چندسازه چوب پلاستیک

1-2-کلیات چندسازه چوب پلاستیک … 5

1-2-1- چندسازه چوب پلاستیک …. 5

1-2-2-پلاستیک­ها 8

1-2-3-پلی­اتیلن.. 9

1-2-4-پلی­اتیلن با دانسیته‏کم.. 10

1-2-5-پلی­اتیلن با دانسیته متوسط… 11

1-2-6-پلی­اتیلن با دانسیته بالا. 11

1-2-7-پلی­پروپیلن.. 12

1-2-8-تقویت­کننده­ها و سازگارکننده­ها 13

1-2-9-روشهای فراورش پلاستیک­ها 15

1-2-10-روش پرس…. 17

1-2-11-اهمیت وکاربرد‏‏های چندسازه چوب پلاستیک …. 18

1-2-12-اهداف تهیه چندسازه چوب پلاستیک …. 20

1-2-13-انواع اصلاح چوب… 20

1-2-14-اصلاح شیمیایی.. 21

1-2-15-حالتهای قرار‏‏‏گرفتن مونومر در سلول.. 22

1-2-16-تاریخچه فرآیند استیلاسیون.. 27

1-2-17-استیلاسیون.. 27

1-2-18-دیگر مواد استیله کننده 28

1-2-19-خواص چندسازه اصلاح شده 35

1-2-21-پوسیدگی قهوه­ای.. 37

1-2-22-پوسیدگی رشته­ای یا سفید. 39

1-2-23-پوسیدگی نرم. 41

1-2-24-عوامل و عناصر مورد نیاز قارچ‏‏‏ها 41

1-2-25-اثرات پوسیدگی و روشهای بررسی آن.. 42

1-2-26-دوام طبیعی چندسازه ها 43

منابع

چندسازه چوب پلاستیک

چندسازه چوب پلاستیک

به طورکلی اصطلاح WPC به دو گروه متفاوت از چندسازه­ها اطلاق می­شود. در گروه اول مونومر در داخل چوب با روش­های متداول اشباع چوب تزریق شده و پلی­مریزاسیون مونومر با استفاده از روش­های مختلف به انجام می­رسد. ماده حاصل دارای ظاهری مثل چوب، دانسیته و ثبات ابعادی بیشتر بوده و خواص مکانیکی آن از چوب بهتر است.

در گروه دوم اختلاط مذاب پلیمرهای گرمانرم و الیاف طبیعی ار جمله چوب در یک سیستم اختلاط انجام می­شود. ماده­ی حاصل بیشتر شبیه پلاستیک بوده ودرگروه پلاستیک­های تقویت­شده قرارمی­گیرد (تجویدی،1384).

کامپوزیت­هایی که در آنها فاز زمینه با ماتریس توسط الیاف گوناگون تقویت شده باشند، مهمترین دسته از این محصولات را تشکیل می­دهند. و به کامپوزیت­های لیفی[1] معروفند. چنانچه بجای الیاف از پودر (معمولا معدنی) استفاده شود، این مواد را کامپوزیت­های ذره­ای یا پودری[2] می­نامند.

گاهی ماتریس الیاف را فاز پیوسته[3] و فاز تقویت­کننده را فاز ناپیوسته[4] گویند. ممکن است هر دو فاز الیاف و پودر با هم در ماتریس وجود داشته باشند. بهبود خواص ماتریس در کامپوزیت­های لیفی معمولاً خیلی بیشتر از کامپوزیت­های ذره­ای صورت می­گیرد (طبری، 1382).

درهنگام تولید چندسازه چوب پلاستیک مشکلاتی نظیر عدم سازگاری بین پرکننده آبدوست و ماده زمینه(پلاستیک) آب­گریز و دشواری توزیع یکنواخت این پرکننده­ها در پلاستیک به وجود می­آید، که جهت برطرف کردن این مشکلات از سازگار­کننده­های مختلفی استفاده می­شود. در حال حاضر در بیشتر تحقیقات از مالئیک انیدرید پیوند شده با پلی­پروپیلن و پلی­اتیلن (MAPP و MAPE) به عنوان ماده سازگار­کننده در ساخت WPC استفاده می­گردد. این سازگار­کننده­ها نیز دارای درجه بندی­های مختلفی هستند که ویژگی­های متفاوتی دارند و می­توانند ویژگی­های نهایی چندسازه چوب پلاستیک تولید شده را تحت تأثیر قرار دهند (پورحمزه، 1385).

در حال حاضر در ساخت WPC عمدتاً از آرد چوب و دیگر مواد لیگنوسلولزی به عنوان پرکننده استفاده می­شود. گونه­های چوبی مورد استفاده بسته به فراوانی و قابلیت دسترسی به آنها متفاوت می­باشد. علاوه بر گونه­های جنگلی مورد استفاده، ضایعات مواد لیگنوسلولزی از جمله ضایعات گیاهان نیز مورد استفاده قرار می­گیرند (صفارزاده، 1389).

