اين دو قطعه اصطکاک به ‌وجود ‌آيد (مانند سایش در پارکت های چوبی و..)، حال می‌توان يک لايه از يک مادة سخت را روي سطح مادة اول ‌نشاند تا در برابر نيروهاييکه در سطح ماده اعمال مي‌شوند، مثل اصطکاک، مقاوم شود. با وجود این، مغز قطعه هنوزنرم و انعطاف‌پذير است. بنابراين، قطعه در برابر نيروهاي ناگهاني مثل ضربه هم مقاومخواهد بود. مصالح چوبی زمانی که تحت تاثیر بار‌ها قرار گیرند دچار خیز یا همان خستگی می‌شوند، نظیر پانا‌های چوبی که زمانی که تحت تاثیر نیروی عمود بر الیاف قرار گیرند دچار خمش و به مرور زمان در آنها خستکی به وجود خواهد آمد. حال می‌توان با نانو فیلم‌هایی که دارای ویژگی‌های سطحی بالا و نانوساختار کردن سطح و ريزدانه کردن و البته کم کردن نقايص سطحي، مثل ترک، مي‌تواناين خواص را بهبود بخشيد. افزایش مقاومت به خوردگی چوب و فراورده‌های آن با فناوری نانو زمانی که چوب و فراورده‌های چوبی در معرض مواد شیمیایی نظیر اسید‌ها و مواد قلیایی قرار می‌گیرند دچار تجزیه و انحلال قرار می‌گیرند، نانو فیلم‌ها و نانو پوشش‌ها می‌توانند مقاومت چوب را در برابر خوردگی افزایش دهند، مکانیسم عملکرد آنها به این شکل می‌باشد که: اتم‌ها در حوزه‌هايي به صورت منظم چيده شده‌اند. به اينحوزه‌هاي منظم «دانه» مي‌گويند، اگر سهدانه با هم برخورد کنند، به آن نقطه، «نقطة سه‌گانه» مي‌گويند. اين به آن مي‌ماندکه سه دايره با هم برخورد کنند. به خاطر شکل هندسي دايره، فضاي خالي‌اي در محلاتصال ايجاد مي‌شود که به آن «مرز دانه» مي‌گويند. شكل 2 را ببينيد. اتم‌هايي که در مرز قرار دارند، متعلق به هيچ دانه‌اي نيستند. در نتيجه بااتم‌هاي کناري خود تعداد پيوند کمتري برقرار مي‌کنند. وقتي مادة خورنده در پوششنفوذ مي‌کند، با اتم‌هاي مرزِ دانه پيوند تشکيل مي‌دهد و مواد جديدي درست می‌کند.مثلاً وقتي مواد قلیایی در چوب نفوذ ‌کند، با چوب واکنش می‌دهند که محصول این واکنش از نظر ترکيب، هم با مواد قلیایی و هم با چوب فرق دارد. به اين ترتيب، باعث خوردگي مي شود. .با اين حساب، نانوپوشش‌هامساحت مرزِ دانه زياد دارند و اين موجب خوردگي بيش از اندازه مي‌شود. ولي اين خوردگيدر مرز اتفاق مي‌افتد نه درون دانه، پس چون اين نقاط پراکندگي يکنواختي دارند،بنابراين خوردگي يکنواخت‌تر است و خوردگي موضعي که ترک و شکست ايجاد مي‌کند در کارنخواهد بود. شكل 2 – نقاط سه گانه افزایش مقاومت چوب و فراورده‌های چوبی در برابر شعله و آتش با استفاده از فناوری نانو عملکرد در برابر آتش نیز یکى از عوامل کاهش کاربرد محصولات چوبى است. دستیابى به عملکرد پیشرفته‌تر در محصولات‌چوبى در برابر آتش نیز کار مشکلى نیست