در حال بارگذاری

بررسی تاثیر هندسه پودر چوب بر خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت های چوب پلاستیک

مطالعه حاضر بر روی تأثیر شکل و اندازه  پودر چوب Fagus orientalis بر خواص فیزیکی و مکانیکی کامپوزیت های چوب پلاستیک مبتنی بر HDPE (WPC) متمرکز شده است. متغیرها شامل دو اندازه مش (20 و 60)، و همچنین پنج محتوای مختلف از براده های زمین (0، 25، 50، 75، و 100٪) مخلوط با خاک اره بود. کلا 10 درمان محتوای HDPT در تمامی فرمولاسیون ها 40 درصد بود. پانل ها قالب گیری فشرده شدند و آزمایش های فیزیکی و مکانیکی مطابق با مشخصات استاندارد ASTM D2240 انجام شد. نتایج نشان داد که اندازه مش تنها می تواند به طور قابل توجهی بر سختی در کامپوزیت های چوب پلاستیک مورد مطالعه تأثیر بگذارد. از سوی دیگر، افزایش نسبت براده‌های زمینی که دارای نسبت ابعادی بالاتر (l/d) هستند، هم استحکام خمشی و هم سختی را افزایش می‌دهد. با این حال، این اثر افزایشی برای تراشه های زمین بیش از 50٪ مشاهده نشد. همچنین نتیجه گیری شد که در حالی که افزودن براده های زمین تا 50 درصد می تواند خواص مکانیکی را بهبود بخشد، نسبت های بالاتر برخی از خواص، به ویژه مقاومت ضربه را کاهش می دهد. نتیجه گیری شد که پانل ساخته شده از 50٪ آرد چوب همراه با 50٪ براده های آسیاب شده، خواص کلی مناسبی را برای اکثر کاربردها نشان می دهد.

چوب یک ماده طبیعی ارتوتروپیک است که به طور مکرر توسط فرآیندهای مهندسی برای ایجاد سفتی یا خواص مکانیکی همگن اصلاح می شود زیرا گونه های کمی یکنواختی شعاعی و محوری را در ساختار خود ارائه می دهند (Ayrilmis et al. 2007, Akhtari et al. 2012, Papadopoulos 2012, Taghiyari . al. 2012). با این حال، تخته های کامپوزیت مزایای یک ساختار همگن و استفاده از مواد خام بدون محدودیت در شکل و اندازه را ارائه می دهند (Eshaghi et al. 2013). اکثر پانل های کامپوزیت چوبی معمولی در حال حاضر با استفاده از رزین مبتنی بر فرمالدئید به عنوان چسب تولید می شوند. مطالعات زیادی بر روی یافتن روش‌هایی برای محدود کردن انتشار فرمالدئید و بهبود خواص کامپوزیت‌های چوب معمولی تمرکز دارد (Stockel et al. 2012, Valenzuela et al. 2012). کامپوزیت های چوب پلاستیک (WPCs) بهترین همگنی و همچنین مقاومت بالاتر در برابر عوامل زوال بیولوژیکی، آب و رطوبت را ارائه می دهند و بنابراین، در صورت رفع محدودیت های ساختاری خاص، می توانند جایگزین چوب جامد در سازه های ساختمانی و کاربردهای صنعتی امروزی شوند. این مواد به دلیل تنوع در مواد اولیه و همچنین دوام طبیعی بهتر در مقایسه با چوب جامد دارای مزایای اقتصادی هستند (تجویدی و همکاران 2008). آنها همچنین به دلیل عدم وجود فرمالدئید در فرمولاسیون آنها از نظر محیطی ترجیح بیشتری دارند. استفاده از الیاف طبیعی در کامپوزیت ها می تواند خواص مکانیکی را بهبود بخشد و در عین حال هزینه ها و وزن را کاهش دهد (لی و همکاران 2001). پرکننده های مشتق شده از ضایعات چوب در سال های اخیر به طور فزاینده ای در WPC ها مورد استفاده قرار گرفته اند. آنها دارای چندین مزیت نسبت به همتایان معدنی خود هستند مانند چگالی کمتر و هزینه حجمی کمتر. آنها همچنین کمتر ساینده تجهیزات پردازش هستند و از یک منبع تجدید پذیر مشتق شده اند. شکل، اندازه، و گونه ها اگرچه کاملاً متغیر هستند و بنابراین ویژگی های متفاوتی را ارائه می دهند. آنها ممکن است به شکل ذرات، دسته های الیاف یا حتی الیاف منفرد باشند. یکی از پرکاربردترین پرکننده های مشتق شده از چوب، آرد چوب است. آرد چوب به صورت تجاری از منابع فراصنعتی مانند تراشه های رنده و خاک اره تولید می شود. خاک اره به طور کلی به عنوان آرد چوب در WPC ها استفاده می شود و به سختی آن می افزاید، اما تاثیر قابل توجهی بر استحکام آن نمی گذارد. در حالی که سایر ذرات دارای نسبت ابعادی بالاتر (l/d) به عنوان عناصر تقویت کننده استفاده می شوند که تقریباً تمام خواص مکانیکی را افزایش می دهند. در طول خاصی از ذرات، تنش از ماتریس به ذرات منتقل می شود. در واقع، برهمکنش سطحی بین پلیمر و الیاف چوب با کاهش طول الیاف چوب بهبود می‌یابد که منجر به افزایش مدول گسیختگی و چقرمگی می‌شود (گالاگر و مک‌دونالد 2013). فرآیند انتقال تنش در صورتی کامل می شود که پیوند خوبی بین ذرات و ماتریس وجود داشته باشد. بنابراین عوامل جفت کننده برای اطمینان از تشکیل پیوند مناسب بین ذرات و ماتریس ضروری هستند. عوامل جفت کننده ممکن است از نظر فیزیکی یا شیمیایی پیوندها را بهبود بخشند (Myers et al. 1991). گزارش شده است که چقرمگی با افزودن MAPE (پلی اتیلن انیدرید مالئیک) نیز افزایش می یابد (گالاگر و مک دونالد 2013).

