بخشی از مقاله
چکیده
این پژوهش با هدف افزایش بهداشت محیط شهری و روستایی با رویکرد استفاده از پسماندهای سلولزی - کاغذ های باطله و ضایعاتی - در ساخت کامپوزیت های چوب پلاستیک و بهبود مقاومت خمشی آن با استفاده از سازگارکننده انیدرید مالئیک اصلاح شده مورد بررسی قرار گرفت.بدین منظور ابتدا الیاف کاغذ، پلی پروپیلن و سازگارکننده با نسبت های مشخص در دستگاه مخلوط کن داخلی مخلوط گردید. سپس کامپوزیت مورد نظر با استفاده از روش قالب گیری تزریقی ساخته شده و مقاومت خمشی آنها مطابق استاندارد اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار سازگارکننده MAPP از 0 به 3 درصد مقاومت خمشی در کامپوزیت حاصل از مواد ضایعاتی افزایش مییابد.
کلمات کلیدی: کامپوزیت چوبپلاستیک، مخلوطکن داخلی، کاغذ باطله و ضایعاتی، سازگارکننده، آزمون خمش.
مقدمه:
در جهان امروزی رشد سریع جمعیت، گسترش چشمگیر شهرها، روند رو به رشد صنعتی شدن و کاربردهای نامناسب و بی-رویه از منابع طبیعی، علاوه بر مشکلات عدیدهای که در کیفیت زندگی انسان پدید آورده، موجب کاهش شدید منابع مصرف انسانها در هر زمینهای گشته است. بهعبارت دیگر، جامعه جهانی مواجه با کم شدن و از بین رفتن منابع ماده اولیه است. رشد مصرف به چنان وضعیتی رسیده است که نه تنها منابع تجدیدناپذیر، بلکه حتی منابع تجدیدشونده در حال نابودی هستند. به ناچار سیاست گذاران، حامیان محیطزیست و صاحبان صنعت توجه خود را معطوف به استفاده بهینه از منابع ماده اولیه موجود از طریق بهینه سازی فرآیندها، افزایش بازده و کاهش دورریزها و همچنین بازیافت و بهره گیری از پسماندها و ضایعات کردهاند.
افزایش سالیانه مواد زاید جامد یکی از مشکلات اساسی جوامع بشری است که باید بهنحو مطلوبی حل شود، مواد زایدی که تولیدشان اجتنابناپذیر است باید حتیالامکان بازیافت و آنهایی که غیرقابل بازیافت هستند دفن بهداشتی و یا در کورههای زباله سوز سوزانده شوند. بازیافت در مفهوم رایج آن، به معنی استفاده مجدد از مواد پس از اعمال پردازشهای خاص بر روی آنها است. اجزای قابل بازیافت خشک باارزش موجود در مواد زائد شهری شامل: انواع پلاستیک، کاغذ، مقوا، شیشه، فلزات، منسوجات و نان خشک می باشد. کاغذ و مقوا که درصد قابل توجهی از زباله های شهری را شامل میشود بنابراین عدم توجه به کاغذ و مقوا و استفاده مجدد آن باعث هدر رفتن سرمایه ملی و همچنین باعث ضرر و زیان به محیط-زیست و از بین رفتن جنگل ها میشود که خود اثرات دیگری برای محیط زیست به دنبال خواهد داشت.
خوشبختانه یکی از مزایای بزرگ مواد مرکب چوب پلاستیک این است که میتوان در تولید آنها از پلاستیکهای ضایعاتی و کاغذهای باطله استفاده نمود که این امر منجر به تبدیل این ضایعات به موادی با کاربردها و ارزش افزوده بالا، کاهش حجم ضایعات و به دنبال آن کاهش آلودگیهای محیط زیست میشود - . - 17 امروزه قسمت عمدهای از زبالههای جامد کشورهای پیشرفته را کاغذ و مقوا تشکیل میدهد. کاغذ یکی از اقلام با ارزش مواد زائد جامد شهری است که "سلطان ضایعات" لقب گرفته است. در واقع تفکّر بازیافت کاغذ با اهداف کلی مثل جلوگیری از غارت بیرویه منابع طبیعی، کاهش در مصرف انرژی و تقلیل میزان زباله برای کاهش هزینههای دفن و تغییر الگوی مصرف بوجود آمده است. نتایج آنالیز فیزیکی زبالههای شهری در ایران به طور متوسط حدود % 10/9 از این زبالهها را کاغذ و مقوا تشکیل میدهد.
