الیاف طبیعی و پلاستیک در چوب پلاست

الیاف طبیعی و پلاستیک در چوب پلاست


تکنیک های پیش تیمار الیاف طبیعی و پلاستیک در آمیزه های چوب پلاست

1-  اندود کردن

2-  گراسکو پلیمریزاسیون یا پیوند زدن 

( اصلاح الیاف طبیعی و پلیمر از طریق” کو پلیمر” شدن پیوندی )

  • روشهای اندود کردن

1-1     ترکیب کردن  componding در آمیزه های چوب پلاست

که روشی است بسیار ارزان وساده ودر تحقیقات داخل کشور نیز عمدتا از این روش استفاده می شود

در این روش جفت کننده در دمای زیاد با الیاف طبیعی وپلاستیک در یک اکسترودر ترکیب  می شوند

1-2     مخلوط کردن  blending  در آمیزه های چوب پلاست

در این روش یک عامل جفت کننده روی سطح الیاف طبیعی یا پلیمر ویا هر دو در یک آسیاب غلتکی وهمزن مغناطیسی در دمای زیاد ودمای کم پخت می شود .

1-3     خیساندن   sending در آمیزه های چوب پلاست

در این روش الیاف طبیعی به صورت ورقه با جفت کننده اشباع شده ، و ورقه های اشباع شده قالب گیری می شود

1-4     مه پاشی کردن sprayin  در آمیزه های چوب پلاست

در این روش جفت کننده به صورت مه پاشی بر روی الیاف طبیعی اسپری می شود.

  • روشهای پیوند زنی

این روشها شامل موارد زیر می باشند:

1-        زانتات دار کردن

در روش زانتات دار کردن الیاف طبیعی در بخار کربوکسی سولفید زانتات دار شده و الیاف زانتات دار شده با مونومر هائی مثل استایرن مخلوط شده و تشکیل کو پلیمر های پیوندی می دهد.

2-        مالئیک دار کردن

از ترکیبات مالئیک در حضور یک آغازگر یا رادیکال ساز که نوعا پراکسید های آلی هستند برای اصلاح زمینه پلیمری استفاده می شود واین زمینه پلیمری اصلاح شده خود به عنوان عامل جفت کننده مورد استفاده قرار می گیرند .

3-        استیک دار کردن

4-        پیوند زنی با متا کریلات

5- تابش :در این تکنیک مونومرها با استفاده از منابع تابشی مثل بتا وگاما به اجزای الیاف طبیعی پیوند می شوند. (مثل پیوند زدن مونومر های  pv  استایرن به چوب با استفاده از پرتو گامای 60)

رادیکال ساز ها یا آغاز گرها:

رادیکال ساز ها یا آغاز گرها پر اکسید هائی هستند که توانائی ساخت رادیکال را دارند.

در عمل مالئیک دار کردن حتما باید ابتدا زمینه پلاستیکی را رادیکالی کنیم که برای این منظور از پراکسید های آلی استفاده می کنیم.

میزان مصرف جفت کننده ها درحد 1% تا 3% وزن کل کامپوزیت چوب پلاست است و مصرف بیشتر باعث کاهش مقاومتهای مکانیکی می شود که از دلائل آن به تشکیل فر آورده های جانبی – افزایش غلظت جفت کننده های غیر واکنشی –  وتداخل با واکنش جفت شدن می توان اشاره کرد.

روان سازها:

گروه دیگری از مواد افزودنی در تولید آمیزه های چوب پلاست روان ساز ها هستند که سبب بهبود جریان مذاب ودر نتیجه کاهش چسبندگی بین دیواره  و مارپیچ اکسترودر وکاهش اصطکاک بین پلیمر وتجهیزات فر آیند می شوند. ا ز جمله این ترکیبات می توان به آمید ها ، استر ها ، اسید های چرب ، موم ها واستئارات های فلزی   اشاره نمود.

روان سازها از مهمترین دسته افزودنی ها هستند که در کلیه دسته های کامپوزیت های چوب پلاست استفاده می کردند.

