بررسی خصوصیات مکانیکی چوب پلاست ساخته شده با پودر آلومینیوم، نرمه ام دی اف و پلی پروپیلن
پژوهش: آرش چاوشی
بخش دوم
(این پژوهش در 2 بخش ارائه میگردد و ترتیب خواندن اهمیت دارد)
نتایج و بحث چوب پلاست
3-1 اندازه گیری مدول الاستیسیته خمشی (MOE) و مقاومت خمشی (MOR) چوب پلاست ها
در نمونه های چوب پلاست با توجه به شکل شماره (2) مشخص است که با افزایش درصد وزنی نرمه امدیاف (MDF DUST)، مدول الاستیسیته خمشی(MOE) و مقاومت خمشی (MOR) کاهش پیدا میکنند. که بیشترین و کمترین مقاومتها به ترتیب در سطوح 40 و 60 درصدی نرمههای امدیاف حاصل میگردد.
شکل (2): تاثیر سطوح مختلف نرمه امدیاف در مدول الاستیسیته خمشی(MOE) و مقاومت خمشی (MOR) نمونه های چوب پلاست
در نمونههای چوب پلاست چوب پلاست پودر آلومینیوم-نرمه امدیاف-پلیپروپیلن تغییر مقاومتها بسیار مشهود بود، بدین صورت در نمونه های چوب پلاست با افزایش درصد وزنی پودر آلومینیوم از 5% به 10% و 15%، کاهش مدول الاستیسیته خمشی (MOE) کاملاً مشهود بود (شکل 3). بیشترین و کمترین مدول الاستیسیته خمشی(MOE) به ترتیب مربوط به تیمار شماره 1 و شماره 12 میباشد که برابر با mpa 2343.83 و mpa 871.93 است (شکل 3). در نمونه های چوب پلاست همچنین تغییرات مقاومت خمشی (MOR) را میتوان در شکل شماره (3) مشاهده کرد. که بیشترین مقاومت خمشی (MOR) را میتوان در تیمار شاهد سطح 40 درصد نرمه امدیاف و کمترین این مقاومت را در ترکیب 15 درصد وزنی پودر آلومینیوم همراه با سطح 60 درصد نرمه امدیاف مشاهده نمود. بطور کلی مدول الاستیسیته خمشی(MOE) و مقاومت خمشی (MOR) در سطوح وزنی 40 درصدی نرمه امدیاف بیشترین مقاومتها بدست آمد. که به ترتیب در سطوح 0، 5، 10 و 15 درصد وزنی پودر آلومینیوم حاصل گردید.
شکل (3): مدول الاستیسیته خمشی(MOE) و مقاومت خمشی (MOR) تیمارهای مختلف چوب پلاست
در نمونه های چوب پلاست بطور کلی با افزایش مقدار استفاده از پودر آلومینیوم مقاومتها کاهش پیدا کردند که این کاهش مقاومت هم در مورد مدول الاستیسیته خمشی(MOE) و هم در مورد مقاومت خمشی (MOR) صدق میکند. به عنوان مثال کاهش مقاومت خمشی (MOR) در نمونههای چوب پلاست با 15 درصد وزنی پودر آلومینیوم تقریباً معادل نصف این مقاومت در نمونههای چوب پلاست بدون استفاده از پورد آلومینیوم میباشد (شکل 4).
شکل (4): مدول الاستیسیته خمشی(MOE) و مقاومت خمشی (MOR) در سطوح مختلف پودر آلومینیوم
3-2 اندازهگیری مدول الاستیسیته کششی (Young’s modulus) چوب پلاست
در نمونه های چوب پلاست با افزایش مقدار پودر آلومینیوم از 5 به 10 و 15 درصد وزنی مدول الاستیسیته کششی نمونههای چوب پلاست کاهش پیدا کردند. این نتایج در شکل شماره (5) قابل مشاهده میباشد. که کمترین مقدار مقاومت به سطح 15 درصدی پودر آلومینیوم مربوط میباشد. در نمونه های چوب پلاست همچنین افزایش درصد وزنی نرمههای امدیاف در نمونههای چوب پلاست سبب کاهش مقدار مدول الاستیسیته کششی شد، که کمترین مقدار مقاومتها در سطح 60 درصد وزنی حاصل گردید (شکل 6).
