X
تبلیغات
Wood Composites sciences & Technology - چندسازه های چوب- پلاستیک (2)
چندسازه های چوب- پلاستیک (2) یکشنبه 22 اردیبهشت1387

مواد اولیه چوب- پلاستیک
   سطح مخاطبین این مطلب: کارشناسی و کارشناسی ارشد

به قلم : مصطفی برزگر

 مقدمه ای بر پلاستیک ها

به طور کلی مواد پلاستیکی جزء مواد پلیمری محسوب می شوند و مهمترین خصوصیات آنها وزن مولکولی بالای و ساختار مولکولی شبکه ای و زنجیروار آنهاست ؛ در حقیقت پلاستیکها یکی از بزرگترین گروهای پلیمری را تشکیل می دهند ، پلاستیکها خانواده بزرگی از مواد پلیمری هستند که از مواد آلی مثل زغال سنگ ،نفت، گاز ، کتان ، چوب وآب ساخته می شوند تا سال 1950 منبع اصلی مواد اولیه برای ساخت پلاستیک ها  زغال سنگ بود ، ولی امروزه صنعت پلاستیک به شدت به وجود نفت وابسته است . پلاستیکها را ازنظر رفتاری که در برابرحرارت از خود نشان می دهند به دو  گروه می توان تقسیم نمود:

 1- ترموپلاستیکها  ( گرما نرم )        2 - ترموستها  ( گرما سخت )

ترموپلاست ها : پلاستیکهایی هستند که در اثر حرارت نرم و در اثر سرما سخت می شوند. این امکان از آنجا ناشی می شود که  ترموپلاستیکها دارای زنجیرهای مولکولی هستند که به هنگام سرما و گرما بدون اینکه در زنجیر مولوکولی شکستی ایجاد شود نسبت به هم حرکت می کنند. مانند پلی اتیلن، پلی استایرن و نایلونها پلی پروپیلن پلی ونیل کلراید

 ترموست ها : ترموست ها هم مانند ترموپلاستیکها دارای مولوکولهای زنجیر مانند هستند اما فرآیند پخت و سخت شدن آنها باعث تشکیل یک سری اتصالات عرضی بین  زنجیره های مولکولی  و  طولی می شوند در نتیجه محصول نهایی ساختاری پیچیده و شبکه در هم پیدا می کند که در آن زنجیرها نمی توانند نسبت به هم آزادانه حرکت کنند به همین علت حرارت دادن به  آنها باعث ایجاد جریان خمیری یا نرم شدن نمی شود مانند پلی استرها،سیلیکونها،اپوکسی و فنولیکها

گروهی از تولید کنندگان مواد اولیه را به مواد پلاستیکی پایه به شکل پودر و یا رزین های مایع ویا گرانول تبدیل می کنند گروهی دیگرنیزاین مواد پایه راگرفته  و به اشکال جامد و نیمه جامد  پلاستیکی مثل ورق ، لوله ، پروفیل وسایر اشکال مورد نیازتبدیل می کنندهمانطور که ذکر شد مواد پلیمری مورد مصرف در صنعت WPC  اغلب به صورت ذرات ریز" گرانول" مورد مصرف قرار می گیرند . بسته  به این که چه خواصی از پلاستیک تولید شده مورد انتظار است در این مرحله موادی را با  پلاستیک مخلوط می کنند، از رنگها وشکل پذیر کننده ها وانواع ترکیبات کمکی نیزدر حد 1تا 5 درصد و پر کننده ها برای افزایش حجم ، تامین خواص مکانیکی ونیز وزن مخصوص مورد نظر در پلاستیک استفاده می شود البته بسته به نوع ودرصد فیلرمورد استفاده قیمت تمام شده محصول نیز تغییر می کند . برای شکل دهی محصولات پلاستیکی روشهای متعددی از جمله: قالب گیری تزریقی ، قالب گیری فشاری  تزریقی ، بادی ، دانه های منبسط شونده ، انتقالی ، چرخشی،لایه گذاری ، ریخته گری واکسترود کردن  ... استفاده می شود . از روش های فوق الذکر چند روش قالبگیری تزریقی و تحت فشار واکسترود کردن درساخت کامپوزیتهای چوب – پلاستیک به نسبت سایر متدهای شکل دهی عمومیت بیشتری دارند .