روان سازها به دو دسته داخلی وخارجی تقسیم می گردند. روان ساز داخلی که عمدتا درکامپوزیتهای بر پایه PVC به کار می روند سبب کاهش اصطکاک داخلی بین ذرات پلیمر و فیلر گشته، جریان را تسهیل می کند این نوع روان ساز باید سازگاری مناسبی با آمیزه داشته باشد و درآن حل شود. این دسته شامل انواع الکل های چرب، استرها، واکس اتیلن وینیل استات و … می باشند.

روان ساز خارجی که در اغلب آمیزه های چوب پلاست مورد استفاده قرار می گیرند ، در ناحیه سطحی بین بدنه داخلی اکسترودر و آمیزه داخل آن قرار گرفته و سبب کاهش اصطکاک بین سطحی و جریان بهتر می گردد. روان ساز خارجی با پلیمر سازگاری مناسبی نداشته ودر آن نامحلول است .این امر سبب می شود در هنگام فرایند به نواحی سطحی مهاجرت کند .این دسته شامل انواع واکسهای پلی اتیلن ،اکسید پلی اتیلن ،استئارات های فلزی ،استرها ،اسیدهای چرب وآمیدها می باشند .

روان سازهایی نیز وجوددارند که هم روان ساز داخلی وهم روان ساز خارجی هستند .به طور کلی استفاده از روان سازها دارای مزایای زیر است:

. بهبود در پراکنش و پخش فیلر

. کاهش پارگی لبه ها و پدیده شکست مذاب

. افزایش دبی خروجی(حتی تا 40درصد وبیشتر)

. کاهش فشار پشت دای

.  کاهش گشتاور دستگاه و دمای فرایند

. بهبود کنترل ویسکوزیته

. بهبود جدایی از دای

. کاهش زمان اختلاط و مصرف انرژی

. بهبود سطح ظاهری محصول

میزان مصرف روان ساز در آمیزه های پلاستیک عموما کمتر از یک درصد است . اما در کامپوزیت های چوب – پلاستیک نیاز به درصد بالاتر روان کننده است. علاوه بر روان سازهای معمول ، برخی شرکت های تولید کننده مواد افزودنی، روان سازهایی خاص چوب پلاست ساخته و عرضه نموده اند .

به عنوان مثال شرکت  struktol روان ساز  TPW را طراحی نموده که خاص  چوب پلاست هاست. قیمت این روان ساز حدود ton/$3600 است که نسبت به روان ساز های معمولی استئاراتی که حدود ton/$1600 قیمت دارند ، خیلی بالاتر است.

مزیت عمده این نوع روان ساز و دیگر روان سازهایی که خاص چوب پلاست ها ساخته می شوند دبی بالاتر، کاهش ویسکوزیته مذاب، امکان افزایش درصد پودر چوب و گاهی اوقات افزایش خواص مکانیکی وافزایش طول عمر قطعه می باشد.

اگر چه قیمت این دسته از روان سازها بالاتر است و استفاده از ان سبب افزایش قیمت مواد اولیه مصرفی می شود ، ولی با افزایش دبی هزینه های ثابت را کاهش داده و در مجموع می تواند سبب کاهش هزینه های تمام شده گردد. به عنوان مثال اثر استفاده از درصدهای مختلف روان ساز شرکت struktol بر روی دبی و قیمت تمام شده مواد در کامپوزیت چوب پلاست  HDPE / WF با50درصد پودر چوب در جدول زیرآورده شده است. دراین جدول دیده می شود که افزایش دبی می تواند اثر افزایش قیمت مواد اولیه را جبران کرده وحتی سبب کاهش قیمت تمام شده نیز می گردد.

