همکشیدگی طولی چوب پلاست
همکشیدگی طولی چوب پلاست از مهمترین خواص چوب پلاست است که در هنگام تولید و همچنین نصب، اهمیت فراوانی دارد. اصولاً دو نوع متفاوت تغییر ابعاد ناشی از حرارت در پلاستیک‌ها و صفحات مرکب ساخته شده از پلاستیک وجود دارد، یکی همکشیدگی (که از این به بعد ما آن را همکشیدگی می‌نامیم) و دیگری انقباظ-انبساط می‌باشد. همکشیدگی هم فرایند غیر قابل برگشت و هم نتیجه فرایند می‌باشد. انبساط-انقباظ فرایند برگشت پذیر می‌باشد .
در این فصل من همکشیدگی، ماهیت آن، اندازه و نمود آن و معانی آن منجمله شکست سکو را شرح خواهم داد و گارانتی ادعا میکند به خاطر همکشیدگی بیش از حد سکو‌ها، شکست در این متن به معنی در هم ریختگی فیزیکی نمی‌باشد اما دور ریز مصالح توسط مشتری می‌باشد. من همچنین اقدامات پیشگیرانه‌ای که به کم کردن همکشیدگی در این موارد کمک میکند را شرح خواهم داد. از لحاظ معنا این همکشیدگی، همکشیدگی بعد از تولید می‌باشد.
اصل همکشیدگی
در رابطه با همکشیدگی طولی چوب پلاست، اجازه بدهید پلی‌اتیلن را در نظر بگیریم. مولکول آن متشکل است ده‌ها و صدها هزار گروه متیلی که نمی‌توانند همانند زنجیره‌های بلند پلی‌مری تحت کشش قرار گرفته که ممکن است بعنوان ساختار اولیه نامیده شود باقی بمانند می‌باشد. این ممکن است از نظر انرژی نامطلوب باشد، در واقع به منظور کاهش انرژی آن و افزایش انتروپی سامانه، یعنی بدست آوردن مطلوب‌ترین حالت، در یک مطابقت کامل با قانون دوم ترمودینامیک، مولکول‌های پلی‌ایتیلن حداکثر ترکیب بندی اقتصادی را بدست می‌آورند. اغلب این حالت بعنوان ساختار تصادفی شناخته می‌شود(شکل9.1) اما در واقع اینطور نیست.
این ترکیب بندی تا حد ممکن عکس‌العمل‌های داخلی را در بر می‌گیرد و قاعدتاً آن به صورت تصادفی خنک شده یا به داخل شکلی شبیه به لوبیا تزریق می‌شود این ممکن است ساختار ثانویه نام گذاری شود.
در حالت جامد و حالت گرما‌ذوب ساکن بوده و یا به آرامی حرکت می‌کنند و مولکول پلی‌اتیلن شکل لوبیایی ماند را حفظ می‌کنند بعلاوه در حالت جامد، HDPE یک پلی‌مر نیمه کریستالی می‌باشد یعنی هم دارای نقاط آمورف (بی‌شکل) و هم نقاط کریستالی کنار هم قرارگرفته می‌باشد (شکل 9.2).
معمول یک ساختار پلی‌مر بی‌شکل، در واقع زنجیره‌های پلی‌مری عکس‌العمل‌های بیشتر با یکدیگر داشته و موجب تشکیل ساختار لوبیا شکل می‌شوند، بجای اینکه محکم به یکدیگر بچسبد.
البته در حالت گرما ذوب کریستال‌ها(بلور‌ها) ذوب شده می‌باشند. هر چند هرچقدر جریان گرما ذوبی بیشتر باشد همان قدر موجب هم ترازی مولکول‌های پلی ایتیلن در جهت جریان می‌شود و در نتیجه موجب می‌شود آنها بشکل متلوب در جهت جریان شکل بگیرند. این همانند جهت گیری گرده بینه در یک رودخانه می‌باشد. جهت گیری اغلب تصادفی می‌باشد در یک رودخانه تند و باریک، گرده‌بینه‌ها در جهت طول رودخانه قرار می گیرند، به محض اینکه رودخانه از جریان می‌افتد، نظیر رودخانه‌ی پهناور، گرده‌بینه‌ها کم کم بطور خود به خود بصورت نامنظم درکنار هم قرار می‌گیرند.