با توجه به اینکه مواد پلاستیکی وپودر های سلولزی اجزا اصلی تشکیل یک محصول کامپوزیت WPC هستند بنابراین برای شناخت بهتر این محصول چند سازه لازم است که در بدو امر با مواد تشکیل دهنده آن آشنایی لازم را داشته باشیم لذا در ادامه مروری برانواع پلاستیکها وپودرهای سلولزی مورد استفاده در این صنعت خواهیم داشت البته مواد وترکیبات دیگری نیز در ساخت این کامپوزیت مشارکت دارند که مجموعا حد اکثر 10درصد وزنی محصول نهایی را به خود اختصاص می دهند این ترکیبات تحت عنوان کلی مواد افزودنی به طور جداگانه مورد بحث قرار خواهند گرفت

ابعاد ظاهری مواد اولیه اصلی آرد چوب، الیاف یا سایر مواد سلولزی مورد استفاده به صورت پودرهای حاصل از آسیاب چکشی و اغلب دارای ظاهری سوزنی شکل هستند و براساس مش بندی های مختلف تفکیک وبسته بندی می شوند ابعاد ذرات بسته به نوع و کیفیت مورد انتظار از محصول تغییر می کند معمولا" اندازه ذرات آرد چوبی که به عنوان فیلر استفاده می شود10تا 80 مش بوده و دارای ضریب لاغری  ) ( L/D بین 1/4 تا 1/2 می باشند  و نیز برای الیافی که به عنوان تقویت کننده استفاده می شود مشابه الیاف کاغذ سازی این نسبت باید بزرگتر از 1/24 باشد و رطوبت آنها تا حد کمتر از  5 درصد خشک شده ودرفرآیند تولید بلافاصله پس از باز کردن بسته بندی مورد مصرف قرار می گیرند تا فرصت کافی برای جذب رطوبت از محیط را نداشته باشند مشخصات مواد سلولزی مورد مصرف در صنایع WPC کارکرد در محصول Size&Mesh No ضریب کشیدگی نوع ماده سلولزی پرکننده 10  to  80 L / D) < 4/1     ) >2/1 آرد چوب وانواع پودرهای سلولزی تقویت کننده  مکانیکی 70 - 2000micron L / D) > 24/1   ) الیاف چوبی وسلولزی

پلیمر یا پلاستیک مورد مصرف در این صنایع بسته به منبع تامین آن می تواند به صورت رزینهای مایع ویا جامد ، ذرات جامد گلوله ای شکل " گرانول " ویا درمورد پلیمرهای بازیافتی ذرات پولکی شکل حاصل از خرد کردن پلاستیکهای ضایعاتی باشد . در صنعت WPC مواد اولیه پلیمری اغلب به صورت ذرات ریز" گرانول"  (گوی هایی به قطر چند  (mmمورد مصرف قرارمی گیرند. البته دراغلب موارد ذرات چوب وپلیمر را (در حالت مذاب)  در دستگاه اکسترودربا هم مخلوط کرده وبه صورت گرانول آماده WPC مورد استفاده قرارمی دهند ، در حالت اخیر ترکیب دارای پراکنش مناسب یکنواخت تر بوده و در نتیجه حین تبدیل به محصول عملیات اختلاط بسیار مختصرتر از زمانی است که ماده اولیه سلولزی و پلیمری به صورت مجزا وارد سیستم تغذیه می شوند . ·        پلیمرهای مورد مصرف در صنعت WPC علی رغم اینکه پلیمرهای ترموست دارای خواص مکانیکی بالاتر هستند دراین صنعت تنها از پلیمرهای ترموپلاستیک به عنوان ماده زمینه ( ماتریس ) می نوان استفاده نمود که مهمترین مزیت آنها قابلیت بازیافت و فراورش مجدد است.

متغیر های مرتبط با انتخاب نوع پلیمر

1- خواص ذاتی و کیفیتهای فیزیکومکانیکی پلیمر  

 2- نوع کاربرد محصول وکارآیی مناسب در سرویس

 3- در دسترس بودن ماده پلیمری ومسایل اقتصادی و هزینه تولید     

  4- دمای فراورش پلیمر  

مهمترین نکته ای که نباید از آن غافل ماند این است که دراین صنعت به دلیل استفاده از الیاف سلولزی با یک عامل محدود کننده بسیار مهم روبه رو هستیم وآن عامل محدودیت دمای فرآیند است ، یعنی این که مواد سلولزی در دمای بالاتر از 180 تا 200 درجه شروع به سوختن می کنند واین تخریب حرارتی موجب کاهش قدرت چسبندگی بین پلیمر والیاف درمنطقه سطح مشترک می شود که نتیجه آن کاهش کلیه خواص مکانیکی محصول می باشد لذا در این صنعت تنها استفاده از پلیمرهای قابل فرآیند در دمای پایین مقدورمی باشد که مهترین شان عبارتنداز انواع پلیمرهای : پلی اتیلن سبک LDPE   ،  پلی اتیلن سنگینHDPE   ،  پلی پروپیلن PP  ،  پلی ونیل کلراید   PVC و پلی استایرن  PS  که از رواج بیشتری نسبت به  پلی اتیلن ترفتالیت  PET  وپلی اتیلن نیمه سبک MDPE و پلی اتیلن فوق سبک LLDP  و ...  برخوردارند علی ایحال به طورنسبی می توان گفت که علاقه تولیدکنندگان معطوف به استفاده خانواده پلی اولفین ها می-باشد . البته بسته به نوع تکنولوژی وماشین آلات ، شرایط تولید ، خواص مورد انتظاراز محصول ومسایل اقتصادی ممکن است ازانواع و صورمختلف پلیمرهای بازیافتی ، مواد نو و یا ترکیبی ازاین دو استفاده شود در نمودار زیرمیزان استفاده از رایج ترین پلاستیکهای مصرفی در این صنعت را در بزرگترین بازار تولید و مصرف ( بازار امریکای شمالی )  را می توان مشاهده نمود .       انواع پلاستیکهای مختلف مورد مصرف برای ساخت WPC  در امریکای شمالی (ایالات متحده وکانادا)       خانواده پلی اتیلن که شامل پلی اتیلن سبک و پلی اتیلن سنگین است دارای بیشترین سهم (83 درصد )است  پلی ونیل کلراید ( 9درصد ) پلی پروپیلن (7 درصد) و سایر پلیمرها مجموعا (1درصد) بازار مصرف را به خود اختصاص داده اند ، .باید اذعان داشت که در سطح جهان نیز نسبت مصرف انواع پلیمر تفاوت چندانی با درصدهای ذکر شده فوق ندارد.

پودرهای سلولزی: برای تعریف این اصطلاح لازم است یک مرور مختصر بر تعریف سلولز داشته باشیم ؛ سلولز عبارتست از یک پلیمر طبیعی که از به هم پیوستن مولکولهای هیدروکربن گلوکز به صورت منوالی ورشته ای شکل یافته است در گیاهان خشبی وچند ساله به همراه سلولز پلیمرهای طیبعی دیگری به نام همی سلولز و لیگنین نیز وجود دارند که نقش لیگنین این است که مثل ملات رشته های همی سلولز و سلولز را به هم متصل می کند . و در این میان چوب نمونه بارز یک ماده لیگنوسلولزی است که در صنعت مصارف گسترده ای دارد . سلولز جامد، يك ساختار ميكروكريستالين با نواحي كريستالي و آمورف تشكيل مي‌دهد . ليگنين نیز يك تركيب حلقویِ بيشتر سه بعدی، با جرم مولكولي بالاست كه فقط در مقادير جزئي مي‌تواند هيدروليز شود. خواص مكانيكي آن به وضوح پايين‌تر از سلولز مي‌باشد . پكتين نام كلي هتروپلي ساكاريدهاست كه اصولاً شامل اسيد پلي‌گالاكتوژن مي‌باشد.  اين ماده تنها پس از خنثي سازي جزئي با قليا يا هيدروكسيد آمونيم در آب قابل حل مي‌باشد                                                                                                                                                                                                                                                                                                خاک اره نمونه شناخته شده ای ازیک پودرسلولزی است که درصنایع مختلف مورداستفاده قرارمی گیرد محصولات حاصل ازخرد کردن چوب برحسب دانه بندی واندازه وابعاد ذرات (مش بندی) از پوشال و تراشه وچیپس گرفته تا خاک اره وپودرچوب را در بر می گیرد .  کلیه این محصولات حاوی نوعی الیاف سلولزی هستند ؛ با این تفاوت که میزان دانه بندی آنها به صورتی است که به حالت آردند و کوچکی  ابعاد ذرات به اندازه ایست که به شکل پودر و یا خاک اره مشاهده می گردند .  همان طورکه ذکر شد نمونه شاخص یک پودر سلولزی خاک اره است که از خرد و آسیاب کردن چوب خام وضایعات کارخانجات چوب بری وصنایع چوب حاصل می گردد ، اما کلمه پودرسلولزی درکاربرد عبارت عامتری است چرا که نه تنها چوب درختان بلکه بسیاری ازمحصولات گیاهی مثل ساقه غلاتی چون گندم ، جو ، برنج و000را نیزشامل شده ، چرا که این مواد ترکیبات وخواصی نظیر پودر چوب دارند . حتی پوسته و هسته گیاهانی چون نارگیل ، خرما ، کنف ، پنبه ، زیتون و000 نیز حاوی مقادیر سرشاری ازسلولز می باشند . با خرد و آسیاب کردن کلیه این مواد چه به صورت جداگانه و چه در ترکیب با هم قابلیت تأمین پودر سلولز کلیه محصولات فوق را در بر می گیرد . حتی کاغذ و مقوای باطله که مجددأ خرد ویا خمیر می شوند و به صورت پودر یا آرد در می آیند  نیز می توانند بخشی از پودرهای سلولزی را تشکیل دهند. ازاین مواد به صورت الیاف وفیبر- مشابه الیاف کاغذ سازی و تولید تخته فیبر- نیز برای تولید محصولات کامپوزیت با کیفیتهای مکانیکی بالا استفاده می شود ولی این امر باعث افزایش قیمت تمام شده خواهد شد . در ضمن این الیاف جذب آب بالایی دارند واز آرد چوب چگالترند.

