خواص الیاف چوبی در چوب پلاست
تركيب شيميايی چوب های مصرفی در ساخت چوب پلاست
خواص الیاف چوبی در چوب پلاست سه تركيب اصلي گياهان سلولز، لينگين، و هميسلولز ميباشند. سلولز و هميسلولز پلي‌ساكاريدند. سلولز يك ساختار بسيار منظم، پلي‌مربلوري ساخته شده از هزاران واحد گلوكزي ميباشد كه با پيوند كوالانسي به‌صورت سر به دم با هم پيوند يافته اند.
همي سلولز از زنجيرهاي منشعب بسيار كوتاه شامل قندهاي حلقوي پنج و شش كربنه تشكيل شده است. اين زنجيرها نقش پركننده‌هاي نرم بي شكل را ايفا مي كنند كه نواحي سلولزي را مي‌پوشاند. همي سلولزها يك اصطلاح كلي براي تعداد زيادي از ساختار هتروپلي ساكاريدي با منشاء گياهي ميباشد كه همراه با سلولز جدارهاي سلولي گياه را تشكيل ميدهند.
لیگنین یک رزین بیشکل جامد شده فنل پروپانپایه میباشد که فضاهای بین الیاف پلیساکاریدی را پر میکند. لیگنین نه تنها بتون نیست بلکه یک ساختار شیمیایی بسیار مهندسی شدهای نیز میباشد.
اصطلاح ليگنوسلولزي كه اغلب براي توصيف گياهان به‌كار مي‌رود، به‌طور دقيق تركيبات اصلي گياهان را توصيف نمي‌كند. ترکیب دیگر علاوه بر سلولز و ليگنين، از سه تركيب اصلي كه در بالا شرح داده شدند، هميسلولز يا به‌طور دقيق‌تر هميسلولزها ميباشند. شكل جمع كه در اينجا به‌كار رفته است، به انواع مختلفي از هترو پليمرهای ساكاريدي اطلاق مي‌شود كه به اصطلاح به شبكه پلي ساكاريدي گياه معروف است. اين هميسلولزها به‌طور عمده ساختارهاي بي شكل سه بعدي را تشكيل ميدهند كه الياف سلولزي را احاطه مي‌كنند. هميسلولزها شامل زايلان‌ها، آرابينوزايلان‌ها، گلوكورونوزايلان‌ها، گلوكومانان‌ها، گالاكتومانان‌ها، زايلوگلوكان‌ها، و … ميباشند.
ليگنوسلولز ظاهراً به‌عنوان يك اصطلاح منحصر به فرد عنوان شده است، زيرا مجموعه‌اي از تركيبات ساختاري را عنوان مي‌كند كه به سلول‌هاي گياهي در گياهان چوبي استحكام مي‌بخشد.
ليگنين ماده‌اي بسيارپلي‌مري، داراي اتصال عرضي و ساختار آروماتيكي بزرگ است. لينگين به‌طور عمده مسئول مقاومت و دوام چوب ميباشد.
در حقيقت ليگنين سبب می شود درخت حالت ايستادگي خود را حفظ كند. علاوه بر اين، ليگنين به شدت دسترس پذيري چوب را براي ميكروب‌هاي تجزيه كننده سلولز كاهش مي‌دهد. ليگنين به‌عنوان ماده‌اي تعريف مي‌شود كه هنگام هيدروليز شدن گياه با اسيدهاي قوي آزاد مي‌شود. لينگين ماده پلي‌مري بزرگي ميباشد كه به داخل شبكه چوبي نفوذ مي‌كند. هنگامي كه چوب برش داده مي‌شود در آن بخشهايي از يك مولكول لیگنین نيز برش مي‌خورد. اين مورد براي هميسلولز و با بعضي استثناها – براي سلولز كه برخلاف هميسلولز و ليگنين داراي يك ساختار منظم ميباشد نيز صادق است.
به‌طور كلي گياهان و نيز چوب داراي يك سوم تا نصف سلولز، يك سوم يا كمتر ليگنين و يك سوم يا كمتر هميسلولز از نظر وزني ميباشند. براي مثال چوب داراي %45-40 سلولز و %35-25 هميسلولز ميباشد.