با توجه به کاربردهای چندسازه چوب پلاستیک (صنايع مختلف به خصوص ساختماني و طراحي سازه­­ها جهت كاربردهاي بيروني از جمله ديوار كوب­ها، سطوح خارجي ايوان­ها، كف پوش­ها) و مستعد بودن الياف طبيعي ليگنوسلولزي مورد ­استفاده در چندسازه چوب پلاستیک به جذب آب و هجوم عوامل مخرب نظير قارچ­ها و تاثير زياد پوسيدگي قارچي بر خواص فيزيكي و مكانيكي، بررسي دوام اين محصولات در برابر عوامل مخرب بيولوژيكي اهميت ويژه اي يافته است (موریس و کوپر[5]، 1998). تاكنون اصلاحات زيادي در روش ساخت اين محصولات انجام شده ولي با اين وجود تحقيقات انجام شده روي مقاومت به پوسيدگي اين فرآورده­ها حاكي از آن است كه اين مواد كاملاً در برابر تخريب و پوسيدگي مصون نمي­باشند (کاظمی و جلیلوند، 1385).

[1] Fiber Composite

[2] Particular Composite

[3] Continius Phase

5 Discontinius Phase

6 Morris&  Cooper

اهمیت وکاربرد‏‏های چندسازه چوب­ پلاستیک

باتوجه به دلایل زیر تولید و استفاده نیاز مواد چندسازه از جمله چندسازه­ های لیگنوسلولزی در کشورهای در حال توسعه، همانند کشور ما از اهمیت ویژه­ای برخوردار است.

1. انتخاب مواد اولیه و روش تولید مناسب صرفه­جویی قابل توجهی را در انرژی مصرفی سبب می­شود.
2. بطورکلی تولید چندسازه‏‏ها به خصوص از الیاف طبیعی از امکانات زیربنایی، تکنولوژی، دانش فنی پیشرفته و سرمایه گذاری بالا ندارد.
3. روش­های مورد استفاده در ساخت کامپوزیت­ها بسیار متنوع است و این نوع تنوع باعث می­شود که بتوان تکنولوژی مربوط را با شرایط و موقعیت حاکم بر هرکشوری انطباق داده و از امکانات موجود حداکثر استفاده را نمود.
4. وجود سابقه تاریخی مصرف چندسازه‏‏­ها مانندچوب، کاه­گل، ساختمان­های بامبویی، بتون مسلح وقطعات سیمانی تقویت شده با آزبست در کشور‏‏های در حال رشد از دیگر دلایل توجیه چندسازه­ها می­باشد.
5. در بسیاری موارد تولید کامپوزیت‏‏ها با وسایل ساده و در محل مصرف امکان­پذیر است و در نتیجه مساله حمل کامپوزیت ساخته­شده از کارخانه به محل مصرف و هزینه مربوط حذف می شود (گرجانی، 1383).

ازطرفی با توجه به ویژگی‏‏های چند سازه چوب­پلاستیک این موارد کاربرد‏‏های مختلفی پیدا کرده اند. و استفاده از آنها به سرعت رو به افزایش است.

تجارب محصولات چندسازه چوب پلاستیک از سال 1998 رشد 25 درصدی داشته است. تقاضا برای تولید این فرآورده­ها  در آمریکای شمالی و اروپا از 50000 تن در سال 1995 به 70000 تن در سال 2002 رسیده است. بیشترین تجارت این فرآورده­ها در بخشهای مختلف صنعت پلاستیک صورت گرفته بطوریکه هیچ یک از محصولات ساختمانی چنینی تقاضایی را نداشته است (ایباخ و کلمنس[1]، 2006).

این مواد می­توانند در محوطه­های داخلی و بیرونی مورد استفاده قرارگیرند. بطوریکه بازارهای اصلی این مواد شامل خودروسازی، مبلمان‏‏شهری و ساختمان‏‏سازی می‏‏باشد (پورحمزه، 1385).

کاربرد عمده محصولات چندسازه چوب پلاستیک عبارتنداز :

صنایع حمل و نقل:

بدنه واگن­های قطار، قسمت‏‏های مختلف بدنه خودرو سبک و سنگین، قطعات موتور، محور انتقال نیرو، قایق‏‏های تفریحی و ورزشی و…

صنایع الکتریکی و الکترونیکی:

وسایل الکتریکی،ورق مدارها،کلیدها و کنتورها

صنایع شیمیایی:

لوله‏‏های انتقال مواد شیمیایی و بخار، مخازن تحت فشار، تانکهای ذخیره مواد شیمیایی و ستون های تقطیر

وسائل ورزشی و خانگی :

راکت، تخته اسکیت، روکش صندلی، کابینت­های آشپزخانه، قفسه بندی، مبلمان اداری و خانگی

صنایع ساختمان سازی:

مخازن آب، روکش­ها، لوله، درب، پنجره، نماهای خارجی و ورق های سقفی، نرده و کف پوش، الوار و تخته وسقف های پیش ساخته(حمیدی نیا، 1383).