استفاده مجدد از فرآوردههای کاغذی به-عنوان یکی از مهمترین روشهای مطرح در دنیا از ظرفیت مناسبی برای حل بخشی از این مشکل برخوردار است. بعلاوه اهمیت اقتصادی و زیست محیطی این روش لزوم توجه جدیتر این روش را ایجاب میکند. بطور کلی جنگلها و مراتع از حیث تأمین مواد غذایی، محصولات چوبی و کاغذی، تأمین مایحتاج عمومی، جلوگیری از فرسایش خاک و حفظ آب نقش مهمی را در اکوسیستم طبیعی ایفا میکنند. بنابراین تلاش برای جلوگیری از نابودی این منابع طبیعی و حفظ محیط زیست از اهمیت حیاتی برخوردار است. در سالهای اخیر به دلیل کمبود منابع طبیعی و جلوگیری از اثرات تخریب محیط زیست، بازیافت کاغذ از کاغذهای باطله، مورد توجه قرار گرفته است . - 5 -
کاغذ و مقواهای موجود در زباله های شهری شامل: روزنامه، کتاب، مجله، کاغذهای چاپی، تبلیغاتی، تجاری، مکاتبات اداری، مقوا، کاغذهای بسته بندی و دستمال کاغذی می باشد که بعد از مواد زائد فسادپذیر و قابل کمپوست، کاغذ دومین جز با ارزش و قابل بازیافت است. یک رهیافت برای استفاده بهینه از کاغذ باطله علاوه بر تهیه خمیر کاغذ جهت تولید مجدد کاغذ، استفاده از آن بهعنوان الیاف تقویت کننده در پلاستیک-هاست - . - 7 مواد چندسازه به موادی اطلاق میشود که از اختلاط دو یا چند ماده با هم بوجود میآیند. امروزه مواد چندسازه بسیاری در جهان برای کاربردهای متفاوت ساخته و این مواد معمولا دارای دو فاز زمینه تقویتً کننده میباشند - . - 2 اکثر پلیمرها بهویژه گرما نرمها بهعنوان جایگزین شوندههای غیرقطبی - آب گریز - با الیاف سلولزی قطبی - آب دوست - سازگاری ندارند.
بنابراین درچنین سازههایی اتصال ضعیفی میان پلیمر و الیاف بوجود میآید. جهت ارتقا اتصال بین الیاف سلولزی وگرمانرم ها در فرآیند تولید، به ناچار از عوامل جفت کننده شیمیائی استفاده میشود. عوامل جفت کننده در مقادیر کم جهت فرآوری و آماده سازی سطوح چسبندگی میان گرمانرمها و سطح الیاف سلولزی عمل میکنند. عوامل جفت کننده بین الیاف و پلیمرهای گرمانرم بامکانیسمهای کووالانسی، پیچیدهتر شدن زنجیره پلیمری، فعالیت قوی ترشوندگی اتصال بهوجود میآورند. در این راستا محققان زیادی در چگونگی چسبندگی بین الیاف پلیمرها در روشهای شکلگیری به روش قالبگیری و جریان بادی - ریزش کیک - تحقیقاتی را انجام دادهاند. از معایب اصلی استفاده از الیاف لیگنوسلولزی در مواد مرکب چوبپلاستیک، عدم چسبندگی خوب بین سطحی دو فاز الیاف و بسپار میباشد که موجب کاهش ویژگیهای فرآورده نهایی میشود - 12 ،. - 16