شکل 9.2 شکل معمول HDPE جامد، هم نقاط آمرف و هم نقاط کریستالی دیده می‌شود.
این همان چیزی است که وقتی مولکول‌های پلی‌اتیلن از طریق قالب در انتهای فرایند تزریق بیرون می‌آید اتفاق می‌افتد آنها در جهت جریان شکل گرفته و درجه نظم یافته‌گی آنها به شدت به سرعت تغییر شکل وابسته است. هر چقدر که سرعت تزریق بالا باشد به همان اندازه تغییر شکل بیشتر است مخصوصاً وقتی که پلاستیک از طریق قالب بیرون می‌آید.
در رابطه با همکشیدگی طولی چوب پلاست، بعد از قالب مدتی طول می‌کشد تا مولکول‌های پلی‌مر دوباره تقویت شده و کریستالی شوند. اما تولیدکنندگان اغلب این فرصت را ایجاد نمی‌کنند. اگر دما ونیز سیالیت پلی‌مر برای چندین ساعت ویا چندین روز ثابت نگه داشته شود این زمان برای برگشتن پلی‌مر به حالت تصادفی تثبت شده ترمودینامیکی و نیز جهت‌گیری کریستالی، کافی می‌باشد این در عوض ممکن است بعد از خنک کردن و جامد سازی منجر به شکل دارای ثبات‌ابعادی پلی‌ایتلن می‌شود. البته گرما‌دهی‌های بعدی به شکل باعث انقباظ آن بخاطر افزایش نوسانات به علت افزایش حرارت و فرکانس مولکول‌های پلی‌مر و خنک‌کردن متعاقب، ممکن است باعث انقباظ برگشت ناپذیر شکل که نتیجه کاهش نوسانات مولکول‌های پلی‌مر می‌باشد، می‌شود. این انقباظ-انبساط ممکن است همواره تکرار شود، ما آنها را در فصل 10 مورد برسی قرار خواهیم داد.
هرچند در واقع پروفیل بیرون آمده از قالب، تحت فشار اغلب با استفاده از حوضچه آب خنک می‌شد. مولکول‌های پلی‌مر شکل گرفته در راستای جریان، در یک حالت نامطلوب ترمودینامیکی یخ زده و تا زمانی که دما دوباره افزایش نیابد نمی‌توانند حرکت قابل توجه داشته باشند. در یک چنین حالت یخ زده، صفحات مرکب لمبه‌ای اغلب در انبار قرار داده شده و سرانجام به استفاده کننده نهایی یا مشتر فروخته می‌شود.
همین که یک چنین صفحات یخ زده بر روی سکو نصب می‌شوند و به محض اینکه آفتاب بر آنها بتابد آنها گرم شده و ملکول‌های پلی‌مر شروع به حرکت یکنواخت و آرام می‌کنند، تا زمانی که آنها بشکل تثیب شده مطلوب ترمودینامیکی لوبیا شکل تبدیل می‌شوند و صفحات در مقایسه با حالت یخ زده کوچکتر می‌شوند.
