بخشی از مقاله
چکیده
این تحقیق با هدف بررسی استفاده از خاکستر درخت بلوط به عنوان پرکننده و تاثیر آن بر خصوصیات فیزیکی کامپوزیت چوب پلاستیک حاصل از آرد چوب نراد، پلیپروپیلن، انیدریدمالئیک پلیپروپیلن انجام گردید. بدین منظور از آردچوب نراد بعنوان فاز طبیعی و پلیپروپیلن بهعنوان فاز مصنوعی با نسبت 50 به 50 درصد وزن تخته، خاکستر بهعنوان پرکننده در چهار سطح 0 - ، 10، 15، - 25 درصد وزنی نسبت به ماده چوبی به همراه آرد چوب نراد به عنوان فاز طبیعی و همچنین انیدریدمالئیک پلیپروپیلن به میزان 3 درصد در تمامی ترکیبات که نسبت به پلیپروپیلن میباشد، مورد استفاده قرار گرفت. فرآیند اختلاط مواد توسط دستگاه مخلوطکن داخلی صورت گرفت و پس از خروج مخلوط مواد از دستگاه و آسیاب آنها، جهت ساخت نمونههای آزمونی به دستگاه قالب گیری تزریقی منتقل شد. سپس آزمون جذب آب و واکشیدگی ضخامت کوتاه مدت بر روی نمونهها مطابق با استاندارد ASTM انجام گردید. نتایج نشان داد که نمونههای حاوی ذرات خاکستر دارای جذب آب و واکشیدگی ضخامت کمتری نسبت به نمونه های فاقد خاکستر میباشد. از طرفی دیگر نیز با افزایش درصد خاکستر تا %15 جذب آب و واکشیدگی ضخامت در چند سازه ساخته شده کاهش یافت.
کلمات کلیدی: پلیپروپیلن، مخلوط کن داخلی، انیدریدمالئیک پلیپروپیلن.
مقدمه
با توجه به اهمیت و رشد روز افزون کامپوزیتهای چوب پلاستیک، پژوهشهای زیادی در مورد بررسی خواص چوب پلاستیک انجام شده است. به همین دلیل امکان تولید انواع کامپوزیتهای کاملا جدید از منابع مختلف یا ترکیب کردن آنها به وجود آمده است، که در طی سالیان اخیر، استفاده از الیاف طبیعی به عنوان تقویت کننده و یا پرکننده در ساخت کامپوزیتهای پلیمری - چوب پلاستیک - مورد توجه صنایع و پژوهشگران قرار گرفته است 2]و.[1 امروز از کامپوزیتهای چوب پلاستیک به عنوان نمای ساختمانها، ساخت آلاچیق و پارکت استفاده میشود. بنابراین توجه به جذب آب و واکشیدگی ضخامت این کامپوزیتها ضروری به نظر میرسد.[3] جذب آب در کامپوزیتهای چوب پلاستیک به عنوان یک فاکتور مهم در کاربرد نهایی محصول ساخته شده مطرح میشود و بسیاری از خواص نهای آن را تحت تاثیر قرار میدهد.[4]
بنابراین استفاده از موادی که بتواند مانع نفوذ آب به داخل کامپوزیت شود میتواند بسیار مفید باشد. به همین خاطر امروزه جهت رفع بسیاری از این مشکلات رویکردهای جدیدی از جمله استفاده از پرکنندههای متنوع مورد توجه قرار گرفته است. که در این تحقیق از پرکنندههای معدنی دیگر همچون خاکستر چوب نیز استفاده شد، و میزان اثر گذاری این پرکننده را بر خصوصیات جذب آب و واکشیدگی ضخامت کامپوزیت چوب پلاستیک مورد ارزیابی قرار گرفت. از این رو مطالعات قابل ملاحظهای بر روند جذب آب و واکشیدگی ضخامت کامپوزیتهای چوب پلاستیک صورت گرفته است، بنابراین با توجه به مطالب گفته شده انجام این تحقیق ضروری به نظر میرسد.
مواد و روشها
در این تحقیق از آرد چوب نراد به میزان 50 درصد وزن تخته آزمایشگاهی به عنوان پرکننده و از پلیپروپیلن بهعنوان فاز زمینه مورد استفاده قرار گرفت که این پلیمر محصول پتروشیمی تبریز با درجه جریان مذاب 6 gr /10 min - درجه حرارت 190 درجه سانتیگراد و وزن 2/164 کیلوگرم - و به نام اختصاصی پلینار تبریز با درجه SI-060 میباشد. خاکستر چوب بلوط که از جنگلهای بلوط زاگرس مرکزی واقع در استان چهارمحال و بختیاری تهیه شده به عنوان پرکننده مورد استفاده قرارگرفت، از MAPP که پلیپروپیلن اصلاحشده با انیدریدمالئیک است بهعنوان سازگارکننده یا عامل جفتکننده با شاخص جریان مذاب - 2/16 kg 230°c - و میزان مالئیک انیدرید %1/6-0/2، با نام تجاری PGW203 از محصولات شرکت Slovay کشور بلژیک مورد استفاده قرار گرفت.
فرآیند اختلاط مواد و ساخت نمونههای آزمونی استاندارد
فرآیند اختلاط مواد مطابق جدول 1در ابتدا مواد به صورت دستی مخلوط و سپس به درون محفظه دستگاه ریخته شدند. دمای اکسترودر 90 درجه سانتیگراد میرسید، و سرعت دورانی مارپیچه 70 rpm و سرعت خروج مواد از دستگاه 2 m/min میباشد. فرایند اختلاط مواد توسط دستگاه اکسترودر دو ماردونه ناهمسوگرد واقع در پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران انجام شد. پس از سرد شدن بهمنظور تهیه گرانول وارد دستگاه خردکن گردیدند. به منظور خرد کردن مواد خنک خارج شده از دستگاه اکسترودر و تبدیل آنها به گرانول، از آسیاب نیمه صنعتی شرکت Wieser مدل WG-LS 200/200 ساخت کشور آلمان واقع در پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران استفاده شد. نمونههای مربوط به آزمونهای فیزیکی به روش قالب گیری تزریقی ساخته شدند، برای این منظور از دستگاه تزریق نیمه صنعتی ساخت شرکت ایمن ماشین تهران، موجود در پژوهشگاه پلیمر و پتروشیمی ایران استفاده شد.
مواد لیگنوسلولزی خشک شده و ماده پلی پروپیلن به همراه مواد سازگارکننده با نسبت درصد وزنی مورد نظر مطابق جدول1 برای ساخت تخته ها مخلوط شدند. هر یک از اختلاط ها - ترکیب ها - بر اساس نوع ماده لیگنوسولزی و مقدار ماده سازگارکننده شماره گذاری شدند. دمای سیلندر تزریق در ناحیه اول دستگاه 150، در ناحیه دوم 160 و در ناحیه سوم دستگاه 170 درجه سانتیگراد بود. دمای قالب 40 oC، فشار تزریق 10MPa و زمان دوره تزریق کمتر از 20 ثانیه در نظر گرفته شد. . ابتدا پلیمر داخل دستگاه ریخته شد و پس از ذوب کامل پلیمر، مواد لیگنوسلولزی و ماده سازگارکننده طبق شرایط اختلاط اضافه شدند.
اندازه گیری جذب آب و واکشیدگی ضخامت
آزمونهای فیزیکی شامل جذب آب - کوتاه مدت و بلند مدت - مطابق ا ستاندارد ASTM آییننامه D 7031-04 انجام شد. در آزمون جذب آب، نمونهها در آب مقطر غوطهور شدند و در زمانهای مختلف تا رسیدن به حداکثر جذب آب، وزن و ضخامت نمونهها اندازهگیری و به وسیله مقادیر بهدست آمده مقدار جذب آب و واکشیدگی ضخامت در زمانهای مختلف محاسبه گردید. برای اندازهگیری نمونهها از ترازوی دیجیتال با دقت 0/001 گرم موجود در آزمای شگاه دان شگاه زابل ا ستفاده گردید. در نهایت مقدار جذب آب و واکشیدگی ضخامت با استفاده از روابط زیر محاسبه گردید:
نتایج
شکل 1 و 2 تاثیر درصد ماده خاکستر بر روی روند واکشیدگی ضخامت کوتاه مدت چندسازه ساخته شده را نشان میدهد. بر اساس این شکل واکشیدگی ضخامت با افزایش خاکستر تا %15 کاهش مییابد وهر چه این درصد خاکستر به %25 افزایش مییابد از این مقاومت کاسته میشود. به طوری که کمترین مقدار واکشیدگی ضخامت مربوط به نمودار دارای %15 خاکستر و بیشترین مقدار واکشیدگی ضخامت مربوط به نمودار دارای %10خاکستر است.