شکل (5): کاهش مدول الاستیسیته کششی با افزایش سطح پودر آلومینیوم شکل (6): میانگین مدول الاستیسیته کششی در سطوح نرمه امدیاف
در شکل شماره (7) میتوان مدول الاستیسیته کششی را در تیمارهای مختلف چوب پلاست پودر آلومینیوم-نرمه امدیاف-پلیپروپیلن مشاهده کرد. با توجه به شکل، کمترین مقدار مدول الاستیسیته کششی در ترکیب 15 درصدی پودر آلومینیوم همراه با سطح 60 درصد وزنی نرمه امدیاف حاصل گردید (mpa 1364.5). همچنین بیشترین مقدار مدول الاستیسیته کششی در چوب پلاست چوب پلاست شاهد (0% پودر آلومینیوم) سطح 40% نرمههای امدیاف بدست آمد (mpa 3343.6).
شکل (7): مدول الاستیسیته کششی تیمارهای مختلف چوب پلاست پودر آلومینیوم-نرمه امدیاف-پلیپروپیلن
3-3 مقاومت به اتصال پیچ عمود بر سطح (Screw withdrawal strength) چوب پلاست
در نمونه های چوب پلاست با توجه به شکل شماره (8) کاملاً مشهود است که با افزایش میزان نرمه امدیاف از 40% به 50% و 60%، مقدار مقاومت به اتصال پیچ عمود بر سطح (Screw withdrawal strength) به طور معنیداری کاهش پیدا کرده است. كه دليل آن، كاهش چسبندگي بين الياف در نتيجه كاهش استفاده از ماده ترموپلاستیک (PP) ميباشد.
شکل (8): مقایسه مقاومت به اتصال پیچ در سه سطح نرمه امدیاف
نتایج حاصل از نمونههای چوب پلاست چوب پلاست پودر آلومینیوم-نرمه امدیاف-پلیپروپیلن نشان داد که در میان تیمارهای مختلف تفاوت معنیداری به لحاظ مقاومتی وجود دارد. که در این بین بیشترین مقاومت مربوط به نمونههای شاهد در هر یک از سطوح وزنی نرمه امدیاف (40%، 50% و 60%) میباشد. در مجموع بیشترین مقاومت از ترکیب 40 درصد وزنی نرمه امدیاف بدون استفاده از پودر آلومینیوم حاصل گردید (شکل 9 ). این بدان معنی است که در چوب پلاست پودر آلومینیوم-نرمه امدیاف-پلیپروپیلن، استفاده از پودر آلومینیوم تاثیر منفی میگذارد و باعث کاهش مقاومتهای مورد نظر میشود(شکل 10).
شکل (9): مقاومتهای اتصال به پیچ حاصل از تیمارهای مختلف از چوب پلاست چوب پلاست پودر آلومینیوم-نرمه امدیاف-پلیپروپیلن
شکل (10): تاثیر سطوح مختلف پودر آلومینیوم بر مقاومت به اتصال پیچ
3-3 مقاومت به اتصال میخ عمود بر سطح (withdrawal strength of Nails) در نمونه های چوب پلاست
در چوب پلاست پودر آلومینیوم-نرمه ام دی اف-پلی پروپیلن مقاومت به اتصال میخ نیز هماننده مقاومت به اتصال پیچ با افزایش درصد وزنی پودر آلومینیوم کاهش پیدا کرد (شکل 11). بیشترین مقاومت مربوط به تیمار شماره 1 (نمونه شاهد سطح 40% نرمه امدیاف) و کمترین مقاومت مربوط به تیمار شماره 12 (ترکیب سطح 60% نرمه امدیاف همراه با 15% پودر آلومینیوم) میباشد (شکل 12).
شکل (11): کاهش مقاومت اتصال به میخ با افزایش درصد پودر آلومینیوم شکل (12): مقاومت اتصال به میخ تیمارهای مختلف
- نتیجه گیری:
- با افزایش درصد وزنی نرمههای امدیاف و پودر آلومینیوم در چوب پلاست پودر آلومینیوم -نرمه امدیاف-پلیپروپیلن، مدول الاستیسیته خمشی (MOE)، مقاومت خمشی (MOR) و مقاومت به اتصال پیچ و میخ کاهش پیدا کرد. این کاهش مقاومت را میتوان به تضعیف اتصال میان مواد لیگنوسلولزی و ماده ترموپلاستیک به دلیل استفاده از پودر آلومینیوم و کاهش مقدار ماده ترموپلاستیک مرتبط کرد.
- در نمونه های چوب پلاست با افزایش درصد وزنی نرمه امدیاف و پودر آلومینیوم مقدار مدول الاستیسیته کششی نمونههای چوب پلاست کاهش پیدا کرد.
- در نمونه های چوب پلاست با افزایش مقدار الیاف (نرمه امدیاف)، مقاومت اتصالات پیچ و میخ کاهش پیدا کردند. این کاهش مقاومت مستقیماً به کاهش چسبندگی بین الیاف و ترموپلاستیک مصرفی مربوط میباشد. که با نتایج بدست آمده توسط چهارمحالی و همکاران (2008) مطابقت دارد [8].
- در نمونه های چوب پلاست بیشترین مقدار مقاومتها به ترتیب در نمونههای شاهد (0% پودر آلومینیوم) سطوح 40، 50 و 60 درصدی نرمههای امدیاف حاصل گردید.
- در نمونه های چوب پلاست بیشترین و کمترین مدول الاستیسیته کششی به ترتیب در سطح 40 درصدی نرمههای امدیاف و سطح 60 درصدی نرمه امدیاف همراه با سطح 15 درصدی پودر آلومینیوم حاصل گردید.
منابع:
- Anatole A.Klyosov, 2007.”wood-plastic composite”, book. Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey.
- Gungor, Mechanical properties of iron powder filled high density polyethylene composites, Materials and Design 28 (2007) 1027–1030
- Sanadi, A. R., Caulfield, D. F., Rowell, R.M. 1994. Reinforcing polypropylene with natural fiber. Plastic Engineering. Vol. 1. No. 4. PP: 27-28
- British Standard. Wood-plastics Composites (WPC) – Part 1: Test Methods for Characterization of WPC Materials and Products; 2007.
- H. Kang, K. H. Yoon, Y. B. Park, D.Y. Lee, S.S. Jeong. Properties of polypropylene composites containing aluminum/multi-walled carbon nanotubes. Composites: Part A 41 (2010) 919–926
- I.K., Abd-El-Messieh. S.L., Mansour. S.H., Electrical, mechanical and thermal properties of polyvinyl chloride composites filled with aluminum powder, Materials and Design 32 (2011) 62–68
- Hetzer M., De Kee D,. Wood/polymer/nanoclay composites, environmentally friendly sustainable technology: A review. chemical engineering research and design 8 6 ( 2 0 0 8 ) 1083–1093
- M., Tajvidi, Kazemi Najafi. M. S., Mechanical Properties of Wood Plastic Composite Panels Made From Waste Fiberboard and Particleboard, POLYMER COMPOSITES, 2008.
- M, Dust hoseini. K, Khademi. H, Hamsi. S.A.H, Faezipur. M,. 2008, Investigation of mechanical properties of MDF wastes-HDPE composite. Agriculture science. 13. 737-750. (In Persian)
- Madhoushi, H. Nadalizadeh, M. P. Ansell, Withdrawal strength of fasteners in rice straw fibre-thermoplastic composites under dry and wet conditions, Polymer Testing 28 (2009) 301–306
- R. G. use of wood fibers as a filler in polyethylene studies on mechanical properties. Plastics rubber processing and applications. 1998, Vol 11. No 4.
- A. A, karimi. A, N, tajvidi. M. 2009. Investigation of mechanical properties of particle board dust-PP composite. Wood and paper science of IRAN. 24. 58-68. (In Persian)
- J. E. Stark. N. M. 2004. Consideration in recycling of wood plastic composite.
- Bledzki AK, Reihmane S, Gassan J., 1998. Thermoplastics reinforced with wood fillers: a literature review. Polym Plast Technol Eng; 37(4): 451–68.
- Espert, A., Vilaplana, F. and Karlsson S., 2004. Comparison of water absorption in natural cellulosic fibers from wood and one-year crops in polypropylene composites and its influence on their mechanical properties. Composites: Part A. 35 (2004): 1267–1276.
بدون دیدگاه