دو ویژگی اصلی  پودر چوب که تاکنون مورد بررسی قرار گرفته است، گونه و اندازه مش است. برگر و استارک اثرات گونه ها را بر خواص ترموپلاستیک های تقویت شده با آرد چوب بررسی کردند (برگر و استارک 1997). همچنین مشخص شد که اندازه مش به طور قابل توجهی بر خواص پلی پروپیلن پر شده با آرد چوب اسمی 20 و 40 مش تأثیر می گذارد (Myers et al. 1991). تغییرات بر اساس اندازه ذرات در مطالعه‌ای بر روی چهار اندازه  پودر چوب نخل روغنی که به عنوان پرکننده در غلظت‌های مختلف پلی پروپیلن استفاده می‌شد، گزارش شد (Zaini et al. 1996). با این حال، دو مقاله اخیر روندهای متناقضی را برای داده های خمشی و کششی گزارش می کنند. استارک و برگر همچنین تأثیر اندازه ذرات را بر خواص کامپوزیت های پلی پروپیلن تقویت شده با آرد چوب مطالعه کردند (استارک و برگر 2003). مدول کششی و خمشی هر دو به طور مثبت تحت تأثیر طول الیاف قرار گرفتند (لی و همکاران 2001). با این حال، مدول گسیختگی (MOR) با کاهش اندازه الیاف چوب افزایش می‌یابد. اگرچه مدول الاستیسیته افزایش یافت (گالاگر و مک دونالد 2013). کامپوزیت های چوب پلاستیک عمدتاً با استفاده از یک اکسترودر در یک فرآیند ترکیبی یا با استفاده از یک اکسترودر و یک قالب تزریق در خط در یک فرآیند دو مرحله ای تولید می شوند. با این حال کامپوزیت های چوب پلاستیکی تخت فشرده دارای مزیت در دسترس بودن پرس های داغ در تاسیسات تولید کامپوزیت چوب معمولی و توانایی کنترل آسان تراکم پانل هستند. تعدادی از مطالعات بر روی این نوع کامپوزیت های چوب پلاستیک انجام شده است (چهارمحالی و همکاران 2005، 2007، 2008، 2010) اما مطالعه کمی یا هیچ مطالعه ای روی مخلوط خاک اره و تراشه ها به عنوان دو منبع مهم  پودر چوب انجام نشده است. نسبت های مختلف در WPC های پرس تخت. تأثیر اندازه ذرات و هندسه به عنوان تابعی از نسبت خاک اره به تراشیدن، تمرکز اصلی مطالعه حاضر است.
 

تاریخ انتشار: 1403/04/16


شکیبا باشید...

پر فروش ترین محصولات پوشال آیدین

خاک ارهپوشال پودر چوب