Έλεγχος ποιότητας πρώτων υλών από ανακτώμενες ίνες για παραγωγή κυματοειδούς χαρτονιού συσκευασίας

Έλεγχος ποιότητας πρώτων υλών από ανακτώμενες ίνες για παραγωγή κυματοειδούς χαρτονιού συσκευασίας (Quality control of raw materials from recovered fibres for the production of corrugated board) Στέργιος Αδαμόπουλος Department of Forestry και Wood Technology Linnaeus University Lückligs plats 1, 351 95 Växjo, Sweden adamopoulos@teithessaly.gr Αντώνιος Καραγεώργος, Έλλη Ράπτη, Αγγελική Βαλαή, Δημήτριος Μπιρμπίλης Τμήμα Σχεδιασμού και Τεχνολογίας Ξύλου και Επίπλου Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών, ΤΕΙ Θεσσαλίας Τ.Κ. 43100, Καρδίτσα dmbirmbi@teithessaly.gr, erapti@ireteth.certh.gr, valai@teithessaly.gr, karageorgos@teithessaly.gr Περίληψη Η δυσκολία στην πρόβλεψη των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς προϊόντων χαρτιού που παράγονται από ετερογενείς πρώτες ύλες με μεγάλα ποσοστά ανακυκλωμένων ινών βάζει πολλούς περιορισμούς στην καλύτερη και αποτελεσματικότερη χρησιμοποίησή τους σαν υλικά συσκευασίας. Στην παρούσα εργασία παρουσιάζεται το ερευνητικό έργο RF-CORRUG, κύριος στόχος του οποίου είναι η ανάπτυξη μεθόδων πρόβλεψης των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς προϊόντων χαρτιού που προέρχονται από ετερογενείς πρώτες ύλες με μεγάλα ποσοστά ανακυκλωμένων ινών προκειμένου να χρησιμοποιούνται αποτελεσματικότερα από τις επιχειρήσεις σε συσκευασίες κυματοειδούς χαρτονιού. Στο πλαίσιο του έργου πραγματοποιήθηκαν πειραματικές μετρήσεις σε όλες τις διαθέσιμες ποιότητες χαρτιού στην Ελληνική και Ευρωπαϊκή αγορά για την παραγωγή κυματοειδούς χαρτονιού που αφορούν τόσο τη σύνθεσή τους αλλά και τις ιδιότητές τους (φυσικές και μηχανικές). Με βάση τις πειραματικές μετρήσεις, δημιουργήθηκαν μοντέλα παλινδρόμησης και νευρωνικών δικτύων για την πρόβλεψη των σημαντικότερων μηχανικών ιδιοτήτων των χαρτιών από τα χαρακτηριστικά και τα ποσοστά των διαφόρων τύπων ινών που χρησιμοποιήθηκαν στην παραγωγή τους. Abstract The difficulty in the prediction of paper product properties and behavior manufactured from heterogeneous raw materials with high percentage of recovered fibers puts many restrictions in their effective use as packaging material. This paper presents the research project RF-CORRUG, whose main objective is to develop methods for the prediction of the properties and behavior of paper products manufactured from heterogeneous raw materials with high percentage of recovered fibers to be used effectively in the corrugated paper packaging industry. The project includes the experimental measurement of paper composition and properties (physical and mechanical) from all the available paper grades in the Greek and European market for the production of corrugated paperboard. Based on the experimental measurements, regression and neural networks models were developed for the most important mechanical properties of the papers considering the characteristics and percentages of the different fiber types used in their production. Λέξεις κλειδιά κυματοειδές χαρτόνι; ανακτώμενες ίνες; μοντέλα πρόβλεψης ιδιοτήτων; παλινδρόμηση; νευρωνικά δίκτυα I. Εισαγωγη Οι περιορισμοί στη διαθεσιμότητα παρθένων πρώτων υλών από τα δάση [1] σε συνδυασμό με περιβαλλοντικές πολιτικές ευνοϊκές προς την ανακύκλωση χαρτιού [2] έχουν οδηγήσει τις επιχειρήσεις κυματοειδούς χαρτονιού να στραφούν σε ανακτώμενο χαρτί και άλλες πηγές ινών όπως μη ξυλώδη φυτά και υπολείμματα γεωργικών εκμεταλλεύσεων [3-6]. Το ποσοστό ανακυκλωμένου χαρτιού αναμένεται να αυξηθεί σημαντικά τα επόμενα χρόνια [7] με αποτέλεσμα να υπάρξει μια μεταβολή σε ετερογενείς, πολυάριθμες και μικρότερες πηγές ινών για την συσκευασία κυματοειδούς χαρτονιού. Οι πολτοί που παράγονται από ανακυκλωμένο χαρτί προέρχονται από ένα μίγμα διαφόρων τύπων χαρτιών και ποικίλουν σε σύνθεση από πηγή σε πηγή ακόμα και από την ίδια πηγή χρονικά [8]. Οι περισσότεροι χαρτοπολτοί εμπορίου παράγονται γνωρίζοντας περίπου τα είδη ξύλου ή τις ομάδες ειδών που χρησιμοποιήθηκαν. Στη βιβλιογραφία υπάρχουν πολλές μελέτες που εξηγούν τις σχέσεις ανάμεσα στα χαρακτηριστικά των ινών και τις ιδιότητες των χαρτιών [9-13]. Αυτό φυσικά δεν ισχύει για τους χαρτοπολτούς που παράγονται από ανακυκλωμένο χαρτί, οι οποίοι περιέχουν ένα μίγμα ινών από πολλά είδη ξύλου και που έχουν παραχθεί με διάφορες μεθόδους πολτοποίησης. Η δυσκολία πρόβλεψης των ιδιοτήτων χαρτιού και προϊόντων χαρτιού από ανακτώμενους χαρτοπολτούς βάζει πολλούς περιορισμούς στην αποτελεσματική χρησιμοποίησή τους [14]. Σήμερα, οι τύποι χαρτιών που χρησιμοποιούνται στη συσκευασία κυματοειδούς χαρτονιούπεριέχουν 60-100% ανακτώμενες ίνες. Μαζί με την καθαρότητα του χαρτοπολτού, οι μορφολογικές ιδιότητες των ανακτώμενων ινών αποτελούν τα μεγαλύτερα ερωτήματα στην ανακύκλωση χαρτιού [15, 16]. Οι ανακτώμενες ίνες τείνουν να είναι σπασμένες ή κατεστραμμένες και έχουν διαφορετικές ιδιότητες απ ότι οι 1

παρθένες ίνες (τα μικροϊνίδια στην επιφάνεια των τοιχωμάτων τους τείνουν να έχουν καταρρεύσει) κάτι που έχει σαν αποτέλεσμα ασθενέστερους δεσμούς ανάμεσα στις ίνες και κατά συνέπεια μειωμένη μηχανική αντοχή χαρτιού [17-21]. Η χρήση μοντέρνας τεχνολογίας (όπως για παράδειγμα μηχανικό ραφινάρισμα, επικαλύψεις, απομελάνωση, καθώς και πρόσθετα και συγκολλητικές ουσίες), κάτι που συνεπάγεται επιπλέον κόστος, είναι απαραίτητη προκειμένου να βελτιωθεί η ποιότητα των ανακτώμενων ινών. Οι επιχειρήσεις κυματοειδούς χαρτονιού βρίσκονται συνεχώς μπροστά στην πρόκληση να εξασφαλίζουν ικανοποιητική συμπεριφορά και αντοχή των προϊόντων συσκευασίας τους πάρα τη συνεχόμενη αύξηση του ανακυκλωμένου χαρτιού σαν βασική πρώτη ύλη ινών. Με βάση τα παραπάνω, υπάρχει η δυνατότητα για μείωση του κόστους μέσω μιας επιλογής των κατάλληλων και οικονομικότερων τύπων χαρτιών για συγκεκριμένες χρήσεις συσκευασίας. Ένα πολύ σημαντικό βήμα προς αυτή τη κατεύθυνση μπορεί να γίνει μέσω της ανάδειξης των επιδράσεων των διαφόρων τύπων ινών και των μορφολογικών τους χαρακτηριστικών στην ποιότητα των χαρτιών συσκευασίας. Οι σχέσεις αυτές έχουν μελετηθεί πολύ λίγο [22]. Για τον κλάδο της συσκευασίας από κυματοειδές χαρτόνι, η μεταβλητότητα των πρώτων υλών (χαρτιά συσκευασίας) με ολοένα και αυξανόμενο ποσοστό ανακυκλωμένων ινών είναι ένα πολύ συνηθισμένο τεχνικό πρόβλημα σε παγκόσμιο επίπεδο. Η δυσκολία στην πρόβλεψη των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς προϊόντων χαρτιού από ετερογενείς πρώτες ύλες με μεγάλα ποσοστά ανακυκλωμένων ινών βάζει πολλούς περιορισμούς στην καλύτερη και αποτελεσματικότερη χρησιμοποίησή