اثر استفاده از درصدهای مختلف روان سازبر روی دبی و قیمت تمام شده مواد در چوب پلاست  HDPE/WFبا50درصد پودر چوب

6% 4% 2% 0% درصد روان ساز
500 390 300 230 دبی خروجی   بر حسب   kg/h
667 652 638 630 قیمت مواد اولیه    ”      ton/$
106 124 148 176 هزینه های ثابت ton    ”     /$
773 776 786 806 قیمت کل        ”         ton/$
2319000 23280000 2358000 2418000 قیمت کل برای تولید سالانه 3000تن برحسب  ton/$

 

آنتی اکسیدان ها در چوب پلاست:

تخریب اکسایشی زمانی آغاز می شود که توسط عاملی مثل حرارت ،اشعه ماورای بنفش “UV”  و برش مکانیکی “shear” ویا ناخالصی فلزی  رادیکال های آزاد ایجاد شوند وظیفه آنتی اکسیدانها جلوگیری از تخریب اکسایشی در هنگام تولید و مصرف محصولات چوب پلاست  است .

آنتی اکسیدان ها را به دو دسته زیر می توان تقسیم کرد:

  • ترکیباتی که عمل جارو کردن رادیکالهای آزاد را انجام می دهند واکسایش را متوقف می کنند

مثل فنل ها

  • ترکیباتی که مواد واکنش پذیر را خنثی می کنند مثل تجزیه کننده ها وهیدرو پراکسیدها

کند سوز کننده ها در آمیزه های چوب پلاست:

این ترکیبات سوختن کامپوزیت را به تاخیر می اندازند وبر اساس مکانیزم به3 گروه تقسیم می شوند :

  • گروهی که از طریق آزاد سازی آب وجذب گرما جهت تبخیر آب موجب کندی اشتعال می شوند.

مثل آلومنیوم تری هیدرات ” ATH “

  • گروهی که یک لایه عایق بر روی محل اشتعال ایجاد می کنند و مانع از رسیدن اکسیژن می شوند.

مثل فسفات استرها

  • گروهی که از انجام واکنش های شیمیائی تقویت کننده شعله ، جلو گیری می کنند .

مثل ترکیبات آروماتیک حاوی برم

اصلاح کننده های ضربه در آمیزه های چوب پلاست:

یکی از شایع ترین مشکلات کامپوزیت های الیاف طبیعی / پلاستیک مقاومت کم انها به ضربه  می باشد که برای اصلاح این نقیصه در صنعت “چوب پلاست” نیز مثل صنایع پلاستیک از الاستومرها استفاده می شود و درکامپوزیت های ABS – MDA  واکریلات ها از ترکیبات اصلاح کننده ضربه استفاده شده و می شود.

پایدار کننده های حرارتی در آمیزه های چوب پلاست:

معمولا از فلزاتی همچون” سرب ، کادمیم ، قلع ، باریم روی ، کلسیم روی  و منیزیم روی ” برای به تاخیر انداختن تخریب حرارتی استفاده می شود . البته سرب وکادمیم به دلیل محدودیت های زیست محیطی و سمی بودن شان تقریبا منسوخ شده اند امروزه بیشتر از ترکیبات مخلوط باریم ، کلسیم ومنیزیم روی بیشتر استفاده می شود.

 پایدار کننده های نوری “UV” در آمیزه های چوب پلاست:

کامپوزیت ها در برابر تابش امواج ماورائ بنفش دچار ترکهای سطحی،  تغیر رنگ و کاهش خواص مقاومتی می شوند لذا برای جلوگیری از تاثیرات مخرب تابش اشعه uv از ترکیبات پایدار کننده نوری استفاده می شود تا از تخریب نوری ماتریس پلیمری والیاف طبیعی جلو گیری کند .

بنزو فنال ها ، آمین ها و بنزو تری آدون ها از جمله ترکیبات مهم این گروه مواد افزودنی هستند.

رنگی کننده ها در چوب پلاست:

برای تولید محصول با رنگ دلخواه از مواد رنگی کننده های متداول در صنعت پلاستیک  (رنگ و رنگدانه) استفاده می شود.

تفاوت رنگها با رنگدانه ها در این است که رنگها در پلاستیک حل می شوند ولی رنگدانه ها قابلیت حل شدن در پلاستیک را ندارند ودر اثر توزیع وپراکنش در محصول رنگ ایجاد می کنند.