اهداف تهیه چندسازه چوب پلاستیک

1- کاهش قیمت محصول از طریق مخلوط کردن یک ماده با قیمت کم(چوب) و یک ماده پلی­مری نسبتاً گرانتر.

2- تولید یک چندسازه با خواص جدیدی مانند سبک بودن، برتری خواص سایشی، مقاوم در برابر عوامل محیطی و در نهایت تولید سازه ای با شرایط و خواص بهتر از هریک از مواد تشکیل دهنده.

3- استفاده از محصولات بدست آمده از بازیافت و پسماند دیگر مواد.

دوام طبیعی چندسازه های چوب پلاستیک

با توجه به کاربردهای چندسازه چوب پلاستیک (صنايع مختلف به خصوص صنایع ساختماني و طراحي سازه­­ها جهت كاربردهاي بيروني از جمله ديواركوب­ها، سطوح خارجي، ايوان­ها، كف‏پوش‏ها)، و مستعد بودن الياف طبيعي ليگنوسلولزي مورد­استفاده در چندسازه­ها به هجوم عوامل مخرب نظير قارچ­ها و تاثير زياد پوسيدگي قارچي بر خواص فيزيكي و مكانيكي، بررسي دوام اين محصولات در برابر عوامل مخرب بيولوژيكي اهميت ويژه‏اي يافته است.

تاكنون اصلاحات زيادي درروش ساخت اين محصولات انجام شده ولي با اين وجود تحقيقات انجام شده روي مقاومت به پوسيدگي اين فرآورده­ها حاكي از آن است كه اين مواد كاملاً در برابر تخريب و پوسيدگي مصون نمي باشند (کاظمی و جلیلوند، 1386).

ازجمله عواملي كه شرايط را براي رشد قارچ در چند­سازه فراهم مي‏كند، جذب رطوبت مي­باشد كه اين عامل خود به درصد الياف، اندازه الياف و روش توليد چند­سازه بستگي دارد. با افزايش درصد الياف و اندازه الياف ميزان جذب آب افزايش واحتمال پوسيدگي نيز افزايش مي يابد.

ازآن­جائیکه چوب در فرآورده چندسازه چوب­پلاستیک مستعد پوسیدگی می­باشد. بنابراین حفاظت چوب در مواردی که فرآورده چندسازه در محیط­های بیرونی مورد استفاده قرارمی­گیرد و ریسک پوسیدگی بالاست، ضروری است. و این یکی از مهمترین راه­کارهای بیان شده برای جلوگیری از پوسیدگی قارچی است، چراکه در این­صورت منبع غذایی مناسبی برای عوامل مخرب نیست (راول[1]، 2006).

از مواد مختلفی جهت حفاظت چوب در فرآورده چندسازه چوب پلاستیک استفاده شده است. چون برخي از مواد حفاظتي متعارف مانند  CCAبا محيط زيست سازگار نيستند و حتي اثرات سمي دارند،  به همين دليل نياز مبرم به كشف روش­هاي حفاظتي جديد با سميت كمتر و زيست سازگارتر براي تیمار و بهبود ويژگي­هاي چوب احساس مي­شود.

به طور کلی روشهایی که برای بررسی دوام طبیعی چوب مورد استفاده قرار می‏گیرند عبارتند­از:

1- روش آزمایشگاهی که مشتمل بر 4 روش می باشد. روش Scanning Test ، روش Thershold Test (آزمایش تعیین درجه حساسیت)، روش  kolleschale و روش Soli block Test.

2- روش­های میدانی که به دو صورت Soil contact exposure  (آزمایش در حالت تماس با خاک) و Above Ground Exposure  (آزمایش در حالت بدون تماس با خاک و یا بالاتر از سطح زمین) می­باشند. به­دلیل دستیابی سریعتر به نتایج درست و علمی­تر بودن روش کار در آزمایشگاه روش­های آزمایشگاهی برتر از روش­های صحرایی می­باشند.

در روش  Soil block Test پس از آماده سازی نمونه­ها و تهیه محیط کشت ، قارچ مورد نظر تکثیر یافته و سپس قارچ خاص شده و در مجاورت نمونه­های مورد نظر در شیشه­های در پوش دار  به مدت 12 هفته در انکوباتور در دمای 25 درجه سانتیگراد و 75% رطوبت نسبی قرار می‏گیرند. پس از این مدت نمونه­ها از انکوباتور خارج شده و به منظور تعیین دوام نمونه­ها درصد کاهش جرم آنها محاسبه می­گردد(قربانی، 1386).