بسیارى از بازدارنده‌هاى آتش نیز که هم اکنون مورد استفاده قرار مى گیرند، در کاهش پارامترهاى مختلف، واکنش چوب در برابر آتش از جمله قابلیت اشتعال، پخش حرارت، و گسترش شعله مؤثراند. عملکرد چوب در برابر آتش مى تواند تا حد عملکرد پشم‌هاى معدنى و صفحات فولادى افزایش یابد. هرچند بسیارى از این اصلاحات ممکن است روى بسیاری از ویژگى هاى چوب تاثیر گذار باشند. ایجاد رفتار بازدارندگى در برابر آتش در چوب، اغلب موجب افزایش نفوذپذیرى در برابر رطوبت، تغییر رنگ ویا فساد تدریجى چوب مى شود. همچنین این گونه اصلا‌‌‌‌‌حات مى‌تواند موجب کاهش دوام چوب به ویژه در کاربرد‌هاى بیرونى، کاهش مقاومت مکانیکى و مقاوم شدن در برابر چسب و رنگ شود، در صورتى که عمده‌ترین کاربرد چوب‌هاى اصلاح شده با خاصیت بازدارندگى آتش، در مصارف بیرونى است. زمانى که چوب اصلاح شده در معرض رطوبت زیاد قرار گیرد، ممکن است مواد شیمیایى بازدارنده آتش به سطح چوب منتقل و در نهایت شسته شده و به کلى از چوب خارج شوند. حتى با میزان اندکى رطوبت، در حد رطوبت داخلى، عملکرد حفاظتى چوب در برابر آتش ممکن است رو به زوال بگذارد، زیرا مواد شیمیایى بازدارنده آتش از قسمت‌هاى فوقانى چوب به سمت قسمت‌هاى عمیق با غلظت کمتر حرکت کرده و قابلیت اشتعال محصولات افزایش مى‌یابد. يکي از کاربردهاي مهم فناوري نانو بهبود خواص مواد پليمري( نظیر چوب) از نظرآتش‌گيري و بالابردن مقاومت اين مواد در برابر آتش است. اين مواد عموماً در دماهايبالا ايمن نيستند، اما با استفاده از فناوري نانو امکان ديرسوز نمودن آنها وجوددارد. با توجه به اين که امروزه حجم وسيعي از کالاهاي مصرفي هر جامعه‌اي را محصولات‌چوبی(مبلمان، دکوراسیون و...)تشکيل مي‌دهند که به‌راحتي مي‌سوزند يا گاهي در مقابل شعله فاجعه مي‌آفرينند، لزومتحقيق در خصوص مواد ديرسوز احساس مي‌شود. بر همين اساس، در کشورهاي صنعتي، تلاشگسترده‌اي براي ساخت موادي با ايمني بيشتر در برابر شعله آغاز شده است و در اينزمينه نتايج مطلوبي هم به دست آمده است. بر همين اساس و با توجه به تدويناستانداردهاي جديد ايمني، به نظر مي‌رسد استانداردهاي ساخت مربوط به سازه‌های چوبی مورداستفاده در دکوراسیون، صنایع کاغذ‌سازی و تجهيزات حفاظتي و حتي لوازم‌خانگي، در حال تغيير به سوي مواد ديرسوز است .از طرف ديگر مدتي است کهنانوکامپوزيت‌هاي پليمر – خاک‌‌‌‌‌‌رس به عنوان موادي با خواص مناسب مثل تأخير درشعله‌‌‌‌‌‌وري، توجه بسياري از محققان را به خود جلب کرده است. بنابراينبه‌‌‌‌‌‌نظر مي‌رسد که نانوکامپوزيت‌هاي پليمر – خاک‌‌‌‌‌‌رس مي‌توانند جايگزينمناسبي براي مواد پليمري معمولي باشند. براي تهيه پليمرهاي ديرسوز، علاوه بررفتار آتش‌گيري، عوامل زيادي بايد مورد توجه واقع شوند، از جمله اينکه: - ازافزودني‌هايي استفاده شود که قيمت تمام‌‌‌‌‌‌شده محصول را خيلي افزايش ندهد. (موادافزودني بايد ارزان قيمت باشند).
- مواد افزودني به چوب بايد به آساني باپليمر فرآيند حاصل کند. - مواد افزوده ‌شده به چوب نبايد در خواص كاربردي چوب تغييرقابل ملاحظه ايجاد كند. - زباله‌هاي اين مواد نبايد مشکلات زيست‌‌‌‌‌‌محيطي ايجادکند. با توجه به اين موارد، خاک‌‌‌‌‌‌رس از جمله بهترين مواد افزودني بهپليمرها محسوب مي‌شود که مي‌تواند آتش‌گيري آنها را به تأخير بيندازد و سبب ايمنيبيشتر وسايل و لوازم ‌شود. مزيت ديگر خاک‌ رس فراواني آن است که استفاده از اينمنبع خدادادي را آسان مي‌کند. ويژگي‌هاي نانوکامپوزيت‌هاي پليمر – خاک‌‌‌‌‌‌رس نانوکامپوزيت‌هاي پليمر – خاک‌‌‌‌‌‌رس پايداري حرارتيبيشتري از خود نشان مي‌دهند که اهميت ويژه‌اي براي بهبود مقاومت در برابرآتش‌‌‌‌‌‌گيري دارد. اين مواد همچنين نفوذپذيري کمتري در برابر گاز و مقاومت بيشتريدر برابر حلال‌ها از خود نشان مي‌دهند.
نانوكلي‌ها(Nano Clay)كه به طور يكنواخت درون پليمري مناسب پراكنده مي‌شوند، اندازه‌اي بسيار كوچك و نسبت ظاهري بسيار زيادي (500 تا 1000) دارند. اين امر باعث مي‌شود تا با اعمال مقادير بسيار كمي از آنها در مقايسه با پركننده‌هاي سنتي، خواص ماده به ميزان زيادي بهبود يابد. ضمن اينكه نانوكامپوزيت‌ها ديگر معايب موجود در كامپوزيت‌هاي تقويت شده با پركننده‌هاي سنتي نظير تالك و شيشه را كه مي‌توانند افزايش چگالي، شكنندگي و يا كاهش شفافيت و صافي سطح باشد، به همراه ندارند. صفحات خاك رس موجب بالا رفتن ميزان ذغال تشكيل شده در سيستم و تقويت آن مي‌شوند. علاوه‌‌‌‌بر اين، برخلاف مواد ضدآتش قديمي كه كارايي رزين را كاهش مي‌دهند، در نانوكامپوزيت‌هاي پليمر- كلي، ساير خواص فيزيكي و مكانيكي نيز بهبود مي‌يابند.
سازوكار كاهش اشتعال‌پذيري در نانوكامپوزيت‌هاي PP+PP-MA و PS در سال 2000 توسط گيلمن و همكارانش با استفاده از كالوريمتري مخروطي مورد مطالعه قرار گرفته است. نمونه‌هاي نانوكامپوزيت PS با استفاده از روش‌هاي Intercalation محلولي و Intercalation مذاب در مخلوط‌كن داخلي، تهيه شدند. نتايج كالوريمتري مخروطي نشان داد كه در تمام نمونه‌هاي حاوي MMT، پيك نرخ، رهايش گرما بين 50 تا 75 درصد كاهش مي‌يابد. همچنين، نوع خاك رس، درجه پراكنش آن و روش ساخت نانوكامپوزيت در كارايي آن به عنوان ماده ضدآتش مؤثر است(nanoparticle - usemooted-for-packaging -18205439). افزایش مقاومت چوب و فراورده‌های چوبی در برابر جذب رطوبت (آب) و نور سطوح چوب ماسیو و کامپوزیت‌هاى چوبى همواره در معرض فرسایش بوسیله نور(مانند اشعه فرابنفش) و رطوبت است و در برابر این دو عامل بسیار آسیب‌پذیر است. بنابراین حفاظت از مواد چوبى، با استفاده از روکش‌هاى غیرشفاف یا نیمه‌شفاف ابداع گردید، اما این روش موجب حذف زیبایى‌هاى ظاهرى چوب مى‌شود، در صورتیکه مصرف‌کنندگان مایلند چوب‌ها توأماً از دوام بالا و زیبایى ظاهرى برخوردار باشند. یک راه حل این مشکل مى‌تواند استفاده از روش اصلاح ظاهرى شفاف باشد. که می‌توان این کار را با نانو مواد انجام داد . ضد آب کردن چوب در طول هزاران سال اخیر همیشه مشکلی فراگیر بوده است، به علت نبود آشنایی با سطوح چوبی(خلل و فرج) و همچنین نوع پوند‌های سطوح و نحوه پوشانیدن، این مشکل کاملا مورد بررسی قرار نگرفته است. پیشرفت‌های اخیر در علم و فن‌آوری، عملا امکان استفاده از آخرین فن‌آوری نانو در تولید محصولات ارگانوسیلیکون (Organo-Silicon) و سازگار با محیط‌زیست برای ضد‌آب کردن انواع مختلف محصولات چوبی را فراهم ساخته است.وجود منافذ و خلل و فرج در چوب که ممکن است آنها پیوسته و یا ناپیوسته باشند و همچنین بروز ترک می‌توانند محل‌های مناسبی برای عبور و نفوذ رطوبت و بخار به داخل چوب باشند، می‌توان با پوشش مناسب بر روی این سطوح و مسدود کردن منافذ و جلوگیری از تماس رطوبت با سطح چوب از نفوذ رطوبت جلوگیری نمود. نتایج تحقیقات غلامیان و طارمیان (2009)، نشان داد که می‌توان مقاومت چوب رادر برابر نفوذ رطوبت با استفاده از نانو ذرات افزایش داد. چوب و محصولات‌چوبی دارای تخلخل بسیار هستند و در سطح دارای گروه های هیدروکسیل می‌باشند، این گروه‌های هیدروکسیل بخاطر شباهت با ساختار آب و ویژگی های آب دوستی، جاذب آب هستند. بنابراین آنها به راحتی خیس می‌شوند و در منافذشان آب جذب می‌کنند. اندازه ملکول آب 18/0 نانومتر است (نانو متر معادل 000000001/0 متر یعنی 00018 /0 میکرون می‌باشد). متوسط اندازه منافذ در اکثر چوب‌ها 5 تا 200 نانومتر است. اندازه بیشتر آلاینده ها چون اسید‌ها، کلرید‌ها و سولفات‌ها بین 1 تا 2 نانومتر می‌باشد. حتی در چوب‌های با وزن مخصوص بالا و صفحات فشرده‌چوبی که با رزین‌های مختلف ساخته می‌شوند منافذ بزرگتر از آب است و با توجه به خاصیت آبدوستی چوب (خاصیت مویینگی و کشش سطحی) رطوبت به راحتی در آنها نفوذ می‌کند. ضد‌آب کردن چوب با نانو مواد را می‌توان به دو صورت انجام داد: 1- پوشش دهنده ها مسائل اقتصادی، و راحتی استفاده باعث کاربرد گسترده ضد‌آب کننده‌های پوششی شده است. در سطح دنیا محصولاتی چون رنگ‌های آکلریکی و سنتزی و پلیمرهای سیلیکونی معمولا برای ضد‌آب کردن استفاده می‌شوند. اندازه ذرات این پوشش دهنده‌ها بیش از 100 نانومتر است که این مسئله باعث می‌شود که نتوانند به داخل منافذ چوب نفوذ کنند، بلکه لایه‌ای ایجاد کنند که سطح را بپوشانند و مانع جذب آب شود. این لایه‌های پلیمری عموما آب‌گریز هستند ولی باید آنها را به شکل متوالی استفاده کرد، نباید آسیب ببینند و باید در مقابل اشعه فرابنفش هم مقاوم باشند، اطمینان پیدا کردن از روکشی مداوم روی سطح چوب در حین استفاده آسان نیست و این مسئله باعث ایجاد نقاط ضعیف در پوشش می‌شود. احتمال ترک خوردگی تمام انواع لایه‌های پلیمری معمولی در برابر اشعه فرابنفش وجود دارد که این خود باعث ترک خوردگی پوشش در طول 5-2 سال می‌شود و با از دست‌دادن خاصیت دافعی آب، ضد‌آب سازی بی‌نتیجه می‌ماند. 2- نفوذکننده ها بیشتر نفوذ کننده‌ها پایه حلالی هستند و موادی منومری محلول با اندازه کوچکتر از 6 نانومتر می‌باشند. این مواد به منافذ و شبکه های چوب نفوذ می‌کنند، دو نوع نفوذ کننده وجود دارد: 1)واکنشی، 2)غیر واکنشی. نفوذ کننده‌های غیر‌واکنشی روغن‌ها و دیگر مواد آب‌گریز با چسبندگی پایین هستند که منافذ را پر می‌کنند و خاصیت آب‌گریزی ایجاد می‌کنند. این نوع مواد در طبیعت تجزیه پذیرند و در یک سال آب گریزی خود را از دست می‌دهند. همچنین این محصولات فراهم کننده غذای قارچ و کپک‌ها هستند. نفوذ کننده های واکنشی با چوب واکنش می‌دهند و در سطح تیمار شده، آب گریزی در سطح ملکولی ایجاد و 5-3 میلیمتر در داخل سوبسترا(ماده زمینه ای) نفوذ می‌کنند. بنابراین محافظتی که این نوع محصولات ضد‌آب‌سازی ایجاد می‌کنند بسیار طولانی مدت می‌باشد. علاوه بر این عوامل جوی( اشعه فرابنفش) و فرساینده‌های طبیعی تقریبا هیچ اثری روی آنها ندارند و در نتیجه تاثیر بر ویژگیهای ضد‌آبی بسیار محدود است داده ها به وضوح نشان می‌دهد که محصولات ضد‌آب‌سازی با پایه سیلان برای کارکرد طولانی مدت مناسب‌اند. سیلان‌ها و سیلان/ سیلیکون‌ها به عنوان دسته‌ای جدید از محصولات ضد‌آب‌سازی شناخته شده‌اند، این محصولات که 30 سال است در اروپا و آمریکا مصرف می‌شوند، و کارایی مناسبی داشته‌اند. کارکرد طولانی مدت ترکیبات ضد‌آب‌سازی ترکیبات سیلان پایه حلالی ثابت شده است و انواع سیلان‌ها که برای ضد‌آب کردن استفاده می‌شوند به این نام‌ها شناخته می‌شوند: الف: Isobutyltrialkoxysilane ب: n-octyltrialkoxysillane سیلان‌ها مواد منومری هستند. محصولات استفاده شده برای ضد‌آب کردن به آلکیل آلکوکسی سیلان معروف‌اند. آلکیل آلکوکسی سیلان ها دو گروه دارند: الف)گروه آلکیل (R) و ب)گروه آلکوکسی(OR) که با چوب و محصولات چوبی واکنش پذیرند.

شکل4– واکنش آلکیلی

بر روی سطوح چوبی گروه های هیدروکسی (OH) دارند. این گروه های OH می‌توانند با گروه های آلکوکسی سیلان واکنش دهند و با سوبسترا پیوند های سیلوکسان هیدروژنی تشکیل دهند. گروه آلکیل در سطح، آب گریزی (دافع آب) ایجاد می‌کند. بنابراین این نوع محصولات با اصلاح ویژگی های سطح از آب دوست به آبگریز میل به دافع آب ایجاد می‌کنند.

شکل5– مکانیسم واکنش با سطح چوب

نانو زایکوسیل، تمامی سه ویژگی مطلوب را دارد و بر پایه فناوری نانو استوار است و می‌توان آب‌گریزی را در سطح مولکولی ایجاد کند، به این علت که در محلول آب استفاده شده است با محیط‌زیست سازگار است. همچنین مقدار VOC در هر متر مربع در مقایسه با سیلان‌ها پایه حلالی 20% کمتر است. این نانو مواد با سوبسترای واکنش می‌دهد و عمر طولانی معادل 20 تا 30 سال ایجاد می‌کند (Mehta, P,and Ranka, 2006 ). زایکوسیل محصولی ارگانو‌سیلیکون است که اندازه ذره‌ای معادل 6-4 نانومتر در آب تشکیل می‌دهد و به عمق 5-3 میلیمتری منافذ مصالح ساختمانی نفوذ می‌کند. محصول بخشی از چوب می‌شود و آن را به شدت ضد‌آب می‌کند. این نانو ذره پنج ویژگی اصلی دارد که شامل 1- عمر طولانی 20 تا 30 ساله که نتایج آزمایشات عوامل جوی بر اساس روش های ASTM هم این را اثبات نموده است. 2- به نسبت 1:10 در آب و حتی بیشتر در آب لوله‌کشی حل می‌شود و مقدار بسیار کمی ‌مواد زیستی به جو وارد می‌کند، بنابراین با محیط‌زیست سازگار است. 3- محصول را می‌توان بوسیله برس، افشانه و غلتک استفاده کرد، بنابراین کار با آن راحت است. 4- محصول می‌تواند با هزینه معادل 6000 تا 1500 ریال برای هر متر مربع، سطح را ضد‌آب کند. 5- محصول قابل اشتعال نیست. نتیجه‌گیری چوب پلیمری طبیعی است. این پلیمر دارای ویژگی‌های منحصربه‌فردی است ولی با توجه به کاربردهای متنوع آن بایستی برخی مقاومت‌های آن را جهت استفاده بهینه از آن بهبود داد. چوب ماده‌ای نم‌پذیر است و در شرایط سرویس ممکن است رطوبت جذب یا دفع کند. دفع و جذب رطوبت و یا جذب آب توسط چوب منجر به تغییرات ابعاد آن و بروز شکاف و ترک‌خوردگی در آن و محصولات چوب می‌شود. همچنین، چوب در برابر آتش مقاوم نیست و در اثر تابش آفتاب (نور) نیز دچار تخریب و تغییر رنگ می‌شود. چوب یک ماده حساس به قارچ‌های پوسیدگی است و بسیاری از انواع چوب‌ها در معرض قارچ‌های مختلف دچار پوسیدگی می‌شوند. همچنین، کم بودن بعضی از مقاومت‌های مکانیکی چوب کاربرد آن را برای مصارف خاص محدود می‌کند. نتایج این بررسی نشان می‌دهد که با استفاده از تکنولوژی‌های نوین مانند نانو می‌توان با فرایندهای خاصی همه خواص مذکور چوب را بهبود بخشید

نانو تکنولوژی: فناوری نو به سمت اصلاح الگوی مصرف و تولید در صنایع چوب و مبلمان

مطالب مشابه :

حفاظت مبلمان از گزند آتش‌سوزی با نانوکامپوزیت پلیمری ‏(1392/11/27)

معرفی رشته طراحی صنعتی

انواع پلیمرها

بررسی کاربرد فناوری نانو در صنعت مبلمان

نانو تکنولوژی: فناوری نو به سمت اصلاح الگوی مصرف و تولید در صنایع چوب و مبلمان

مبلمان شهری نیویورک و نیکلاس گریمشاو Nicholas Grimshaw

استفاده از نانو تکنولوژی در ساخت کاغذ

مبلمان شهری با مجسمه های خارق العاده

تاریخچه ساخت مبل و آشنایی با سبک های اصیل ساخت صندلی