عوامل فوم ساز در چوب پلاست:

پلی اتیلن و پلی پروپیلن استحکام مذاب پایینی دارند و تولید محصول فومی از آنها مشکل است وتولید فوم بیشتر در محصولات بر پایه  PVC و  PS انجام می شود.

  • فوم ساز هائی که در اثر حرارت تجزیه شده واز خود گاز متصاعد می کنند و این گاز در فرآیند تولید باعث ایجاد فرم اسفنجی در محصول می شود سدیم بیکربنات ، هیدرو کربن ها ، ایزو پنتال و سیکلو پنتان از این گروه ترکیبات به شمار می روند .
  • فوم سازهائی که در اثر واکنش شیمیائی گاز آزاد می کنند فنیل تترا زول ، آزو دی کربونیل ، تولوئن سولفوئید هیدرازید نیز جزو این گروه از ترکیبات به شمار می روند که از بین عوامل فوم ساز ترکیب آزو دی کر بونیل کاربرد وسیعتری دارد .
  • مزیت استفاده ازعوامل فوم ساز: استفاده از این ترکیبات درساخت محصول هم باعث افزایش مقاومت به ضربه می شود وهم دانسیته بالای محصول رادر حد  7 /0گرم بر سانتی متر مکعب  کاهش می دهد . (کامپوزیت با 50% الیاف طبیعی دارای دانسیته بالای 1گرم بر سانتی متر مکعب است ).
نوع (ماده افزودنی/ محصول) HDPE / WF  PE / WF   PVC/ WF
روان ساز ** ** **
جفت کننده * * *
پایدار کننده نوری * * *
پایدار کننده حرارتی —- —- **
آنتی میکروبیکال * * *
بهبود دهنده مقاومت به ضربه —- —- *
کمک فرایند —- —- **
رنگدانه ورنگ * * *
عامل فوم ساز —– —- *
کند سوز کننده * * *
نرم کننده —- —- *

      ** : الزاما باید استفاده شود               * : گاهی بر حسب مورد استفاده می شود

مباحث زیست محیطی در چوب پلاست:

“و جستاری پیرامون استفاده از باگاس و پلاستیک های ضایعاتی برای تولید چوب پلاست در کشور “

مقدمه:

اوج گیری بحرانهای زیست محیطی در چند دهه اخیر، بنیان منابع زیستی جهان را در معرض خطری جدی قرار داده است ، دراین اوضاع تمام دولتها به فراخور توان ، دانش وفن آوری خود در جهت مهار کردن خسارات وارده به محیط زیست ؛ برداشت بی رویه از منابع طبیعی وکاستن ازحجم آلودگی های تحمیلی به محیط زیست اقدام کرده اند . اگر تمایل بی انتهای انسان به توسعه وبرخورداری هرچه بیشترازمواهب ومنابع کره زمین در چهار چوبی منطقی مهار نشود بدون تردید موجب تهی شدن سریع زمین از این مواهب ومنابع حیاتی خواهد شد . یکی از چالش برانگیزترین مسائل در این عرصه ، زباله ها و مواد زاید است که می توان گفت محصول مصرف وتوسعه تکنولوژی درسطح جهان می باشند

پیشرفت و توسعه جوامع بشری از یک سو وگسترش صنایع از سوی دیگرباعث شده تا زمین از زباله مملو وانسان به ماشین تولید زباله تبدیل شود ؛ رواج فرهنگ مصرف گرایی و نیزروی آوردن بشرامروزی به تولید واستفاده از مواد مصنوعی تجزیه ناپذیر در طبیعت نیز برشدت موضوع می افزاید در این میان به دلیل محدود بودن منابع کره زمین، اندیشمندان به تفکر در مورد آینده این زیست کره وادار ساخته است . در سالهای اخیر پروژه های بزرگ صنعتی برای تفکیک ، بازیافت فرآوری جهت استفاده مجدد آن درفرآیند تولید احداث شده ویا در حال احداث می باشد که مهمترینشان عبارتند از : بازیافت کاغذهای ضایعاتی جهت تولید مقوا ، بازیافت مواد پلاستیکی ، بازیافت انواع لاستیکهای فرسوده ، جمع آوری وبازیافت خودروهای فرسوده ، بازیافت انواع پسمانده های صنعتی واستفاده از ضایعات مواد زراعی برای تولید محصول ، انرژی و دهها طرح وپروژه دیگر .