منابع تأمین پودرهای سلولزی به طور کلی اکثر گیاهانی که دارای ساقه خشبی و یا دانه ، پوست ، هسته و... چوبی می باشند قابلیت تامین سلولز را دارند ولی از دیر باز و به طور سنتی ، چوب درختان به عنوان مهمترین منبع تامین خاک اره وپودر سلولزی والیاف  و... شناخته شده وهنوز کماکان برای این مقاصد مورد استفاده قرار می گیرد ؛ لیکن امروزه  کاهش منابع جنگلی در جهان و به تبع آن افزایش قیمت چوب آلات والوار در سطح جهان از یک سو وفشارسازمانهای زیست محیطی و سازمانهای مردم نهاد  NGO"" ها  از سوی دیگر، کارشناسان ومتولیان صنعت را ناگزیر به جستجوی منابع جایگزین وارزانتر وا داشته است  . یکی از منابعی که برای این منظور مورد توجه واستفاده قرار گرفته ضایعات کشاورزی است که هر ساله مقادیر زیادی از آن سوزانده شده و ازبین می رفت ولی امروزه در بسیاری از صنایع از جمله صنایع ساخت تخته های فشرده ، صنایع شیمیایی ، کاغذ وخمیر سازی  صنعت کامپوزیت و.. . به عنوان مواد اولیه ارزان مورد استفاده قرار می گیرد . این امر در کشورهای پیشرفته اروپای غربی و امریکا تا اندازه ای مورد توجه قرار گرفته است که در حال حاضر دهها کارخانه در این مناطق صرفا از ضایعات کشاورزی نظیر کاه گندم وجو ، وساقه برنج و ذرت و...به عنوان مواد اولیه استفاده می کنند وتعداد بیشتری نیز این مواد را به عنوان درصدی از مواد اولیه مصرف می کنند .

 از جمله مسایلی که برای تدوین برنامه تاسیس کارخانه بر اساس استفاده از این گونه مواد در یک منطقه بایستی در ابتدا مورد توجه جدی قرار بگیرد میزان و حجم تولید این مواد در آن منطقه است ، زیرا این مواد به دلیل حجیم بودن هزینه حمل نقل زیادی را می طلبند و تهیه این مواد از مناطق دور دست مقرون به صرفه نمی باشد . میزان تولید این مواد از نظر وزنی تقریبا برابر با میزان تولید محصول آن گیاه است وازاین میزان در حدود 50% به مصارف روستایی (دامی وکشاورزی) می رسد و در حدود 10% نیز هنگام جمع آوری وحمل از بین می رود ولی از این میزان در حدود 30%  کاملا قابل برنامه ریزی برای استفاده صنعتی است . نکته بسیار مهم دراین میان خرید ، جمع آوری و ذخیره به موقع این مواد است . زیرا به دلیل فصلی بودن امکان تهیه مواد فقط در دو یا سه ماه وجود دارد ؛ در ضمن این مواد به شدت مستعد تجزیه وتخریب شیمیایی وآتش سوزی هستند لذا انبار کردن و حفظ آنها مستلزم ایجاد شرایط خاصی است که از حوصله بحث ما خارج است . در کشور ما نیز به دلیل فقر جنگلی وکمبود شدید چوب وفشارهای زیست محیطی استفاده از چوب در مقیاس وسیع وصنعتی برای تولید محصول علاوه بر اینکه غیر اقتصادی وگران است ،خسارات جبران ناپذیری را به منابع طبیعی واکولوژیکی کشور وارد می سازد واین در حالی است که سالیانه طبق آمارهای اعلام شده از وزارت جهاد کشاورزی حجم عظیمی از ضایعات کشاورزی در کشور سوزانده ویا بلا استفاده در طبیعت رها می شوند که می توانند منابع خوبی برای تامین مواد اولیه صنایع کشورمان باشد . یکی ازاین منابع باگاس صنایع نیشکر درخوزستان می باشد که در محل خود مورد بحث قرار خواهد گرفت.

به عنوان نمونه موفق استفاده از مواد کشاورزی  شرکت ایتالیایی " Eco plan  " را می توان نام برد که در کنار یک کارخانه روغن کشی زیتون تاسیس شده است واز پسمانده هسته های زیتون که سابقا توسط این کارخانه دور ریخته می شد و نیزاستفاده از پلاستیک های بازیافتی به نسبت 50- 50 اقدام به تولید محصول کامپوزیت WPC  نموده وبه این ترتیب با تاسیس یک کارخانه دوماده مزاحم محیط زیست ودور ریختنی را به محصولی با کیفیت و پرکاربرد تبدیل می کند .

انواع الیاف و پودرهای سلولزی رایج در ساخت کامپوزیت WPC

مواد لیگنوسلولزی که امروزه در سطح دنیا به عنوان تقویت کننده ویا پرکننده استفاده می شوند بر اساس منشا تولیدشان شامل موارد زیر می شوند :

   1-   انواع پودر های سلولزی ،الیاف وآرد چوب تهیه شده از منابع مختلف چوب ماسیو اعم از درختان سریع الرشد یا مازاد مقطوعات وسرشاخه ها درختان جنگلی

 2-   الیاف و پودرها تهیه شده ازضایعات کشاورزی از قبیل باگاس، کاه ، کلش ، ساقه گندم برنج و سایر غلات ، کنف ، کتان وهرس درختان باغی 

 3-   الیاف تهیه شده از فرآوری مجدد ضایعاتی مثل کاغذ روزنامه ومقوا وضایعات کارخانجات کاغذ وخمیریا آرد چوب حاصل از صنایع چوب مثل مبلمان و چوب بری ها  وضایعات شهری... .

 البته در برخی مقالات منابع تامین الیاف و پودرهای سلولزی به دو گروه (مواد اولیه سلولزی با منشا چوب درختان ومواد اولیه با منشا غیر چوبی) تقسیم بندی شده است .  به هر روی بسته به نوع ماده اولیه وخاستگاه آن از روشهای مختلفی برای فرآوری استفاده می شود . به عنوان مثال خرد کردن گرده بینه والوار ( خارج از درجه ) ، گرده بینه درختان سریع الرشد و مازاد مقطوعات جنگلی وسپس تبدیل آنها به چیپس ودر نهایت به الیاف وپودر سلولزی در مقایسه با ضایعات کاغذ ومقوا ویا ضایعات کشاورزی مثل کاه وساقه گندم از نظر نوع عملیات، ماشین آلات وتجهیزات ، همچنین میزان مصرف انرژی ، طول خط و درنتیجه سرمایه گذاری با هم تفاوت بسیاری دارند الیاف سلولزی مصرفی در این صنایع همان الیاف خمیر کاغذ و تخته فیبر است که نحوه تولیدآن در کتب مز بوطه به صورت مفصل آورده شده  و در اینجا از توضیح مجدد صرف نظر می شود  فقط یاد آوری می شود که الیاف در حین مصرف باید تا رطوبت 1% الی 3%  (بر مبنای وزن چوب خشک) خشک شوند.

 روش تهیه و تولید پودرهای سلولزی  به طور کلی روش تهیه پودرهای سلولزی شامل مراحلی بدین شرح است :

1- جمع آوری وطبقه بندی

 2- شستشو تمیز کردن وخارج ساختن مواد زاید

 3-خشک کردن رطوبت در حد مورد نیاز

 4- خردکردن با دستگاه چیپر یا فلیکر

 5-آسیاب کردن با آسیابهای چکشی

 6-غربال کردن ومش بندی ذرات آسیاب شده

 7- بسته بندی وعرضه محصول

 ابتدا باید مواد اولیه خوب شستشو شده تا ذرات ناخالصی نظیر سنگ وخاک وفلزات از آن جدا شود سپس مواد را توسط دستگاه چیپریا دستگاه فلیکر به قطعات ریزتر  تبدیل می شوند . بدیهی است چنانچه مواد اولیه دارای ابعاد کوچک  باشد نظیر خاک اره پوشال یا ساقه گندم وموارد مشابه نیاز به خردکردن ندارند سپس مواد وارد خشک کن شده تا به رطوبت مورد نیاز برای مصرف ( در حدود5% تا 10% )  برسند .البته در بعضی تکنولوژِی ها نیازی به خشک کردن پودر سلولزی تا رطوبت نهایی وجود ندارد و ذرات آرد چوب یا پودرهای لیگنوسلولزی در حین فرآیند توسط پیش گرم کردن،دستگاه گریز از مرکز ویا سایر روشها به زطوبت مطلوب می رسند ؛ به هر حال بعد از خشک شدن مواد وارد آسیاب های چکشی می شود و پس از آسیاب شدن محصول طی عبور از الک های سوراخ دار یا مش طبقه بندی می شوندابعاد ومش بندی محصول را با تنظیم چکش های آسیاب از 50  تا 5000 میکرون بر اساس سفارش می توان تغییر داد .نکته مهم دیگر اینکه پس از مش بندی ذرات بلافاصله باید به صورت مجزا و ایزوله بسته بندی شوند و نباید هیچ گونه تبادل هوایی در حین بسته بندی انبار وحمل ونقل صورت گیرد زیرا این امر  تغییر رطوبت محصول ، ایجاد اشکال اساسی درحین فرآیند وحتی زمان مصرف را درپی خواهد داشت .

 دلایل استفاده از پودر سلولزی در کامپوزیتهای چوب / پلیمر  سابقا درفرآیندهای شکل دهی پلاستیک از مواد معدنی مثل الیاف شیشه، میکا ، تالک ،کربنات ها وامثالهم به عنوان فیلر وتقویت کننده استفاده می شد ولی به دلیل قیمت بالا وافزایش وزن مخصوص محصول تولید شده با  این مواد  محققین به تدریج به سمت مواد دیگر واز جمله آنها الیاف طبیعی وپودرهای سلولزی گرایش پیدا کردند اولین تحقیقات جدی در این زمینه در سالهای نخست دهه 80 میلادی آغازشد ودر دهه اخیر سرعت بیشتر ودامنه وسیع تری پیدا کرده است. الياف طبيعي از قديم در صنايع مختلف استفاده مي‌شده‌اند و پتانسيل كاربرد در صنايع رو به رشد كامپوزيتهای مهندسی را دارا مي‌باشند. اگر چه جايگزيني مستقيم الياف شيشه که به طور سنتی در صنایع پلاستیک استفاده می شد با الياف طبيعي به راحتي امكان پذيرنيست ، اما خواصي كه اين الياف در مقايسه با شيشه از خود نشان مي‌دهند در بسياری جهات موجب برتري آنها مي‌شود .

مهمترین مزایای استفاده از ترکیبات سلولزی:

  دانسیته کمتر ،عدم فرسایش سطوح محصول -  خاصیت پرکنندگی زیاد - عدم شکنندگی الیاف در خمشهای حین فرآوری -  داشتن قیمت پایین وامکان تولید اقتصادی تر– افزایش سختی و خواص مکانیکی بالا  - دارای منابع تجديد شونده  - ‌امكان استحصال نامحدود - پایین بودن ضریب انبساط حرارتی -  بازيافت بهتر –  كاهش فرسايش ابزار – زيست تخريب بودن ونداشتن اثرات منفی برای سلامتی- بهبود بازگشت انرژی (recovery Energy Enhanced) -  فوايد محيطی ناشی از ايجاد تعادل در توليد و مصرف گاز CO2 و... .

به دلیل اینکه عموما در ساخت این کامپوزیتها پودر سلولزی همراه با مواد پلیمری مخلوط وبه داخل ماشین اکسترودر فرستاده می شود، خصوصیات فیزیکومکانیکی  وشیمیائی وشرایط فرآوری پودر سلولزی تاثیر زیادی بر کیفیت وخصوصیات محصول نهایی دارد . به شکلی که اندکی افزایش در میزان رطوبت آرد چوب ، عدم مش بندی دقیق  و یا تمیز نبودن ذرات هرکدام تاثیر چشمگیری در کاهش کیفیت محصول نهایی می گذارد.  یکی از ویژگی های مثبت محصولات کامپوزیتی چوب پلیمراین است که می توان فرمولاسیون محصول را بر حسب نوع الیاف سلولزی مورد مصرف تعیین کرد.

 به عنوان مثال اگر قرار است از کاه گندم وبرنج به نسبت مساوی استفاده شود باید درصد مواد افزودنی وپلیمر ها مطابق با آن محاسبه شود ، واگر به دلیل تغییر در برنلمه تولید یا هر علت دیگر لازم شود از سایر مواد سلولزی مثلا  باگاس ویا آرد چوب صنوبر استفاده شود می توان با تغییر فرمولاسیون وانجام محاسبات برای ترکیب جدید ، محصولی با کیفیت مورد انتظار تولید کرد. واضح است که رنگ و وزن مخصوص محصول تولیدی مستقیما متاثر از نوع پودر سلولزی مصرفی می باشد به عنوان نمونه کامپوزیت تولید شده با استفاده از باگاس رنگ نارنجی متمایل به قهوه ای پیدا می کنند واستفاده از کاه برنج رنگ محصول را به  سبزکاهی  متمایل می کند. 

البته همواره می توان با افزودن رنگ ویا رنگدانه به مواد داخل سیستم ، محصول را به رنگ دلخواه تولید کرد . در اشل صنعتی از درصد ترکیب پودرهای سلولزی 30%  تا 65%  وگاهی هم بیشتر استفاده می شود  همچنان که به نظر می رسد هرچه میزان درصد پودر سلولزی بیشتر شود متناسب با آن محصول تولیدی خواص چوبی بیشتری پیدا می کند . هر چند که به تبع افزایش درصد الیاف سلولزی-  تا حد معینی که بسته به شرایط متفاوت خواهد بود – خصوصیات مقاومتی  به طرز معنی داری افزایش می یابند ؛ ولی کاهش دوام قطعه ومشکلات فرآورش و اختلاط غیر یکنواخت افزایش میزان جذب رطوبت واکشیدگی و.... نیز پیامدهایی نامطلوبی هستند که کارشناسان را به چالش می طلبند . 

  مهمترین مشکلات استفاده از پودرهای سلولزی

۱- محدودیت دمایی فرآیند 

 2-عدم پراکنش یکنواخت

 3- آبدوست بودن الیاف طبیعی 

 4- ناسازگاری با ترموپلاستیکها در برقراری پیوند

به دلیل اینکه الیاف نسبت به دما مقاومت کمی دارند و حداکثر دمای 200 درجه سانتی گراد را برای مدت کوتاهی می توانند تحمل کنند لذا در عمل به استفاده از پلیمرهای با دمای کارکرد پایین تر از 200 درجه محدود خواهیم  شد وعلاوه برآن به دلیل هیدروژنی بودن پیوند های الیاف سلولزی است که امکان ایجاد کلوخه ودرهم فشرده شدن حین فرآیند را ایجاد کرده ومانع از توزیع یکنواخت الیاف در ماتریس پلیمری خواهد شد.  امروزه موضوع بسیاری از پژوهش های در حال انجام درپژوهشگاه ها ومراکزدانشگاهی فعال در این حوزه ،  بررسی وجستجو برای یافتن راهها و متدهای افزایش درصد الیاف به نسبت پلیمر با حفظ کیفیتهای مکانیکی  می باشد . ولی همانطور که پیشترنیزذکر شد هنوز در مقیاس صنعتی الیاف سلولزی حداکثر 60 تا 65 درصد وزن کامپوزیت را تشکیل می دهد.


برچسب‌ها: چند سازه های چوب, پلاستیک
به قلم مصطفی برزگر شیری  | لینک ثابت |