در یک بررسی به منظور بهبود اتصال بین دو فاز، از سازگارکننده مالئیک انیدرید استفاده نمود و دریافت مالئیک انیدرید در بهبود اتصال بین دو فاز موثر است - . - 15 وات و لو تاثیر عامل سازگارکننده در بهبود اتصال در چندسازه الیاف- پلاستیک را مورد بررسی قرار دادند.آنها به این نتیجه رسیدند. عامل سازگار کننده با ایجاد پلی در محل تماس دو فاز الیاف و پلیمر، سازگاری آن را افزایش داده و موجب بهبود اتصال بین دو فاز میشود - . - 10 مقدی به بررسی مقاومتهای مکانیکی مواد مرکب ساخته شده از الیاف کاغذ روزنامه باطله تیمار شده با امولسیون پلیاستایرن پرداختند وسپس کامپوزیتها در معرض تابش پرتو الکترونی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که با افزایش میزان الیاف و تابش، خصوصیات مکانیکی مانند مقاومت کششی، ازدیاد طول در شکست و سختی و دوام افزایش و ویژگیهای مکانیکی مانند نسبت واکشیدگی بهبود یافتند - . - 11
یانگ وسندی مواد مرکب با استفاده از کاغذ روزنامه بازیافتی و پلیپروپیلن ساختند و در این بررسی جهت بهبود واکنش میان پلیپروپیلن غیرقطبی و الیاف قطبی از مالئیک انیدرید و اکریلیک اسید پیوند خورده با پلی-پروپیلن استفاده کردند. نتایج نشان داد که با افزایش مالئیک انیدرید مقاومتهای کششی افزایش یافتند، در حالی که با افزایش اکریلیک اسید مقاومتها بهبود کمتری یافتند - . - 14محراب زاده و فرهمند با استفاده از مخلوط پلیاتیلن و پلیپروپیلن بازیافتی و کاغذ روزنامه، فرآورده مرکب تهیه کردند و به این نتیجه رسیدند که مخلوط 48 درصد پلیپروپیلن، 12 درصد پلی-اتیلن و 40 درصد الیاف کاغذ روزنامه بهترین استحکام و مدول کششی را دارد - . - 13 تجویدی در مطالعه بر روی خواص مهندسی و ویسکوالاستیک کامپوزیتها، از پلیپروپیلن و پلیاتیلن سنگین بهعنوان ماده زمینه و از الیاف کنف، آرد چوب، سبوس برنج و کاغذ روزنامه ضایعاتی به عنوان تقویتکننده در درصدهای وزنی 25 و %50 استفاده کرد.
نتایج نشان دادند که در هر یک از درصدهای وزنی یادشده، بیشترین مدول الاستیسیته و مقاومتهای کششی و خمشی در مورد ترکیبات الیاف کنف و کمترین آنها در مورد ترکیبات حاوی سبوس برنج میباشد. همچنین در هر ترکیب با افزایش درصد الیاف، مدول الاستیسیته و مقاومتهای کششی و خمشی افزایش یافتند - . - 1 باتیله و همکاران بیان کردند که با استفاده از عوامل سازگار کننده ویژگیهای فیزیکی و مکانیکی با ایجاد اتصال درون سطحی افزایش قابل توجهی مییابند - . - 6 شاکری و همکاران چندسازه پلیاتیلن- کاه گندم را با استفاده از 5 نوع سازگارکننده - پروکسید،مالئیک انیدرید، مالئیک انیدرید مخلوط شده با پلی-پروپیلن، سیلان و پلیمتیل ایزوسیانات - ساختندو دریافتند که مناسب ترین ماده سازگارکننده برای بهبود اتصال فاز پلیمری وفاز الیاف، مالئیک انیدرید میباشد.پلیالیفینهای مالئیکدار شده، مهمترین عوامل اتصال دهندهای هستند که در حال حاضر استفاده میشوند. این سازگارکنندهها دارای دو ناحیه عاملی هستند: عامل اول پلیالیفینها شامل HDPE، LDPE یا PP که با بخش پلیمری اتصال برقرار میکنند و عامل دوم انیدریدمالئیک که قادر است با الیاف سلولز - از طریق پیوند هیدروژنی، یونی و کوالانسی - واکنش دهند - . - 3