پروژه های موفق در استفاده از مواد کشاورزی در چوب پلاست

به عنوان یک نمونه ازپروژه های موفق دراستفاده ازمواد کشاورزی شرکت ایتالیایی ” Eco plan  ” را می توان نام برد که در کنار یک کارخانه روغن کشی زیتون تاسیس شده است واز پسمانده هسته های زیتون که سابقا توسط این کارخانه دور ریخته می شد و نیزاستفاده از پلاستیک های بازیافتی به نسبت 50 – 50 اقدام به تولید محصول کامپوزیت چوب پلاست  نموده و به این ترتیب با تاسیس یک کارخانه علاوه بر تولید ارزش افزوده واشتغالزایی ، دوماده مزاحم محیط زیست ودور ریختنی را به محصولی با کیفیت و پرکاربرد تبدیل می کند.

توجه همگاني به شرايط محيطي علاقه‌مندي مجددي را در كاربرد الياف طبيعي ايجاد كرده است. بازيافت و لحاظ شرايط محيطي براي معرفي كامپوزيتهاي جديد به بازار از اهميت روز افزوني برخوردار است. قوانين محيط زيستي و فشار مصرف كننده، باعث شده است كه توليد كنندگان مواد و قطعات، اثرات محصولات خود در محيط زيست را در تمام مراحل كار بسنجند. اين نكات باعث شده است در سالهاي اخير كارهاي زيادي در ساخت مواد كامپوزيتي بر پايه منابع تجديد پذير از جمله الياف طبيعي انجام بگيرد. اخيرا صنعت خودرو سازي به كاربرد كامپوزيتهاي الياف طبيعي به عنوان يك راه خدمت به محيط زيست و در عين حال رعايت مسايل اقتصادي، توجه جدي داشته است. كاربردهاي ديگر نيز در صنايع ساختمان در حال پيدايش هستند شرايط آب و هوايي، عمر و فرآورش نه تنها بر ساختار الياف، بلكه بر تركيبات شيميايي الياف اثر مي‌گذارد.

لذا قوانین و مقررات بسیاری درکشورهای مختلف جهان از سوی دولتها برای صیانت ، حفظ وکاهش تخریب منابع طبیعی تدوین شده واجرا می گردد موثرترین وعاقلانه ترین  تدبیر و راهکاراستفاده مجدد اززباله ها ومواد ضایعاتی یا همان بازیافت (Recycling  ) می باشد ؛ این کارموجب کاستن از حجم زباله های صنعتی وشهری می شود به علاوه اینکه ازوارد شدن فشار بیش از حد به منابع طبیعی برای تامین مواد اولیه  جلوگیری می شود . اطلاق واژه طلای کثیف به زباله دور از واقع نیست .  در این راستا دولتها ، سازمانها ونهادهای اقتصادی هر کدام به شکلی وارد این عرصه شده وپروژه هایی را تعریف واجرا نموده اند . در کشور ما نیز به دلیل وجود منابع عظیم باگاس مطالعه وتدوین پروژه هایی که با هدف استفاده از باگاس به عنوان مواد اولیه صنایع طراحی شده انجام گرفته ومی گیرد . یکی از این پروژه ها استفاده از ضایعات صنایع تولید شکر برای تولید محصول کامپوزیت چوب پلاست می باشد که با توجه به حجم روز افزون پلاستیکهای ضایعاتی و باگاس بلااستفاده ونیز فقردر میزان سرانه منابع جنگلی این مورد خاص در کشورمان ایران بسیار و بسیار جای پرداختن دارد.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید