بخشی از مقاله
چکیده:
چند سازه چوب پلاستیک - WPCs - ، ماده مرکبی متشکل از آرد چوب و رزین - ترموست یا ترمپلاستیک - میباشد. مقاومت مکانیکی این محصول در مقایسه با پلیمر خالص میشود، بلکه ویژگی شکل پذیری این محصول منجر به افزایش کاربرد آن نیز میشود. استفاده از پلیمر بازیافتی در ساخت این محصولات ضمن کاهش بار آلودگی زیست محیطی، قیمت تمام شده این محصول را نیز بهبود میبخشد.
افزایش مصارف چند سازه چوب پلاستیک - WPC - ، در حیط بیرون از ساختمان بیش از پیش اهمیت دوام این فرآورده را روشن میسازد. این محصولات هنگامی که به مدت طولانی در محیط بیرون از ساختمان قرار میرند، دچار تخریب میشوند. که تغییر رنگ و کاهش ویژگیهای مکانیکی از مشخصههای این تخریب میباشد. از آنجایی که تاکنون تحقیقی در رابطه با میزان تاثیر هوازدگی بر ویژگیهای چندسازه ساخته شده از پلیمر بازیافتی صورت نگرفته است، در این مطالعه سعی می-شود به این موضوع پرداخته شود.
در این تحقیق نمونههای پلیپروپیلن - بکر و بازیافتی - با 3 میزان درصد جاذب 0 - UV، ./4 و - ./8 درصد و آرد چوب، توسط دستگاه اکسترودر ساخته شد و مطابق استاندارد ASTM D 1435 به مدت 90 روز در جهت جنوب شرقی تحت شدیدترین شرایط آب و هوایی قرار گرفتند و سپس تغییر رنگ و مقاومت مکانیکی - خمش - آن مورد ارزیابی قرار گرفت. رنگ سنجی سطوح با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتر Sheen و بر اساس استاندارد ASTM D-2224-02 انجام شد. داده-های این دستگاه درغالب سیستمCIE L* a* b* ارائه شدند. جهت آگاهی از میزان مقاومت به خمش نمونهها از دستگاه DARTEC، مطابق استاندارد ASTM D790-90 استفاده گردید. بررسی نتایج نشان داد که در مواد مرکب ساخته شده با پلیپروپیلن بازیافتی، تغییر رنگ بیشتر و مقاوت بالاتری، نسبت به نمونههای ساخته شده از پلیپروپیلن بکر دارد.
مقدمه:
در دهههای اخیر، شاخصهای اقتصادی کشورهای در حال توسعه از روند رو به رشدی برخوردار بوده و حتی در بعضی از کشورها بسیار چشمگیر بوده است. وقوع چنین تحولاتی باعث گردیده که این کشورها از صادرات مواد اولیه کاسته و حتی در مواردی به وارد کننده مواد اولیه تبدیل گردند این تغییر در ساختار در سالهای اخیر سبب گردید تلاشها به سوی تولید محصولاتی معطوف گردد که از توانایی بالایی در استفاده از مواد اولیه ارزان قیمت و در دسترس و همچنین از قابلیت بازیافت مناسبی برخوردار باشند. لذا جایگزینی محصولاتی مانند تخته خرده چوب، انواع تخته فیبر و چندسازه چوبپلاستیک با چوب ماسیو حاصل تلاشهای انجام شده در این زمینه بوده است.
چندسازه چوبپلاستیک از جمله فرآ وردههای نسبتاً جدیدی میباشد که نسبت به پلاستیک خالص معایبی مانند جذب آب بیشتر به دلیل خاصیت آبدوستی آرد چوب و محدودیتهای دمای فرآورش به دلیل تخریب حرارتی مواد چوبی دارند. ولی ازسئی دیگر این محصول دارای مزایای بسیاری از جمله تخریب بیولوژیکی، کاهش آلودگی محیطزیست به دلیل استفاده از ضایعات پلاستیکی، دوام طبیعی بالاتر در مقابل حشرات و قارچها و رطوبت در مقایسه با چوب و سایر فرآورده-های مرکب چوبی و قیمت و دانسیته کمتر نسبت به ژلاستیکها و دیگر پرکنندهها دارد Oksaman - ، . - 1994 ذر سالهای اخیر کاربرد آرد چوب به عنوان پرکننده و تقویت کننده در پلاستیکهابه سرعت رو به افزایش میباشد.
این در حالی است که طبق آمارهای منتشر شده، افزایش مصرف انواع پلیمرها به طور مستمر به تولید ضایعات و پسماندهای پلاستیکی در سطح جهانی افزوده است. به طوری که با افزایش آلودگی زیستمحیطی ناشی از مصرف این پلیمرها، بسیاری از کشورها در جستجوی وضع قوانینی برای محدود کردن مصرف پلاستیکها هستند. ازسوی دیگر استفاده از مواد پلیمری بازیافتی در صنعت چندسازهچوبپلاستیک به یکی از راهکارهای کاهش آلودگی زیست محیطی تبدیل شده است.