τους σαν υλικά συσκευασίας. Σε αυτή την εργασία παρουσιάζεται το έργο «RF-CORRUG Έλεγχος ποιότητας πρώτων υλών από ανακτώμενες ίνες για παραγωγή κυματοειδούς χαρτονιού συσκευασίας», βασικός στόχος του οποίου είναι η ανάπτυξη μεθόδων πρόβλεψης των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς προϊόντων χαρτιού από ετερογενείς πρώτες ύλες με μεγάλα ποσοστά ανακυκλωμένων ινών προκειμένου να χρησιμοποιούνται αποτελεσματικότερα από τις επιχειρήσεις σε συσκευασίες κυματοειδούς χαρτονιού. II. Υλικά, Μέθοδοι και Αποτελεσματα A. Πρώτες ύλες από ανακτώμενες ίνες στις επιχειρήσεις κυματοειδούς χαρτονιού Σήμερα, οι συσκευασίες από κυματοειδές χαρτόνι κατασκευάζονται κυρίως από ανακυκλωμένες ίνες, με το ποσοστό τους να ανέρχεται στο 82% στην Ευρώπη [23]. Η μεγαλύτερη απειλή που αντιμετωπίζει η αλυσίδα παραγωγής κυματοειδούς χαρτονιού σχετίζεται με την έλλειψη της ποιότητας των ανακυκλωμένων ινών ως πρώτη ύλη. Ο πολτός που προέρχεται από ανακυκλωμένο χαρτί γενικά συσχετίζεται με κάποια υποβάθμιση στις ιδιότητες των ινών ή με μεγαλύτερη θραύση των ινών σε σχέση με τις παρθένες ίνες, ενώ η χρήση ανακυκλωμένων υλικών εισάγει και ρυπαντές [21]. Μία από τις πιο σημαντικές ιδιότητες του χαρτιού συσκευασίας είναι η μηχανική του αντοχή, η οποία εξαρτάται κυρίως από το μήκος των ινών από τις οποίες αποτελείται [24]. Οι ίνες είναι πιο μακριές σε πολτούς που προέρχονται αποκλειστικά από το ξύλο χωρίς ανακυκλωμένη πρώτη ύλη. Ωστόσο, η υψηλές πιέσεις που συνοδεύουν τη ζήτησή τους, λόγω των οικονομικών και οικολογικών περιορισμών στη χρήση δασικών υλικών, έχουν οδηγήσει σε μια κατάσταση όπου πολύ μικρή ποσότητα παρθένων ινών εισάγεται στην αλυσίδα της ανακύκλωσης. Αυτό σημαίνει ότι η ποιότητα των ανακυκλωμένων ινών, και ως συνέπεια των χαρτιών, μειώνεται συνεχώς σε κάθε κύκλο ανακύκλωσης. Επιπλέον, τα χαρτιά συσκευασίας παρουσιάζουν πολύ μεγάλη διακύμανση, η οποία συνιστά ένα εμπόδιο όταν πρόκειται για την κατασκευή συσκευασιών με ομογενείς ιδιότητες που καθορίζονται από τους πελάτες με συγκεκριμένο κόστος [25]. Στο πλαίσιο του έργου RF-CORRUG, πραγματοποιήθηκε η ανάλυση της σύνθεσης και των μορφολογικών χαρακτηριστικών των ανακτώμενων ινών χαρτιών από ετερογενείς πρώτες ύλες. Συγκεκριμένα, μελετήθηκαν τριάντα δύο (32) χαρτιά που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία παραγωγής συσκευασίας από κυματοειδές χαρτόνι. Το υλικό της έρευνας επιλέχθηκε κατά τέτοιο τρόπο ώστε να περιλαμβάνει όλες τις δυνατές κατηγορίες χαρτιών που παράγονται στις ελληνικές επιχειρήσεις παραγωγής ανακυκλωμένου χαρτιού αλλά και που χρησιμοποιούνται για την παραγωγή κυματοειδούς χαρτονιού στην Ελλάδα. Τα χαρτιά αντιπροσωπεύουν διαφορετικές ποιότητες επίπεδων χαρτιών (8 kraftliners και 8 testliners) και κυματοειδούς μέσου (8 semi-chemical flutings και 8 recycled flutings) διαθέσιμες την Ελλάδα για την παραγωγή κυματοειδούς χαρτονιού. Τα χαρτιά προήλθαν από διαφορετικούς προμηθευτές, τόσο από χώρες της Ευρώπης όσο και από την Τουρκία και τις ΗΠΑ. B. Χαρακτηριστικά ανακτώμενων ινών για την παραγωγή χαρτιών κατηγορίας κυματοειδούς χαρτονιού Έχει αποδειχτεί ότι τα εγγενή χαρακτηριστικά των ινών, συμπεριλαμβανομένων των ειδών ξύλου, της προέλευσης, της ηλικίας, και της χημικής σύνθεσης, επηρεάζουν σημαντικά τις τελικές ιδιότητες του χαρτιού [26]. Έχει προταθεί επίσης ότι προκειμένου να προβλεφτούν οι ιδιότητες των φύλλων χαρτιού που προέρχονται από μίγμα πολτών, είναι καλύτερο να χρησιμοποιηθούν τα χαρακτηριστικά των ινών των πολτών που συνθέτουν το μίγμα από τις ιδιότητες των φύλλων χαρτιού που προέρχονται από αυτούς τους πολτούς [27]. Πρόσφατες μελέτες πάνω σε ποικιλία χαρτιών που είναι διαθέσιμα στην αγορά για την παραγωγή κυματοειδούς χαρτονιού στη Ισπανία έχουν δείξει ότι, οι τεχνικές ανάλυσης ινών μπορούν να χρησιμοποιηθούν και για την ανάλυση της διακύμανσης της δομής του και της ποιότητάς στον χρόνο [28, 29]. Στο πλαίσιο του έργου RF-CORRUG, ο ποιοτικός και ποσοτικός καθορισμός των ινών των χαρτιών αναφορικά στη μέθοδο επεξεργασίας (χημικός, μηχανικός, ράκη, ημι-χημικός και χημικο-μηχανικός) πραγματοποιήθηκε σύμφωνα με τη μέθοδο χρωστικής Herzberg [30]. Οι ίνες ταξινομήθηκαν σε τρείς κατηγορίες: γένη κωνοφόρων, γένη πλατύφυλλων, και κατηγορίες μη ξυλωδών ειδών σύμφωνα με την μορφολογία 2

τους [31]. Επιπλέον, πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις για τα παρακάτω χαρακτηριστικά: ποσοστά κατά βάρος κωνοφόρων, πλατυφύλλων, μη ξυλωδών ειδών, και ποσοστά κατά βάρος κατηγοριών μεθόδων πολτοποίησης των ινών (χημική, ημιχημική και χημικο-μηχανική). Τα μορφολογικά χαρακτηριστικά των ινών, όπως μήκος, διατομή, curl και kink, υπολογίστηκαν με τη χρήση της συσκευής MorfiTrac σύμφωνα με τα πρότυπα TAPPI T 233 cm-06 [32], T 234 cm- 02 [33], T261 cm-00 [34]. Η ανάλυση της σύνθεσης (ποιοτική, ποσοτική) και ο μορφολογικός χαρακτηρισμός των ινών των χαρτιών συσκευασίας παρέχουν σημαντικές πληροφορίες για τις ανακυκλωμένες πρώτες ύλες που χρησιμοποιούνται στην παραγωγή. Τα αποτελέσματα της ποσοτικής ανάλυσης των ινών αντανακλούν τις διαφορές στην ποιότητα μεταξύ των κατηγοριών των χαρτιών (Πίνακες Ι και ΙΙ). Τα χαρτιά kraftliner, τα οποία αντιπροσωπεύουν την καλύτερη ποιότητα των επίπεδων χαρτιών σε σχέση με τα Τestliners και έχουν και την μεγαλύτερη αντοχή, είναι λιγότερο μεταβλητά και έχουν γενικά υψηλότερα ποσοστά κωνοφόρων και χημικού πολτού. Η αποκλειστική χρήση ανακτημένων ινών στην παραγωγή της κατηγορίας Recycled fluting medium την καθιστούν ως την πιο μεταβλητή κατηγορία τόσο από ποιοτική και όσο και από ποσοτική άποψη. Σχετικά με τα μορφολογικά χαρακτηριστικά, οι παράμετροι στρέβλωση (kink), κύρτωση (curl), απόξεση των τοιχωμάτων των ανακτημένων ινών (fibrillation) και ποσοστό των λεπτών στοιχείων (fine content) (Πίνακας ΙΙΙ) έχουν υψηλότερες τιμές στις ανακτημένες κατηγορίες χαρτιών (TL, RF) σε σχέση με αυτές που χρησιμοποιούν παρθένες ίνες (KL, SC) για κάθε κατηγορία. Αυτό οφείλεται στις κατεργασίες που υφίσταται ο πολτός κατά τη διάρκεια των επαναλαμβανόμενων κύκλων της ανακύκλωσης, κάτι που είχε σαν αποτέλεσμα να ισιώσουν οι ίνες σε κάποιο βαθμό. Το ποσοστό των λεπτών στοιχείων (fines content) στον πολτό επηρεάζει αρνητικά τη δομή και τις ιδιότητες του χαρτιού, αλλά καθώς όλες οι κατηγορίες χαρτιών περιέχουν ανακτημένες ίνες ήταν αναμενόμενο να βρεθούν υψηλές τιμές, ιδιαίτερα στις κατηγορίες Testliner (TL) και Recycled flutings (RF). Επίπεδο χαρτί (Liners) Κυματοειδές μέσο (flutings-medium) ΠΙΝΑΚΑΣ Ι. ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΕΣ ΧΑΡΤΙΩΝ ΠΟΥ ΣΥΜΜΕΤΕΧΟΥΝ ΣΤΗΝ ΕΡΕΥΝΑ Kraftliners (KL) Testliners (TL) Semichemical flutings (SC) Recycled flutings (RF) Χώρα προέλευσης Κατηγορία [35] Γαλλία, Νορβηγία, Πορτογαλία, Ελβετία, Η.Β., Η.Π.Α. Ελλάδα, Πορτογαλία, Ρουμανία, Ισπανία, Τουρκία Βουλγαρία, Κροατία, Φινλανδία, Ρουμανία, Σουηδία, Ελβετία, Ισπανία Ελλάδα, Πορτογαλία, Ισπανία, Τουρκία Κυρίως από παρθένο πολτό kraft Κυρίως από ανακυκλωμένες ίνες, με βάρος ίσο η μεγαλύτερο από 120 g/m 2 Κυρίως από ημι-χημικό παρθένο πολτό Κυρίως από ανακυκλωμένες ίνες, με βάρος ίσο η μεγαλύτερο από 100 g/m 2 ΠΙΝΑΚΑΣ ΙΙ. ΠΟΣΟΣΤΟ ΚΑΤΑ ΒΑΡΟΣ ΤΩΝ ΔΙΑΦΟΡΩΝ ΚΑΤΗΓΟΡΙΩΝ ΙΝΩΝ ΣΤΑ ΧΑΡΤΙΑ 1 Επίπεδο χαρτί (Liners) Kraftliners (KL) Testliners (TL) Semi-chemical flutings (SCF) Recycled flutings (RF) Γένη κωνοφόρων 56,31/ 14,63 33,19/ 9,89 26,93/ 12,76 26,19/ 7,05 Προέλευση 2 Γένη πλατύφυλλων 38,89/ 13,93 61,69/ 7,12 66,99/ 12,18 65,23/ 7,09 Μη ξυλώδη είδη 4,8/ 2,02 5,12/ 4,44 3,38/ 2,83 8,58/ 1,81 Χημικός Τύπος Πολτού 3 60,85/ 5,89 30,1/ 20,18 26,54/ 12,64 51,19/ 3,64 Ημι-χημικός και χημικο-μηχανικός 39,15/ 5,89 69,9/ 20,18 73,46/ 12,64 48,81/ 3,64 1 μέσος όρος (mean values)/τυπική απόκλιση (standard deviation) 2 με βάση τα μορφολογικά χαρακτηριστικά των ινών 3 με βάση τα χρώματα που παίρνουν οι ίνες με τη χρωστική Herzberg stain. Ο μηχανικός πολτός και τα ράκη βρέθηκαν σε ίχνη (ποσοστά κατά βάρος < 2% σε όλα τα χαρτιά Μήκος ινών (mm) ΠΙΝΑΚΑΣ ΙΙΙ. ΜΟΡΦΟΛΟΓΙΚΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΙΝΩΝ ΤΩΝ ΧΑΡΤΙΩΝ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ 1 Χαρακτηριστικά ινών Επίπεδο χαρτί (Liners) Kraftliners (KL) Testliners (TL) Αριθμητικός μέσος όρος 0,75/0,11 0,49/0,01 0,63/0,11 Σταθμισμένο κατά μήκος 1,68/0,27 1,05/0,03 1,01/0,10 Σταθμισμένο κατά βάρος 2,49/0,27 1,78/0,08 1,42/0,12 Πλάτος ινών, µm 24,38/2,11 20,60/0,32 24,16/0,80 Πλάτος τοιχωμάτων, µm 6,20/0,49 5,42/0,19 5,72/0,43 Διατομή ινών, μm² 431,04/40,25 360,80/19, 91 Κυματοειδές μέσο (flutingsmedium) Κυματοειδές μέσο (flutings-medium) Semichemical Recycled flutings flutings (RF) (SCF) 382,30/45, 27 Δείκτης όγκου ινών, 106 μm³ 0,64/0,13 0,35/0,01 0,36/0,05 Τραχύτητα, mg/m 0,20/0,02 0,19/0,01 0,16/0,02 Curl, % 12,12/0,64 12,62/1,12 9,48/2,04 Kink index, l/m 551,5/155,3 913,9/162, 3 507,1/201, 6 Fibrillation, % 11,18/2,50 13,71/0,97 11,90/2,11 0,51/0,0 3 1,12/0,0 9 1,90/0,2 5 21,04/0, 61 5,66/0,1 3 383,28/1 1,95 0,37/0,0 1 0,18/0,0 1 11,74/0, 84 794,6/12 6,1 13,19/1, 42 3

Fines, % 29,30/3,55 33,94/1,07 23,30/7,53 Ίνες ανά mg 10,858/10 10.217/1.6 6,659/1,506 6 02 1 μέσος όρος (mean values)/τυπική απόκλιση (standard deviation) 33,17/2, 34 10.635/5 31 C. Ιδιότητες χαρτιών κατηγορίας κυματοειδούς χαρτονιού Οι ιδιότητες του χαρτιού επηρεάζουν σημαντικά τη συμπεριφορά του και διακρίνονται σε φυσικές, όπως είναι η μάζα ανά μονάδα επιφάνειας, το πάχος, η διαπερατότητα και η απορρόφηση νερού (cobb test), και μηχανικές, όπως είναι η αντοχή σε εφελκυσμό, σε σχίσιμο, και RCT. Τα χαρτιά κατηγορίας κυματοειδούς χαρτονιού μετά την παραγωγή τους αποθηκεύονται με τη μορφή παρτίδων οι οποίες έχουν παρόμοια χαρακτηριστικά ινών και ιδιότητες ανάλογα με τις πρώτες ύλες και την τελική χρήση τους. Η δειγματοληψία για τη μέτρηση των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων των χαρτιών της έρευνας έγινε με βάση την προδιαγραφή TAPPI Τ 400 om-90 [36]. Πριν τις δοκιμές των φυσικών ιδιοτήτων τα δείγματα χαρτιού κλιματίζονταν σε θάλαμο συνθηκών για 48 h σε συνθήκες 23οC και 50% RH σύμφωνα με το πρότυπο ISO 187 [37]. Τα αποτελέσματα των μετρήσεων των φυσικών και μηχανικών ιδιοτήτων των χαρτιών παρουσιάζονται στον Πίνακα IV και αποτυπώνουν τις ποιοτικές διαφορές ανάμεσα στις κατηγορίες χαρτιών. Σε αυτή τη μελέτη, τα χαρτιά kraftliner (KL) είναι αυτά με τη μεγαλύτερη μάζα ανά μονάδα επιφάνειας και πάχος. Τα χαρτιά της κατηγορίας επίπεδα (Liners) έχουν μικρότερη διαπερατότητα σε αέρα σε σχέση με τα χαρτιά της κατηγορίας κυματοειδές μέσο (Flutingsmedium). Αν και γενικά, τα επίπεδα χαρτιά, τα οποία και χρησιμοποιούνται στις εξωτερικές στρώσεις του κυματοειδούς χαρτονιού, κατασκευάζονται έτσι ώστε να έχουν μειωμένη απορρόφηση νερού και ανθεκτικότητα σε υγρά περιβάλλοντα, αυτό δεν ισχύει απόλυτα για την κατηγορία Testliner η οποία παρουσιάζει αρκετά υψηλή απορρόφηση νερού (Πίνακας 3). Η αιτία είναι ότι η απορρόφηση είναι επιθυμητή ή τουλάχιστον όχι προβληματική όταν τα χαρτιά αυτής τις κατηγορίας χρησιμοποιούνται σε εσωτερικές στρώσεις κυματοειδούς χαρτονιού και χρειάζεται καλή απορρόφηση της κόλλας ή όταν χρησιμοποιούνται υδατοδιαλυτά μελάνια για εκτύπωση. Οι υψηλές τιμές απορρόφησης στα χαρτιά της κατηγορίας κυματοειδές μέσο απαιτούνται για να αποκτήσουν το κυματοειδές τους σχήμα αλλά και για την απορρόφηση αμύλου κατά την παραγωγή τους. Φυσικές Μη χαν ικέ ΠΙΝΑΚΑΣ ΙV. ΦΥΣΙΚΕΣ ΚΑΙ ΜΗΧΑΝΙΚΕΣ ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΤΩΝ ΧΑΡΤΙΩΝ ΤΗΣ ΕΡΕΥΝΑΣ 1 Ιδιότητα Μάζα ανά μονάδα 149,93/ επιφάνειας (grammage), g/m 2 26,23 Επίπεδο χαρτί (Liners) Κυματοειδές μέσο (flutings-medium) KL TL SCF RF 130,90/ 26,71 137,26/ 18,33 111,82/ 13,5 Πάχος, μm 0,24/ 0,21/ 0,21/ 0,2/ 0,05 0,05 0,04 0,04 Διαπερατότητα σε αέρα, ml/min 294,76/ 172,72 328,87/ 84,1 389,99/ 358,42 581,56/ 203,73 Απορρόφηση νερού (cobb test), g/m 2 27,52/ 121,62/ 171,01/ 144,66/, 7,64 73,77 23,72 35,02 60 s Αντοχή σε MD 8,72/ 7,17/0,73 8,38/0,69 6,99/0,75 εφελκυσμό 2, kn/m Δείκτης εφελκυσμού 2, Nm/g Μήκος θραύσης 2, km Αντοχή zerospan 2, kn/m SCT 2, kn/m Αντοχή σε σχίση 2, mn Δείκτης σχίσης 2, mnm 2 /gr CD MD CD MD CD MD CD MD CD MD CD MD CD Αντοχή σε διάρρηξη, kpa Δείκτης διάρρηξης, kpa m 2 /g Αντοχή RCT 2, kn/m MD CD 0,05 6,23/ 1,38 59,03/ 11,50 41,69/ 10,43 5,94/ 1,11 4,25/ 1,06 17,57/ 1,98 19,48/ 3,26 6,16/ 1,60 3,44/ 0,84 151,32/ 46,62 171,14/ 67,20 9,89/ 1,85 11,07/ 2,57 726,39/ 129,73 4,85/ 1,00 1,82/ 0,65 1,46/ 0,56 2,65/0,80 4,47/0,95 2,46/0,28 60,37/9,44 60,24/5,62 21,71/4,24 31,72/3,58 61,67/ 12,86 21,40/ 1,65 6,15/0,96 6,12/0,66 6,29/1,31 2,21/0,43 3,32/0,36 2,19/0,17 12,15/ 1,75 20,73/ 2,34 13,98/ 1,08 7,18/1,98 13,54/1,53 9,13/0,70 4,51/0,83 6,33/1,98 4,00/0,77 2,44/0,61 3,53/0,97 2,18/0,40 64,64/ 15,43 82,77/ 7,61 61,51/ 10,19 89,75/ 16,15 68,05/ 18,60 85,43 /9,84 5,37/1,09 4,38/0,37 5,81/1,07 6,96/0,95 6,37/0,53 7,41/0,32 241,02/ 42,78 471,26/ 149,59 219,83/ 32,76 2,00/0,19 3,32/0,92 1,92/0,32 1,34/1,07 -- -- 0,95/0,71 -- -- Αντοχή flat crush 281,19/ 162,75/ -- -- CMT, N 48,24 57,43 Αντοχή corrugated 1,50/ -- -- 2,00/0,46 crush CCT, kn/m 0,59 1 μέσος όρος/mean values)/τυπική απόκλιση/standard deviation) 2 κατεύθυνση παράλληλα (MD) και κάθετα (CD) με τη διεύθυνση-μηχανή παραγωγής χαρτιού D. Μοντέλα πρόβλεψης ιδιοτήτων χαρτιού από ανακτώμενες ίνες Ο βασικός στόχος του έργου RF-CORRUG είναι η ανάπτυξη μεθόδων πρόβλεψης των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς προϊόντων χαρτιού από ετερογενείς πρώτες ύλες με μεγάλα ποσοστά ανακυκλωμένων ινών προκειμένου να χρησιμοποιούνται αποτελεσματικότερα από τις επιχειρήσεις σε συσκευασίες κυματοειδούς χαρτονιού. Στο πλαίσιο του έργου αναπτύχθηκαν δύο κατηγορίες μοντέλων για την πρόβλεψη το ιδιοτήτων των χαρτιών. Η πρώτη κατηγορία μοντέλων βασίζεται στη μέθοδο της παλινδρόμησης με βάση την οποία αναπτύχθηκαν μοντέλα πρόβλεψης κάποιων μηχανικών ιδιοτήτων με βάση τα χαρακτηριστικά των ινών και τις φυσικές ιδιότητες χαρτιών. Από μια πλειάδα μεταβλητών (χαρακτηριστικά ινών και φυσικές ιδιότητες χαρτιών) επιλέχθηκαν μετά από έλεγχο (pvalue) αυτές που σαν ανεξάρτητες μεταβλητές αξιολογήθηκε ότι είχαν σημαντική συνεισφορά στην εκτίμηση μέσω γραμμικών μοντέλων παλινδρόμησης σε επιλεγμένες μηχανικές ιδιότητες των χαρτιών που κατασκευάστηκαν από ανακτώμενες ίνες. Το αποτελεσματικότερο μοντέλο πρόβλεψης είναι αυτό που δίνει την αντοχή σε εφελκυσμό με μηδενική απόσταση υποστηριγμάτων (Zero span) κάθετα 4

(CD) με τη διεύθυνση-μηχανή παραγωγής χαρτιού στα επίπεδα χαρτιά (liners) με βάση την προέλευση (είδος ξύλου, πολτός) και τα ποσοστά κατά βάρος των ινών. Για την ίδια ιδιότητα, υπάρχει επίσης μια καλή εκτίμηση με βάση τις φυσικές ιδιότητες (βάρος-πάχος) αλλά με σαφώς χαμηλότερο συντελεστή συσχέτισης σε σχέση με την προηγούμενη. Υψηλή συσχέτιση στα επίπεδα χαρτιά (liners) έχουμε και στις ιδιότητες: αντοχή σε εφελκυσμό κάθετα με τη διεύθυνσημηχανή παραγωγής χαρτιού (Tensile strength-cd) και αντοχή σε σχίση με κάθετη διάταξη ινών προς την κατεύθυνση παραγωγής του χαρτιού (Tearing strength-cd), με βάση την προέλευση (είδος ξύλου) των ινών και τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά (πολτός χημικής προέλευσης, ολόκληρες ίνες ή θραύσματα) των ινών από ξύλο κωνοφόρων ειδών. Η δεύτερη κατηγορία μοντέλων βασίζεται στη χρήση τεχνητών νευρωνικών δικτύων (ΤΝΝ), η λειτουργία των οποίων βασίζεται στη λειτουργία του ανθρώπινου εγκεφάλου, τα οποία προσφέρουν γρήγορη και ελαστική απόκριση, ανοχή σε σφάλματα και δυνατότητα εκμάθησης [38, 39]. Για την εκπαίδευση των ΤΝΝ χρησιμοποιήθηκαν τα δεδομένα εισόδου και εξόδου έτσι ώστε να καθοριστεί ο βέλτιστος αριθμός κρυμμένων νευρώνων για κάθε περίπτωση οι οποίοι θα δίνουν τη βέλτιστη δυνατή πρόβλεψη. Κατασκευάστηκαν συνολικά 4 δίκτυα, 2 για κάθε κατηγορία χαρτιού (επίπεδο, κυματοειδές), για την πρόβλεψη της αντοχής σε θλίψη (SCT- MD, SCT-CD) και εφελκυσμό (Tensile strength-md, Tensile strength-cd), με είσοδο τη μάζα ανά μονάδα επιφάνειας, το πάχος, και τα ποσοστά κατά βάρος των κατηγοριών των ινών στα χαρτιά (γένη κωνοφόρων, γένη πλατύφυλλων, και μη ξυλώδη είδη). Το αποτελεσματικότερο μοντέλο πρόβλεψης με συντελεστή συσχέτισης δίνει την αντοχή σε θλίψη παράλληλα και κάθετα στη διεύθυνση-μηχανή παραγωγής χαρτιού (SCT-MD, SCT-CD) για κυματοειδές μέσο. III. Συζήτηση Συμπεράσματα Στην παρούσα εργασία παρουσιάστηκε το ερευνητικό έργο RF-CORRUG, κύριος στόχος του οποίου είναι η ανάπτυξη μεθόδων πρόβλεψης των ιδιοτήτων και της συμπεριφοράς προϊόντων χαρτιού που παράγονται από ετερογενείς πρώτες ύλες με μεγάλα ποσοστά ανακυκλωμένων ινών προκειμένου να χρησιμοποιούνται αποτελεσματικότερα από τις επιχειρήσεις σε συσκευασίες κυματοειδούς χαρτονιού. Στο πλαίσιο του έργου πραγματοποιήθηκαν πειραματικές μετρήσεις σε όλες τις διαθέσιμες ποιότητες χαρτιού στην Ελληνική και Ευρωπαϊκή αγορά για την παραγωγή κυματοειδούς χαρτονιού. Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν στη συνέχεια χρησιμοποιήθηκαν για τη δημιουργία μοντέλων πρόβλεψης των σημαντικότερων ιδιοτήτων και συμπεριφοράς των χαρτιών με βάση τα χαρακτηριστικά και τα ποσοστά των διαφόρων τύπων ινών που χρησιμοποιήθηκαν στην παραγωγή τους. Τα μοντέλα πρόβλεψης που αναπτύχθηκαν βασίζονται στη χρήση της μεθόδου της γραμμικής συσχέτισης (παλινδρόμηση) καθώς και στη χρήση τεχνητών νευρωνικών δικτύων, με πολύ ενθαρρυντικά αποτελέσματα πρόβλεψης διαφόρων ιδιοτήτων. Στα μελλοντικά ερευνητικά σχέδια του έργου περιλαμβάνεται η κατασκευή ενός εργαλείο λογισμικού που θα υλοποιεί τα μοντέλα πρόβλεψης που αναπτύχθηκαν καθώς και την υλοποίηση μιας φιλικής διεπαφής χρήστη που θα δίνει τη δυνατότητα στους χρήστες του εργαλείου να λαμβάνουν ικανοποιητικές προβλέψεις με βάση τα στοιχεία εισόδου που θα επιλέγουν. Επιπλέον, θα πραγματοποιηθούν εκτεταμένες πιλοτικές δοκιμές για την αξιολόγηση τόσο της αποτελεσματικότητας του εργαλείου όσο και των μοντέλων πρόβλεψης. Ευχαριστίες H παρούσα έρευνα έχει συγχρηματοδοτηθεί από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο - ΕΚΤ) και από εθνικούς πόρους μέσω του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» του Εθνικού Στρατηγικού Πλαισίου Αναφοράς (ΕΣΠΑ) Ερευνητικό Χρηματοδοτούμενο Έργο: ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ ΙΙΙ. Επένδυση στην κοινωνία της γνώσης μέσω του Ευρωπαϊκού Κοινωνικού Ταμείου. Βιβλιογραφία [1] FAO. Global Forest Resources Assessment 2000 Main Report. FAO Forestry Paper 140, Rome, 2001. [2] European Commission. Council Directive of 20 December 1994 on packaging and packaging waste, 94/62/EC. Official Journal of the European Communities L365, 31.12.1994. [3] Rowell, R.M, Young, R.A., Rowell, J.K. Paper and composites from agro-based resources. CRC Lewis Publishers, Boca Raton, FL, 1997. [4] Kramer, J.D. Wood fibre supply enough to match pulp and paper demand. Proc. Of the 1998 TAPPI Pulping Conference, TAPPI PRESS, Atlanta, 1998, pp. 31. [5] Mabee, W.E. The importance of recovered fibres in global fibre supply. Unasylva - FAO, 1998, 49(193): 31-36. [6] Skog, K.E., Ince, P.J., Haynes, R.W. Wood fiber supply and demand in the United States. Proc. of the Forest Products Society Annual Meeting, June 23, Merida, Yucatan, Mexico, 1998. [7] European Recovered Paper Council. The European declaration on paper recovery. ERPC Annual report, Brussels, 2002. [8] Virtanen, Y., Nilson, S. Environmental impacts of waste paper recycling. International Institute for Applied System Analysis, Earthscan Publ. Ltd, London, 1993. [9] Dinwoodie, J.M. The relationship between fiber morphology and paper properties: A review of literature. TAPPI Journal, 1964, 48(8): 440-447. [10] Horn, R.A. Morphology of wood pulp fiber from softwoods and influence on paper strength. USDA For. Serv. Res. Pap. FPL 242, For. Prod. Lab., Madison, WI, 1974. [11] Horn, R.A. Morphology of wood pulp fiber from hardwoods and influence on paper strength. USDA For. Serv. Res. Pap. FPL 312, For. Prod. Lab., Madison, WI, 1978. [12] Paavilainen, L. Influence of morphological properties of wood fibers on sulfate pulp fibers and paper properties. Proc. of 1991 IPPC, Kona, Hawaii, 1991. pp. 383-395. [13] Hunt, J.F. New Developments. In Molded Pulp Process & Packaging II, Proc. Of IMPEPA, Chicago, Illinois, 1998. [14] Abubakr S.M., Scott G.M., Klungness J.H. Fiber fractionation as a method of improving handsheet properties after repeated recycling. TAPPI Journal, 1995, 78(5): 123-126. [15] Mckinney, R.W.J. Technology of Paper Recycling. Springer Science & Business Media, 1995. [16] Law, K.N., Valade, J.L. Use of sulphonated reclaimed fibers from newspapers in the manufacture of newsprint. Conference Technologique Estivale, Quebec, Canada, May 31 June 2, 1995. pp. 39-48. [17] Eastwood, F.G., Clarke, B. Fibre-water interaction in papermaking. Proc. of the BPBIF Symposium, Vol. II, London, UK, 1978. 5

[18] Howard, R.C., Bichard, W.J. The basic effects of recycling on pulp properties. J. Pulp Paper Sci., 1992, 18(4): 151-159. [19] Scallan, A.M., Tigerstrom, A.C. Elasticity of the wet fiber wall: effects of pulping and recycling. J. Pulp Paper Sci.,1992, 18(5): 188-193. [20] Laivins, G.V., Scallan, A.M. The mechanism of hornification of wood pulps. Proc. Of the 10th Fundamental Research Symposium, Oxford, UK, 1993. pp 1235-1260. [21] Ince, P.J. Fiber resources. Encyclopedia of forest sciences, Elsevier Academic Press, 2004. pp. 877-883. [22] Ashley, C.R., Hodgson, K.T. Papermaking properties and morphology of cellulose fiber recovered from municipal solid waste. TAPPI Journal, 2003, 2(10): 19-22. [23] FEFCO. European database for corrugated board life cycle studies. FEFCO, Brussels, Belgium 2012. [24] Howard, R. C. The effects of recycling on pulp quality. In R. W. J. McKinney (ed.) Technology of Paper Recycling, Blackie Academic and Professional, London, 1995. pp. 180-203. [25] Adamopoulos, S., Voulgaridis, E., Passialis, C. Morphological characteristics of recovered fibres used in the production of corrugated board in Greece., 2014. [26] Lumiainen, J., Oy, S.D.V. Refining of ECF and TCF bleached Scandinavian softwood kraft pulps under the same conditions. Paperi Ja Puu - Paper & Timber, 1997, 79(2): 109-114. [27] Görres, J., Amiri, R., Wood, J. R., Karnis, A. The apparent density of sheets made from pulp blends. TAPPI journal, 1996, 79(1): 179-187. [28] Adamopoulos, S. Quantification of softwood, hardwood and nonwood fibres in packaging grade papers. TAPPI Journal, 2006, 5(3): 27-32. [29] Adamopoulos, S., Oliver, J-V. Fibre composition of packaging grade papers as determined by the Graff "C" staining test. Wood and Fibre Science, 2006, 38(4): 567-575. [30] ISO 9184-3. Paper, board and pulps. Fibre furnish analysis - Part 3: Herzberg staining test, 1990. [31] Ilvessalo-Pflaffli, M-S. Fibre Atlas: Identification of papermaking fibres. Springer Science & Business Media, Berlin, 1995. [32] TAPPI T 233 cm-06. Fiber length of pulp by classification. [33] TAPPI T 234 cm-02. Coarseness of pulp fibers. [34] TAPPI T 261 cm-00. Fines fraction by weight of paper stock by wet screening. [35] CEPI Containerboard. European Corrugated Base Papers List. Brussels, Belgium, 2012. pp. 22. [36] TAPPI Τ 400 om-90. Sampling and accepting a single lot of paper, paperboard, containerboard, or related product. [37] ISO 187. Paper, board and pulps. Standard atmosphere for conditioning and testing and procedure for monitoring the atmosphere and conditioning of samples, 1990. [38] Hassoun, M. H. Fundamentals of artificial neural networks, MIT press, 1995. [39] Bishop, C. M. Neural networks for pattern recognition, Oxford University Press, 1995. 6

Εφαρμογή καινοτόμου μεθόδου εμποτισμού με φυσικό έλαιο σε ξύλο μαύρης πεύκης και οξιάς, κατασκευή συνδέσεων από το εμποτισμένο ξύλο και έλεγχος της μηχανικής αντοχής των συνδέσεων (Development of an innovative preservative treatment method for black pine and beech wood using natural oil, joints construction from treated wood and mechanical test of joints strength) Καραστεργίου Σωτήριος, Μπιρμπίλης Δημήτριος, Κακαράς Ιωάννης, Μπόθος Γεράσιμος, Τσιούκας Θωμάς, Κακάβας Κων/νος Τμήμα Σχεδιασμού και Τεχνολογίας Ξύλου και Επίπλου Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών, ΤΕΙ Θεσσαλίας Λάρισα, Ελλάδα karaso@teilar.gr, dmbirmbi@teilar.gr Abstract The objective of this study is the presentation of the appropriate treatment method for black pine (Pinus nigra) and beech (Fagus sylvatica) wood, using rapeseed-oil, as this method was developed from the evaluation of the results came out from the initial work packages of the research program entitled Development of an innovative preservative treatment method using natural oils to improve wood properties. Application to outdoor wood furniture (ARCHIMEDES III). Moreover, the presentation of joints construction (basic mortise and tenon) from treated black pine and beech wood and the determination of joints mechanical strength along with the effect of wood treatment and type of glue (PVA or PU). Mechanical strength of pine wood joints was not significantly reduced and in some cases was also improved by rapeseed oil impregnation. Surface treatment with turpentine improved mechanical strength of rapeseed oil impregnated pine wood joints. Beech wood impregnation led to slightly reduction of joints mechanical strength. Joints glued with PU had higher mechanical strength in most cases. Joints constructed from wood impregnated before mortise and tenon construction had generally higher mechanical strength. Joints constructed from impregnated wood that primarily treated with turpentine, had lower mechanical strength, than the non treated with turpentine joints. Keywords pine wood; beech wood; impregnation; treatment; rapeseed-oil; wood joints; mechanical strength Περίληψη Αντικείμενο αυτής της εργασίας είναι η παρουσίαση της βέλτιστης μεθόδου εμποτισμού με κραμβέλαιο ξύλου μαύρης πεύκης (Pinus nigra) και οξιάς (Fagus sylvatica) όπως προέκυψε από την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων των αρχικών πακέτων εργασίας του ερευνητικού προγράμματος με τίτλο "Ανάπτυξη καινοτόμου μεθόδου βελτίωσης των ιδιοτήτων του ξύλου μετά από εμποτισμό με φυσικά έλαια. Εφαρμογή σε έπιπλα εξωτερικού χώρου" (Υποέργο 10 - ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ ΙΙΙ). Επίσης, η παρουσίαση του τρόπου κατασκευής ξύλινων συνδέσεων και ο υπολογισμός της μηχανικής αντοχής σε κάμψη και εφελκυσμό συνδέσεων (κλασσικό μόρσο - εγκοπή) εμποτισμένου ξύλου μαύρης πεύκης και οξιάς ερευνώντας ταυτόχρονα την επίδραση του τρόπου εμποτισμού και την επίδραση του τύπου της συγκολλητικής ουσίας (οξικός πολυβινυλεστέρας - PVA & πολυουρεθάνη - PU) στην αντοχή των συνδέσεων. Σε γενικές γραμμές διαπιστώθηκε ότι: α) ο εμποτισμός του ξύλου μαύρης πεύκης δεν επέδρασε αρνητικά στη μηχανική αντοχή των συνδέσεων και σε κάποιες περιπτώσεις μάλιστα ήταν εμφανής μια θετική επίδραση του εμποτισμού, β) η επιφανειακή επεξεργασία των εμποτισμένων δοκιμίων μαύρης πεύκης με διαλύτη (τερεβινθέλαιο), βελτίωσε τη μηχανική αντοχή των συνδέσεων, γ) ο εμποτισμός του ξύλου οξιάς επέφερε μια μικρή μείωση στη μηχανική αντοχή των συνδέσεων, δ) οι συνδέσεις εμποτισμένου ξύλου οξιάς χωρίς επιφανειακή επεξεργασία με διαλύτη (τερεβινθέλαιο), οι συνδέσεις που κατασκευάστηκαν με κόλα πολυουρεθάνης καθώς και οι συνδέσεις με ξύλο εμποτισμένο πριν τη διαμόρφωση εσοχών-προεξοχών είχαν μεγαλύτερη μηχανική αντοχή. Λέξεις κλειδιά ξύλο πεύκης; ξύλο οξιάς; εμποτισμός; κραμβέλαιο; αντοχή συνδέσεων I. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος με τίτλο "Ανάπτυξη καινοτόμου μεθόδου βελτίωσης των ιδιοτήτων του ξύλου μετά από εμποτισμό με φυσικά έλαια. Εφαρμογή σε έπιπλα εξωτερικού χώρου" (Υποέργο 10 - ΑΡΧΙΜΗΔΗΣ ΙΙΙ) διερευνήθηκε η δυνατότητα εμποτισμού ελληνικής ξυλείας μαύρης πεύκης και οξιάς με φυσικό έλαιο (κραμβέλαιο rape oil). Ο εμποτισμός πραγματοποιήθηκε σε ειδικό εργαστηριακό θάλαμο εμποτισμού που διαθέτει το Τμήμα Σχεδιασμού και Τεχνολογίας Ξύλου και Επίπλου, του ΤΕΙ Θεσσαλίας (Εικ. 1). Αρχικά, εφαρμόστηκαν διαδοχικά προγράμματα εμποτισμού με συνεχείς τροποποιήσεις των 7

παραμέτρων ώστε να αναδειχθεί στο τέλος η βέλτιστη μέθοδος εμποτισμού με κραμβέλαιο για κάθε είδος ξυλείας. Μετά από κάθε εμποτισμό έγιναν συστηματικές μετρήσεις του βαθμού κατακράτησης του εμποτιστικού υλικού από το ξύλο, του βάθους διείσδυσης του εμποτιστικού και της διαστασιακής σταθερότητας του εμποτισμένου ξύλου [1]. Ακολούθως, προσδιορίσθηκαν οι φυσικές, μηχανικές και χημικές ιδιότητες εμποτισμένου ξύλου οξυάς και μαύρης πεύκης [2],[3]. Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκε επιφανειακός χειρισμός εμποτισμένου ξύλου οξυάς και μαύρης πεύκης με διαλύτη και επάλειψη με βερνίκι, και ακολούθησε ο προσδιορισμός των ιδιοτήτων του ξύλου μετά τον χειρισμό [4],[5],[6]. Με την ολοκλήρωση των ως άνω πειραματικών διαδικασιών, που περιελάμβαναν μετρήσεις εργαστηριακές αλλά και μετρήσεις υπαίθρου, ολοκληρώθηκε η πρώτη φάση του εν λόγω ερευνητικού προγράμματος, δηλαδή τα τρία πρώτα πακέτα εργασίας, και μετά από έλεγχο όλων των εμπλεκόμενων παραμέτρων διαμορφώθηκαν τα βέλτιστα προγράμματα εμποτισμού για ξύλο μάυρης πεύκης και οξιάς. Η επόμενη φάση (προτελευταία) του εν λόγω ερευνητικού προγράμματος, περιελάμβανε την κατασκευή κλασικών συνδέσεων ξύλου που εφαρμόζονται στην επιπλοποιία (μόρσο εγκοπή), από εμποτισμένο με έλαια και επιφανειακά χειρισμένο ξύλο μαύρης πεύκης και οξυάς. Στις συνδέσεις αυτές πραγματοποιήθηκαν δοκιμές μηχανικής αντοχής σε κάμψη και εφελκυσμό. Τα αποτελέσματα αυτής της φάσης παρουσιάζονται στην παρούσα εργασία. Μετά την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων, θα ολοκληρωθούν οι δραστηριότητες της τελευταίας φάσης του εν λόγω ερευνητικού προγράμματος, οι οποίες περιλαμβάνουν το σχεδιασμό και την κατασκευή σε πραγματικές διαστάσεις (κλίμακα 1:1) μιας ομάδας επίπλων εξωτερικού χώρου. II. ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ ΤΗΣ ΚΑΙΝΟΤΟΜΟΥ ΜΕΘΟΔΟΥ ΕΜΠΟΤΙΣΜΟΥ ΞΥΛΟΥ ΜΑΥΡΗΣ ΠΕΥΚΗΣ ΚΑΙ ΟΞΙΑΣ, ΜΕ ΦΥΣΙΚΟ ΕΛΑΙΟ (ΚΡΑΜΒΕΛΑΙΟ) Μετά την διεξαγωγή των τριών πρώτων πακέτων εργασίας του εν λόγω ερευνητικού προγράμματος και ύστερα από διαδοχικές δοκιμές εμποτισμού, μετρήσεις ιδιοτήτων και αξιολογήσεις των αποτελεσμάτων, διαμορφώθηκαν δύο τελικά προγράμματα εμποτισμού (από ένα για κάθε εξεταζόμενο είδος, ήτοι μαύρη πεύκη και οξιά) τα οποία είχαν τη βέλτιστη απόδοση στις εξής παραμέτρους: ικανοποιητικός βαθμός κατακράτησης εμποτιστικής ουσίας (συγκράτηση ελαίου) ικανοποιητικό βάθος διείσδυσης εμποτιστικής ουσίας φυσική διάρκεια (διατήρηση) του ξύλου βελτίωση της διαστασιακής σταθερότητας του ξύλου διατήρηση (ή δυνατόν και βελτίωση) της μηχανικής αντοχής του εμποτισμένου ξύλου διατήρηση (ή δυνατόν και βελτίωση) της ικανότητας συγκόλλησης του εμποτισμένου ξύλου αποτελεσματικός επιφανειακός χειρισμός του εμποτισμένου ξύλου (επάλειψη με βερνίκι) A. Μαύρη πεύκη Το βέλτιστο πρόγραμμα εμποτισμού (Σχ. 1) που διαμορφώθηκε για τη μαύρη πεύκη, μετά τη διεξαγωγή της πρώτης φάσης του εν λόγω ερευνητικού προγράμματος, είναι μια παραλλαγή της μεθόδου των κενών κυττάρων (Lowry) και περιλαμβάνει τα ακόλουθα στάδια: εισαγωγή δοχείου με ξύλινα δοκίμια στο θάλαμο και ερμητικό κλείσιμο αυτού, αύξηση της πίεσης (3,5 min) στα 3,5 bar και διατήρηση αυτής για 45 min, αφαίρεση πίεσης (4,5 min) για 3 min, εφαρμογή κενού 0,6 bar για 40 min, και αφαίρεση υποπίεσης και εξαγωγή ξύλινων δοκιμίων. α/α Πειράματος: 6 ο Ημερομηνία: 11-12-2013 Υλικό εμποτισμού: κραμβέλαιο (Κ) Θερμοκρασία υγρού: 60 ο C Είδη ξύλου: Μ. Πεύκη (Π) Κωδικοί: 3,5 bar time -0,6 bar 3,5 min 45 min 4,5 min 3 min 3 min 40 min 2 min total time 101 min Σχ. 1. Πρόγραμμα εμποτισμού ξύλου μαύρης πεύκης. Εικ. 1. Θάλαμος εμποτισμού ξυλείας (Τμήμα Σχεδιασμού και Τεχνολογίας Ξύλου Επίπλου, ΤΕΙ Θεσσαλίας). Ο εμποτισμός ξύλου μαύρης πεύκης με αυτό το πρόγραμμα εμποτισμού δίνει έναν καλό συνδυασμό όλων των επιθμητών ιδιοτήτων και επιτυγχάνει το στόχο του εμποτισμού, δηλαδή τη βελτίωση της διαστασιακής σταθερότητας του ξύλου (μείωση διόγκωσης - μείωση προσρρόφησης νερού) όπως φαίνεται στα σχήματα 2 & 3. 8