اصلاح شیمیایی منافذ دیواره سلولی را تا اندازه‏ای کوچک می‏کند که عوامل غیرآنزیمی نتوانند وارد دیواره سلولی شوند. قارچ­ها دارای یکسری آنزیم‏ها هستند که می‏توانند که گروه‏های استیل را بشکنند ولی نمی‏توانند چوب اصلاح شده را تخریب کنند.

دراثر استیله کردن مقاومت به پوسیدگی در برابر قارچ بهبود بخشیده شده است وحتی آستانه مصونیت نیز به دست می­آید. در WPG برابر با 20% مقاومت به پوسیدگی قارچ عامل پوسیدگی قهوه ای، سفید و نرم به دست آمده است و انیدرید‏های خطی بخصوص انیدرید استیک مقاومت به پوسیدگی را بهبود بخشیده است.

سوزنی‏برگان در برابر قارچهای مولد پوسیدگی قهوه‏ای اثر زیادتری دارند و برای تخریب با این قارچها مستعد‏تر هستند و پهن‏برگان در برابر قارچ عامل پوسیدگی سفید زودتر تخریب شده و بیشتر مستعد تخریب به وسیله این نوع قارچ هستند. قارچ عامل پوسیدگی سفید لیگنین پهن برگان را به سوزنی برگان ترجیح می دهد. سیرینجیل در پهن برگان بیشتر است و مورد علاقه قارچ عامل پوسیدگی سفید می باشد.

درفرآیند اصلاح سوزنی‏برگان با WPG‏های کمتر می‏توان به آستانه مصونیت دربرابر پوسیدگی سفید رسید، اما در برابر پوسیدگی قهوه ای نیاز به WPG های بالاتر است و در مورد پهن برگان عکس این قضیه مصداق دارد.

چندسازه چوب پلاستیک

جهت مشاهده نمونه های دیگر از فصل دوم مهندسی کشاورزی کلیک کنید.

نمونه ای از منابع لاتین چندسازه چوب پلاستیک

• Agarval , B. and Baroutman .1980. Analysis and performance of fiber composite. John Wiley and sons 53:55-60.
• Alfredsen, G. and M. Westin .2009. Durability of Modified Wood – Laboratory vs Field Performance. European Conference on Wood Modification, Norwegian Forest and Landscape Institute 33:45-50.
• ASTM .1990. ASTM D 1413. Standard Method of Testing Wood Preservatives by Laboratory Soil-Block Culture. West Conshohockon.
• Chang, H. T.and S.T.Chang .2002. Moisture excluding efficiency and dimensional stability of wood improved by acylation.” Bioresource Technology 85: 201-204.
• Defoirdt, Nele, Soetkin Gardin, Jan Van den Bulcke and Joris Van Acker .2009. Moisture dynamics of  WPC and the impact on fungal testing. Laboratory of Wood Technology 63:62-66.
• Devi, R. R. and T. K. Maji .2011. Chemical modification of simul wood with styrene acrylonitrile copolymer and organically modified nano clay. Wood Sci Technology33:45-50.
• G.Hunt, Christopher, Rishawn Brandon, Rebecca E. Ibach and Charles R. Frihart .2007. What does bonding to modified wood tell us about adhesion,Cost Action E34 Workshop in Slovenia on Bonding of modified wood, Forest product labratory.
•  Ghasemi,I. and m.Farsi .2010. Interfacial behaviour of wood plastic composite:effect of chemical treatment of fiberes,. Iranian polymers journal 10: 811-818.
• Hamzeh, Y., Ashori, A., Hojati Marvast, E., Rashedi, K., and Mohammad Olfat, A. .2011. A comparative study on the effects of Coriolus versicolor on properties of HDPE/wood flour/paper sludge composites. Composites 7: 56-60
• Hashemy, S. kh., M. Modirzareh, V. Safdary and B. Kord .2011. Decay resistance .Hardness,Water absorbtion and thickness swelling of bagas-fiber plastic composite. bioresource 6: 3289-3299.
• Hill, C. A. S. 2006. Wood modification : chemical, thermal and other processes. School of Agricultural and Forest Sciences, University of Wales, Bangor, John Wiley & Sons Inc.
• Iannace, s., a. Ali, . 2001. Effect of processing conditions on dimentionals of sisal fiber in thermoplastic biodegradable composite.” applied polymer science 79: 1084-1091.
• Ibach, R. E. and C. M. Clemons .2002. Biological resistance of polyethylene composites made with modified fiber and flour. Oregon State University, Corvallis, Oregon, 97331,USA, Wood Science and Engineering Department.

…

…