در بعضي از داده‌ها، صنوبر داراي %2/18 ليگنين، افرا %5/22 و نوئل %6/27 ليگنين ميباشند، اگرچه به دقت اين اعداد مي‌توان شك كرد. علاوه بر اين، اين مقادير بسته به سن درخت تغيير مي‌كند. ليگنين طي عمليات كاغذسازي به مقدار زيادي حذف مي‌شود، طوري‌كه پساب داراي مقادير اندكي ليگنين، اغلب بين 1 و %5 ميباشد.
چوب در دماهاي پايين يا در نقطه ذوب پلي‌اتيلن در C° 130-110 آب از دست مي‌دهد. اين عمل با كاهش درجه پلي‌مريزاسيون هر سه تركيب اصلي گياه همراه است كه با رطوبت تشديد مي‌شود. ليگنين در دماي C°150 شروع به تخريب حرارتي مي‌كند و هميسلولز نيز در دماي C°160 تخريب مي‌شود. همه اين فرآيندها مواد فرار آزاد مي كنند، كه به نوبه خود تخلخل راافزايش داده و دانسيته محصول چندسازه حاصل را كاهش مي‌دهد مگر اين‌كه از اكسترودرهاي داراي تهويه استفاده شود.
اثرات مضر ليگنين در چوب پلاست
ليگنين يك ماده حساس به نور است و گمان بر اين است كه تخريب آن زیر نور UV سبب رنگ باختگي چوب و چوب پلاست مي‌شود. زیر نور UV ليگنين از رنگ قهوه‌اي به رنگ خاكستري مي‌گرايد.
ليگنين به طور كلي محصول را ضعيف مي‌كند، چون طي فرآيند ساخت به آساني مي‌سوزد و CO2آزاد مي‌كند كه دانسيته محصول را كاهش داده و رنگ باختگي محصول را در معرض هواي بيرون تسريع مي‌كند.
اثرات مضر همي سلولز، انفجار بخار در چوب پلاست
همانند ليگنين، همي سلولزها نيز به آساني طي فرآيند ساخت مي‌سوزند، به‌طور عمده VOC (تركيبات آلي فرار) آزاد مي‌كنند، كه سبب مي‌شود دانسيته محصول چوب پلاست كاهش يابد. اما اين مورد تنها مشكل همي سلولز تحت فشار و دماي بالا نيست. طي فراوري مذاب در اكسترودر تحت فشار بالا، رطوبت ذرات چوب حتي در دماي بالا جوش نمي‌آيد . براي مثال در فشار2kg/cm70 در اكسترودر، آب تنها در دماي ºC286 مي‌جوشد. در فشار 2Kg/cm140 آب در C°336 به جوش مي‌آيد. به عبارت ديگر، در دماي معمول اكستروژن در فشار بالا، آب مايع است و بخار نمي‌شود، اما هنگامي‌كه مواد از ناحيه‌اي بگذرد كه فشار به سرعت افت كند، آب ناگهاني و تخريب گرانه به جوش مي‌آيد و بخار توليد مي‌كند.
اين اثر ناگهاني كاهش فشار و به جوش آمدن آب در تمام ذرات خيس چوب سبب انفجار بخار مي‌شود. در نتيجه، تعدادي از پيوندهاي ليگنين- هميسلولز تشديد مي‌شود. اجزاي هميسلولز در آب محبوس شده در شبكه حل مي‌شود و فوراً تجزيه شده و با بقاياي استيلدار شده خود اسيداستيك توليد مي كنند. در دماي بالا در اكسترودر، حتي مقادير بسيار اندكي از اسيد استيك بسيار فعال بوده و سبب خوردگي تجهيزات مي‌شود.
ناحيه‌اي كه فشار بالا به‌طور ناگهاني افت مي‌كند بين برآمدگي (شيار ماردون) و فضاي باز (گودي شيار) نشان داده شده است. اين ماردون طراحي شده است تا مواد را ذوب و فشرده كند، سپس هنگام تخليه گازها فشار را تا حد زير اتمسفر كاهش دهد. كاهش فشار روي طرف گودي شيار ماردون اتفاق مي‌افتد و پرداخت كروم روي ماردون به دليل خوردگي اين ناحيه از بين مي‌رود. اين ناحيه به خاطر انفجار بخار و توليد اسيد استيك از هميسلولز خورده شده است.
بدون دیدگاه