7% 6% 5% 4% Γραμμική διόγκωση Μαύρης πεύκης Μη εμποτισμένο Εμποτισμένο Ο εμποτισμός ξύλου οξιάς με αυτό το πρόγραμμα εμποτισμού δίνει έναν καλό συνδυασμό όλων των επιθμητών ιδιοτήτων και επιτυγχάνει το στόχο του εμποτισμού, δηλαδή τη βελτίωση της διαστασιακής σταθερότητας του ξύλου (μείωση διόγκωσης - μείωση προσρρόφησης νερού) όπως φαίνεται στα σχήματα 5 & 6. 3% 2% 1% 0% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% B. Οξιά 0 ώρες 2 ώρες 8 ώρες 24 ώρες 48 ώρες 96 ώρες 168 ώρες 336 ώρες 504 ώρες Σχ. 2. Ογκομετρική γραμμική διόγκωση ξύλου μάυρης πεύκης. 0 ώρες ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗ ΥΓΡΑΣΙΑΣ Μη εμποτισμένο Εμποτισμένο 2 ώρες 8 ώρες 24 ώρες 48 ώρες 96 ώρες 168 ώρες 336 ώρες 504 ώρες Σχ. 3. Προσρόφηση υγρασίας από ξυλεία μαύρης πεύκης. 672 ώρες 672 ώρες Το βέλτιστο πρόγραμμα εμποτισμού (Σχ. 4) που διαμορφώθηκε για την οξιά, μετά τη διεξαγωγή της πρώτης φάσης του εν λόγω ερευνητικού προγράμματος, είναι μια παραλλαγή της μεθόδου των κενών κυττάρων (Lowry) και περιλαμβάνει τα ακόλουθα στάδια: εισαγωγή δοχείου με ξύλινα δοκίμια στο θάλαμο και ερμητικό κλείσιμο αυτού, αύξηση της πίεσης (3min) στα 3 bar και διατήρηση αυτής για 25min, αφαίρεση πίεσης (6min) για 3min, εφαρμογή κενού 0,6 bar για 40min, και αφαίρεση υποπίεσης και εξαγωγή ξύλινων δοκιμίων. 3 bar -0,6 bar 3 min 25 min 6 min 3 min 3 min total time 82min 40 min 2 min Σχ.4 Πρόγραμμα εμποτισμού ξύλου οξιάς. time 16% 14% 12% 10% 8% 6% 4% 2% 0% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Γραμμική διόγκωση Οξιάς Μη εμποτισμένο 0 ώρες 2 ώρες 8 ώρες 24 ώρες 0 ώρες 48 ώρες 96 ώρες Εμποτισμένο 168 ώρες 336 ώρες Σχ. 5. Ογκομετρική γραμμική διόγκωση ξύλου οξιάς. ΠΡΟΣΡΟΦΗΣΗ ΥΓΡΑΣΙΑΣ 2 ώρες 8 ώρες 24 ώρες 48 ώρες 96 ώρες 168 ώρες 336 ώρες Σχ. 6. Προσρόφηση υγρασίας ξυλείας οξιάς. 504 ώρες 504 ώρες 672 ώρες Μη εμποτισμένο Εμποτισμένο III. ΚΑΤΑΣΚΕΥΗ ΣΥΝΔΕΣΕΩΝ ΑΠΟ ΤΟ ΕΜΠΟΤΙΣΜΕΝΟ ΞΥΛΟ ΚΑΙ ΕΛΕΓΧΟΣ ΤΗΣ ΜΗΧΑΝΙΚΗΣ ΑΝΤΟΧΗΣ ΤΩΝ ΣΥΝΔΕΣΕΩΝ 672 ώρες Στο 1 ο στάδιο του πειράματος, διαμορφώθηκαν δοκίμια ξύλου μαύρης πεύκης και οξιάς, τα οποία διαχωρίστηκαν σε τρεις κατηγορίες: 1) Μάρτυρες 2) Δοκίμια τα οποία προετοιμάστηκαν για την κατασκευή των συνδέσεων με δημιουργία εσοχών και προεξοχών (μόρσο εγκοπή) πριν προωθηθούν για εμποτισμό με φυσικό έλαιο 3) Δοκίμια τα οποία προωθήθηκαν πρώτα για εμποτισμό με φυσικό έλαιο, και μετά τον εμποτισμό τους διαμορφώθηκαν με εσοχές και προεξοχές (μόρσο εγκοπή) κατάλληλες για την κατασκευή των συνδέσεων Στο 2 ο στάδιο του πειράματος πραγματοποιήθηκε ο εμποτισμός των δειγμάτων ξυλείας μαύρης πεύκης και οξιάς 9

με κραμβέλαιο σύμφωνα με τη βέλτιστη για κάθε είδος μέθοδο όπως προέκυψε από τα αποτελέσματα των πακέτων εργασίας που προηγήθηκαν. Στο 3 ο στάδιο του πειράματος διαμορφώθηκαν οι εσοχές και οι προεξοχές (μόρσο εγκοπή) και στα υπόλοιπα εμποτισμένα δοκίμια ξύλου (όσα δηλαδή εμποτίστηκαν απ ευθείας, χωρίς να προηγηθεί κάποια επεξεργασία), και στη συνέχεια στα μισά από τα εμποτισμένα δοκίμια ξύλου, πραγματοποιήθηκε επιπρόσθετος επιφανειακός χειρισμός (καθαρισμός) με διαλύτη φυσικής προέλευσης (τερεβινθέλαιο), με σκοπό την απομάκρυνση του ελαίου σε βάθος 1-2mm από την επιφάνεια του ξύλου. Στο 4 ο στάδιο του πειράματος κατασκευάστηκαν οι ξύλινες συνδέσεις, γωνιακές (εικ. 2) και μεσαίες (εικ. 3) ανάλογα με τη δοκιμή μηχανικής αντοχής (αντοχή σε κάμψη ή εφελκυσμό) για την οποία επρόκειτο να χρησιμοποιηθούν, με τη χρήση δυο διαφορετικών τύπων κόλλας (πολυουρεθάνης και οξικού πολυβινυλεστέρα). σε ειδικό μηχάνημα που διαθέτει το Εργαστήριο Τεχνολογίας Ξύλου του Τμήματος Σχεδιασμού και Τεχνολογίας Ξύλου και Επίπλου, του ΤΕΙ Θεσσαλίας (εικ. 4, 5 & 6). Εικ. 4. Μηχάνημα διεξαγωγής μετρήσεων μηχανικής αντοχής συνδεδεμένο με Η/Υ. Εικ. 2. Γωνιακές συνδέσεις για μέτρηση της αντοχής σε κάμψη Εικ. 5. Τοποθέτηση γωνιακής σύνδεσης για φόρτιση σε κάμψη. Εικ. 3. Μεσαίες συνδέσεις για μέτρηση της αντοχής σε εφελκυσμό Στο 5 ο στάδιο του πειράματος πραγματοποιήθηκαν οι μετρήσεις μηχανικής αντοχής (σε κάμψη και σε εφελκυσμό) Εικ. 6. Τοποθέτηση μεσαίας σύνδεσης για φόρτιση σε κάμψη. 10

A. Πεύκη IV. ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ Στον πίνακα 1 αναγράφονται οι μέσοι όροι των μετρήσεων που διεξήχθησαν (μηχανική αντοχή σε φόρτιση κάμψης και εφελκυσμού) στις συνδέσεις ξύλου μαύρης πεύκης, για κάθε κατηγορία δοκιμίων με βάση το χειρισμό που προηγήθηκε. Πίνακας 1. Αντοχή συνδέσεων από ξύλο μαύρηςπεύκης. Τύπος κόλας PVAc (οξικός PU (πολυουρεθάνη) πολυβινυλεστέρας) Κατηγορία δοκιμίων (συνδέσεων) από ξύλο μαύρης πεύκη ςμε βάση το χειρισμό που προηγήθηκε Εμποτισμένα δοκίμια με τη διαμόρφωση εσοχών και προεξοχών (μόρσο εγκοπή) μετά τον εμποτισμό Εμποτισμένα δοκίμια με τη διαμόρφωση εσοχών και προεξοχών (μόρσο εγκοπή) μετά τον εμποτισμό & επιπλέον επιφανειακό χειρισμό με τερεβινθέλαιο (νέφτι) Εμποτισμένα δοκίμια με τη διαμόρφωση εσοχών και προεξοχών (μόρσο εγκοπή) πριν τον εμποτισμό Εμποτισμένα δοκίμια με τη διαμόρφωση εσοχών και προεξοχών (μόρσο εγκοπή) πριν τον εμποτισμό & επιπλέον επιφανειακό χειρισμό με τερεβινθέλαιο (νέφτι) μετά τον εμποτισμό Ανεμπότιστα δοκίμια (μάρτυρες) Αντοχή σε κάμψη (N m) Αντοχή σε εφελκυσμό (Ν/mm 2 ) Αντοχή σε κάμψη (N m) Αντοχή σε εφελκυσμό (Ν/mm 2 ) 153,87 6,82 214,93 6,38 177,73 6,55 182,80 6,44 171,60 6,28 167,87 6,49 171,07 6,49 186,80 7,55 166,00 6,39 194,80 5,32 Από τη σύγκριση των παραπάνω μέσων όρων και την στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων διαπιστώθηκαν τα εξής: Ο εμποτισμός του ξύλου μαύρης πεύκης δεν επέδρασε αρνητικά στην αντοχή των συνδέσεων όταν φορτίζονται σε κάμψη. Στην περίπτωση των συνδέσεων που κατασκευάστηκαν με κόλα πολυουρεθάνης χωρίς να προηγηθεί επιφανειακή επεξεργασία των εμποτισμένων δοκιμίων με διαλύτη, η αντοχή των συνδέσεων ενισχύθηκε όταν ο εμποτισμός έγινεπριν τη διαμόρφωση εσοχών προεξοχών αλλά μειώθηκε όταν ο εμποτισμός έγινεμετά τη διαμόρφωση εσοχών προεξοχών. Ο εμποτισμός του ξύλου μαύρης πεύκης δεν επέδρασε αρνητικά στην αντοχή των συνδέσεων όταν φορτίζονται σε εφελκυσμό. Στην περίπτωση μάλιστα των συνδέσεων που κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας ως συγκολλητική ουσία πολυουρεθάνη, η αντοχή των συνδέσεων σε εφελκυσμό αυξήθηκε σημαντικά στα εμποτισμένα δοκίμια και ιδιαίτερα σε αυτά που εμποτίστηκαν μετά τη διαμόρφωση εσοχών προεξοχών και υπέστησαν επιπλέον επιφανειακή επεξεργασία με διαλύτη. Η επιφανειακή επεξεργασία εμποτισμένων δοκιμίων μαύρης πεύκης με διαλύτη (τερεβινθέλαιο), βελτίωσε την αντοχή των συνδέσεων σε φόρτιση κάμψης εκτός από την περίπτωση των δοκιμίων που εμποτίστηκαν πριν τη διαμόρφωση εσοχών-προεξοχών και στη συνέχεια συγκολλήθηκαν με πολυουρεθάνη (PU). Η επιφανειακή επεξεργασία εμποτισμένων δοκιμίων μαύρης πεύκης με διαλύτη (τερεβινθέλαιο), βελτίωσε την αντοχή των συνδέσεων σε φόρτιση εφελκυσμού εκτός από την περίπτωση των δοκιμίων που εμποτίστηκαν πριν τη διαμόρφωση εσοχών-προεξοχών και στη συνέχεια συγκολλήθηκαν με οξικό πολυβινυλεστέρα (PVAc). Η αντοχή των συνδέσεων ξύλου μαύρης πεύκης σε φόρτιση κάμψης ήταν μεγαλύτερη όταν χρησιμοποιήθηκε σαν συγκολλητική ουσία η κόλα πολυουρεθάνης (PU) εκτός από την περίπτωση των δοκιμίων που εμποτίστηκαν μετά τη διαμόρφωση εσοχών-προεξοχών χωρίς επιπλέον επιφανειακή επεξεργασία με διαλύτη. Η διαφορά ανάμεσα στους δύο τύπους συγκολλητικής ουσίας είναι