مواد مرکب چوب پلاستیک که به اختصار WPC نامیده میشوند گروه نسبتاً جدیدی از مواد مرکب هستند که بسرعت رو به گسترش هستند. استفاده از این مواد مرکب در صنایع مختلف مانند خودروسازی، ساختمانسازی، بسته بندی به خاطر مزایا-ی استفاده از این فرآورده نسبت به فرآوردههای دیگر افزایش یافته است و پتانسیل زیادی برای استفاده از این فرآوردهها در محیطهای داخلی و بیرونی وجود دارد - Stark و همکاران، . - 2004 هنگامیکه چند سازه چوب- پلاستیک برای مدت طولانی در محیطهای بیرونی و در معرض عوامل طبیعی مانند اشعهی فرابنفش - - UV، باران، برف، و آلودگیهای جوی قرار میگیرد مجموعهای از تغییرات پیچیدهی فیزیکی و شیمیایی در آن ایجاد میشود که منجر به تغییر خواص فیزیکی و مکانیکی آن میگردد. عوامل متعددی باعث این تغییرات میگردد که یکی از این عوامل هوازدگی میباشد.
فاکتورهای لازم برای هوازدگی عبارتند از: تابش نور خورشید، رطوبت، دما که فرآیند هوازدگی در طبیعت با تابش نور خورشید شروع شده و سرعت آن به وسیلهی فاکتورهای دیگر کنترل میشود - دارابی و همکاران، 1389؛ Matunana و Kamdem، 2002؛ Williams ، 2005؛ Fabiyi و McDonald، 2008 و Klyosov، . - 1946 پلاستیک زمانی که در معرض هوازدگی قرار می گیرد دچار تغییرات فوتوشیمیایی میگردد و این تغییرات باعث ایجاد دگرگونیهایی در ویژگیهای شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی چند سازه چوب- پلاستیک می شود بعضی از تاثیرات این تخریب بر محصول از طریق تغییر رنگ، ترد و شکننده شدن ماده و کاهش مدول الاستیسیته و مقاومت به ضربه بروز مینماید - Stark، . - 2003 مقاومت به هوازدگی مواد چندسازه چوب- پلاستیک به طور معمول با استفاده از آزمونهای هوازدگی تسریع شده، یا قرار گرفتن در شرایط هوای آزاد - هوازدگی طبیعی - بررسی میشود.
هوازدگی طبیعی برای چندسازه چوب - پلاستیک توسط محققان فراوانی مورد مطالعه قرار گرفته است. Falk و همکاران - 2000 - مقاومت به هوازدگی چند سازه حاوی پلی اتیلن و پلی پروپیلن با درصدهای مختلف آرد چوب را مورد بررسی قرار دادن.د نتایج بررسی آنها نشان داد که مقاومت به هوازدگی چند سازه حاوی پلی اتیلن بیشتر از کامپوزیتهای حاوی پلیپروپیلن میباشد و هم چنین نمونههای حاوی میزان بیشتری از آرد چوب، هوازدگی سریعتری را دارا میباشند Butylina و همکاران - - 2012 با بررسی مقاومت به هوازدگی کامپوزیت های حاوی جاذب UV به این نتیجه رسیدند که با افزایش زمان ماندگاری در برابر اشعهی UV به علت استفاده از جاذب UV تغییر رنگ چندسازهها نسبت به زمانی که جاذب UV استفاده نمیشود کمتر میباشد.
همان طور که بیان شد علاوه بر عوامل طبیعی، مقاومت به هوازدگی چند سازهی چوب- پلاستیک متأثر از نوع پلیمر مورد استفاده، مقدار آرد چوب، وجود یا عدم وجود آنتی اکسیدان، و جاذب UV در چند سازه میباشد. از سویی دیگر به خاطر بار آلودگی زیست محیطی و هزینه کمتر، استفاده از پلاستیک ضایعاتی در ساخت مواد مرکب چوب- پلاستیک از دههی 1990 مورد توجه قرار گرفته است - Youngquist و همکاران، 1994؛ Selkea و Wichman، 2004؛ Kazemi Najafi و همکاران، 2006؛ چهارمحالی و همکاران، . - 1386 طی فرآوری مذاب، پلیمرهای گرمانرم اندکی تخریب میشوند.
اگر آنتیاکسیدان در پلیمر بکر وجود داشته باشد، ماده را در برابر اکسایش حفظ میکند، اما پس از بازیافت مقداری از میزان آنتیاکسیدان کاسته شده و از بین میرود که به دما و مدت زمان پخت بستگی دارد - Klyosov، . - 1389 در مورد تأثیر پلاستیکهای ضایعاتی بر خواص مکانیکی و فیزیکی، جذب آب و واکشیدگی ضخامت، مقاومت خمشی، تحقیقات متعددی انجام شده است Selka - æ همکاران، 1998؛ Aurrekoetxea و همکاران، 2001؛ Prachayawarakorm و Yaembunying، 2004؛ Kazemi Najafi æ همکاران، . - 2009 اما در مورد مقاومت به هوازدگی چندسازه چوب- پلاستیک ساخته شده از پلاستیک ضایعاتی مشاهده نشده است.
به نظر میرسد با توجه به تغییرات ایجاد شده در خواص پلاستیک در طی فرایند بازیافت مقاومت به هوازدگی چندسازه چوب- پلاستیکهای ساخته شده ازپلاستیک بازیافتی با چند سازهی ساخته شده از پلاستیک بکر متفاوت باشد. نظر به این که تاکنون تأثیر نوع پلاستیک - بازیافتی یا خام - بر مقاومت به هوازدگی چندسازه چوب- پلاستیک گزارشی مشاهده نشده است؛ در این تحقیق سعی میشود به این موضوع پرداخته شود.