μικρότερη στα εμποτισμένα δοκίμια σε σχέση με τους μάρτυρες, εκτός από την περίπτωση των δοκιμίων που εμποτίστηκαν πριν τη διαμόρφωση εσοχών-προεξοχών χωρίς επιπλέον επιφανειακή επεξεργασία με διαλύτη όπου αυξάνεται σε σχέση με τους μάρτυρες (ανεμπότιστα δοκίμια). Στα ανεμπότιστα δοκίμια και στα δοκίμια που εμποτίστηκαν πριν τη διαμόρφωση εσοχών-προεξοχών η αντοχή των συνδέσεων ξύλου μαύρης πεύκης σε φόρτιση εφελκυσμού ήταν μεγαλύτερη όταν χρησιμοποιήθηκε σαν συγκολλητική ουσία η κόλα οξικού πολυβινυλεστέρα (PVAc). Η διαφορά ανάμεσα στους δύο τύπους συγκολλητικής ουσίας είναι μικρότερη στα εμποτισμένα δοκίμια σε σχέση με τους μάρτυρες. Στα δοκίμια που εμποτίστηκαν μετά τη διαμόρφωση εσοχών-προεξοχών η αντοχή ήταν μεγαλύτερη όταν χρησιμοποιήθηκε σαν συγκολλητική ουσία η κόλα πολυουρεθάνης (PU). B. Οξιά Στον πίνακα 2 αναγράφονται οι μέσοι όροι των μετρήσεων που διεξήχθησαν (μηχανική αντοχή σε φόρτιση κάμψης και εφελκυσμού) στις συνδέσεις ξύλου οξιάς, για κάθε κατηγορία δοκιμίων με βάση το χειρισμό που προηγήθηκε. Κατηγορία δοκιμίων (συνδέσεων) από ξύλο οξιάς με βάση το χειρισμό που προηγήθηκε Εμποτισμένα δοκίμια με τη διαμόρφωση εσοχών και προεξοχών (μόρσο εγκοπή) μετά τον εμποτισμό Εμποτισμένα δοκίμια με τη διαμόρφωση εσοχών Πίνακας 2. Αντοχή συνδέσεων από ξύλο οξιάς. Τύπος κόλας PVAc (οξικός PU (πολυουρεθάνη) πολυβινυλεστέρας) Αντοχή σε κάμψη (N m) Αντοχή σε εφελκυσμό (Ν/mm 2 ) Αντοχή σε κάμψη (N m) Αντοχή σε εφελκυσμό (Ν/mm 2 ) 201,07 6,47 245,87 6,92 197,60 6,46 202,27 6,87 11

και προεξοχών (μόρσο εγκοπή) μετά τον εμποτισμό & επιπλέον επιφανειακό χειρισμό με τερεβινθέλαιο (νέφτι) Εμποτισμένα δοκίμια με τη διαμόρφωση εσοχών και προεξοχών (μόρσο εγκοπή) πριν τον εμποτισμό Εμποτισμένα δοκίμια με τη διαμόρφωση εσοχών και προεξοχών (μόρσο εγκοπή) πριν τον εμποτισμό & επιπλέον επιφανειακό χειρισμό με τερεβινθέλαιο (νέφτι) μετά τον εμποτισμό Ανεμπότιστα δοκίμια (μάρτυρες) 199,87 5,22 208,80 7,37 213,73 6,32 202,80 6,27 244,67 8,06 272,93 7,53 Από τη σύγκριση των παραπάνω μέσων όρων και την στατιστική ανάλυση των αποτελεσμάτων διαπιστώθηκαν τα εξής: Ο εμποτισμός του ξύλου οξιάς επέφερε μειώσεις στην αντοχή των συνδέσεων όταν φορτίζονται σε κάμψη.στην περίπτωση των συνδέσεων που κατασκευάστηκαν με κόλα πολυουρεθάνης (PU) και χωρίς να προηγηθεί επιφανειακή επεξεργασία με διαλύτη,τα δοκίμια που εμποτίστηκαν πριν την διαμόρφωση εσοχών και προεξοχών είχαν μεγαλύτερη αντοχή σε κάμψη σε σύγκριση με τα δοκίμια που εμποτίστηκαν μετά τη διαμόρφωση εσοχών και προεξοχών. Στις άλλες περιπτώσεις δεν παρουσιάστηκαν σημαντικές διαφορές ανάμεσα στα δοκίμια που εμποτίστηκαν πριν ή μετά τη διαμόρφωση εσοχών-προεξοχών. Ο εμποτισμός του ξύλου οξιάς επέφερε μειώσεις στην αντοχή των συνδέσεων όταν φορτίζονται σε εφελκυσμό κυρίωςστην περίπτωση των συνδέσεων που κατασκευάστηκαν με κόλα οξικού πολυβινυλεστέρα (PVAc) και ιδιαίτερα στα δοκίμια που εμποτίστηκαν μετά την διαμόρφωση εσοχών και προεξοχών. Η επιφανειακή επεξεργασία εμποτισμένων δοκιμίων οξιάς με διαλύτη (τερεβινθέλαιο), βελτίωσε την αντοχή των συνδέσεων σε φόρτιση κάμψης μόνο στην περίπτωση των δοκιμίων που εμποτίστηκαν μετά τη διαμόρφωση εσοχώνπροεξοχών και στη συνέχεια συγκολλήθηκαν μεκόλα οξικού πολυβινυλεστέρα (PVAc). Η επιφανειακή επεξεργασία με διαλύτη (τερεβινθέλαιο) δεν επηρέασε την αντοχή των συνδέσεων σε φόρτιση εφελκυσμού στα δοκίμια οξιάς που εμποτίστηκαν πριν τη διαμόρφωση εσοχών-προεξοχών. Από τα δοκίμια οξιάς που εμποτίστηκαν μετά τη διαμόρφωση εσοχών-προεξοχών, η επιφανειακή επεξεργασία με διαλύτη βελτίωσε την αντοχή σε εφελκυσμό σε όσα συγκολλήθηκαν με οξικό πολυβινυλεστέρα (PVAc), ενώ αντίθετα, η αντοχή σε εφελκυσμό ήταν μειωμένη σε όσα συγκολλήθηκαν μεπολυουρεθάνη (PU). Η αντοχή των συνδέσεων ξύλου οξιάς σε φόρτιση κάμψης ήταν μεγαλύτερη όταν χρησιμοποιήθηκε σαν συγκολλητική ουσία η κόλα πολυουρεθάνης (PU) εκτός από την περίπτωση των δοκιμίων που εμποτίστηκαν μετά τη διαμόρφωση εσοχών-προεξοχών και ακολούθησε επιπλέον επιφανειακή επεξεργασία με διαλύτη. Η διαφορά ανάμεσα στους δύο τύπους συγκολλητικής ουσίας είναι μικρότερη στα εμποτισμένα δοκίμια σε σχέση με τους μάρτυρες, εκτός από την περίπτωση των δοκιμίων που εμποτίστηκαν πριν τη διαμόρφωση εσοχών-προεξοχών χωρίς επιπλέον επιφανειακή επεξεργασία με διαλύτη όπου αυξάνεται σε σχέση με τους μάρτυρες. Ενώ στα ανεμπότιστα δοκίμια (μάρτυρες) ξύλου οξιάς η αντοχή σε εφελκυσμό είναι μεγαλύτερη στις συνδέσεις που κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας την κόλαοξικού πολυβινυλεστέρα (PVAc) ως συγκολλητική ουσία, στα εμποτισμένα δοκίμιαη αντοχή σε εφελκυσμό είναι μεγαλύτερη στις συνδέσεις που κατασκευάστηκαν χρησιμοποιώντας την κόλα πολυουρεθάνης (PU) ως συγκολλητική ουσία. Η τάση αυτή (αυξημένη αντοχή συνδέσεων σε εφελκυσμό με τη χρήση κόλας πολυουρεθάνης στα εμποτισμένα δοκίμια οξιάς) ήταν ιδιαίτερα έντονη στα δοκίμια που εμποτίστηκαν μετά τη διαμόρφωση εσοχών-προεξοχών χωρίς να ακολουθήσει επιπλέον επιφανειακή επεξεργασία με διαλύτη. V. ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Συνοψίζοντας και συμπυκνώνοντας τα αποτελέσματα του προηγούμενου κεφαλαίου μπορούμε να διατυπώσουμε τα εξής συμπεράσματα: Α. Μαύρη πεύκη α) ο εμποτισμός του ξύλου μαύρης πεύκης με φυσικό έλαιο (κραμβέλαιο) δεν επέδρασε αρνητικά στη μηχανική αντοχή των συνδέσεων όταν φορτίζονται σε κάμψη ή εφελκυσμό και σε κάποιες περιπτώσεις μάλιστα ήταν εμφανής μια θετική επίδραση του εμποτισμού β) η επιφανειακή επεξεργασία εμποτισμένων δοκιμίων μαύρης πεύκης με διαλύτη (τερεβινθέλαιο), βελτίωσε τη μηχανική αντοχή των συνδέσεων σε φόρτιση κάμψης και εφελκυσμού γ) με την κόλα πολυουρεθάνης (PU) υπήρχε μια τάση να κατασκευάζονται συνδέσεις ανθεκτικότερες όσον αφορά την αντοχή σε κάμψη, ενώ με την κόλα οξικού πολυβινυλεστέρα (PVAc) υπήρχε μια τάση να κατασκευάζονται συνδέσεις ανθεκτικότερες όσον αφορά την αντοχή σε εφελκυσμό Β. Οξιά α) ο εμποτισμός του ξύλου οξιάς επέφερε μια μικρή μείωση στη μηχανική αντοχή των συνδέσεων β) οι συνδέσεις εμποτισμένου ξύλου οξιάς χωρίς επιφανειακή επεξεργασία με διαλύτη (τερεβινθέλαιο) και οι συνδέσεις που κατασκευάστηκαν με κόλα πολυουρεθάνης είχαν μεγαλύτερη μηχανική αντοχή γ) οι συνδέσεις ξύλου που εμποτίστηκε πριν τη διαμόρφωση εσοχών-προεξοχών είχαν μεγαλύτερη μηχανική αντοχή ACKNOWLEDGMENT This research has been co-financed by the European Union (European Social Fund ESF) and Greek national funds through the Operational Program "Education and Lifelong Learning" of the National Strategic Reference Framework (NSRF) - Research Funding Program: ARCHIMEDES III. 12