در حقیقت ما در اینجا دو فاکتور یکی فاکتور جنبش ودیگر فاکتور ترمودینامیک. ترمودینامیک یک نیروی محرک برای مولکول‌های پلاستیک به منظور دوباره جهت دادن خودشان به یک شکلبندی مولکولی مناسب از نظر انرژیتیکی را فراهم میکند، بطورکلی وابسته به دما نیست. هرچند فاکتور جنبش، که سرعتی را که با آن مولکول‌های زنجیره پلی‌مر شکلبندی‌شان را برای رسیدن به بهترین حالت تغییر می‌دهند را مشخص میکند، در واقع تا حد زیادی از نظر نمایی به دما وابسته است. مولکول‌های یخ زده از این نظر مولکول‌هایی هستند که خیلی آرام حرکت می‌کنند برای آنها سال‌ها طول می‌کشد تا به یک ترکیب‌بندی کوچک شده از نظر انرژی برسند. تحت تاثیر دمای آفتاب مستقیم، آن ممکن است فقط چندین هفته ویا چندین روز طول بکشد برای یک چنین فرایند‌های ضریب دما در حدود 2 برای هر10، یعنی در سرعتی که شکلبندی تغییر می‌یابد با هر 10 افزایش دما این سرعت 2 برابر می‌شود. بنابراین در دامنه دمایی 130-60 ، مولکول‌های برابر ، یعنی 128 برابر تندتر حرکت می‌کنند.
میزان همکشیدگی
در رابطه با همکشیدگی طولی چوب پلاست، همکشیدگی کلی بیانگر جابجایی مختصر مولکول‌های پلی‌مر از حالت اولیه، گرم، افزایش طول یافته، میانگین طول صفحه تازه بیرون آمده از قالب به شکل نهایی، چین خرده لوبیا شکل. برای HDPE این هم کشیدگی کلی، منجر به 3% کاهش طول بسته به میانگین وزن مولکولی HDPE ، درجه کریستالیته ان، شکل قالب، سرعت جریان و غیره می‌شود. بطورکلی همکشیدکی پلیمرهای نیمه کریستالی بین 1 تا4 درصد در مقایسه با مقدار 0.3-0.7 درصد پلیمرهای بی شکل می‌باشد.
در رابطه با همکشیدگی طولی چوب پلاست، شکل گیری مناطق کریستالی باعث چیدمان بهتر زنجیره مولکولی پلی‌مر و در نتیجه افزایش همکشیدگی می‌شود. هرچند بیشتر همکشیدگی‌ها قبل از اینکه صفحات درصد بعد از بیرون آمدن از قالب خنک شوند، اتفاق می‌افتد. برای صفحات مرکب توپر، بخاطر وزن آنها خنک کردن زمان زیادی، تا حد 2 روز طول می‌کشد که در طی این مدت زمان عملاً همکشیدگی اغلب 99% یا بیشتر همکشیدگی کلی اتفاق می‌افتد. برای صفحات تو خالی بیش از 15% همکشیدگی کلی هنوز باقی مانده و تا زمانی که دما تا حد معینی بالا نرود مثلاً بر روی یک سکو در زیر تابش مستقیم آفتاب قرار نگیرد، اتفاق نمی‌افتد. همکشیدگی بعد از تولید باقی مانده برای صفحات توخالی 0.3-0.5 درصد یعنی تقریباً به 1 ، برای صفحات 20 فوتی می رسد.
از انجایی که صفحات معملاً بطور مساوی از دو طرف همکشیده می‌شوند این عمل منجر به ایجاد شکاف 1 اینچی بین انتهای صفحات می‌شوند (اشکال 9.3 و 9.4).
معمولاً چندین هفته طول می‌کشد که این شکاف ایجاد شود اما در جنوب یا تحت تاثیر موج‌های گرم در هرجایی از ایالات متحده، یک چنین شکافی ممکن است بعد از چندین هفته یا حتی چندین روز شکل گیرد. شکل 9.5 یک شکاف کوچک در حدود8/3 اینچی را نشان می‌دهد. اشکال 9.8 و نیز 9.38چندین نمونه از همکشیدگی بر روی سکو‌های واقعی را نشان می‌دهد
کوچک در حدود8/3 اینچی را نشان می‌دهد. اشکال 9.8 و نیز 9.38چندین نمونه از همکشیدگی بر روی سکو‌های واقعی را نشان می‌دهد.
یک شکاف همکشیدگی 1 اینچی
تاثیر دانسیته بر روی همکشیدگی چوب پلاست WPC
مطالعه همکشدگی صفحات GeoDeck ، قیدهای نرده‌ای و غیره براین دلالت داشت که هرچقدر وزن مخصوص بیشتر باشد همکشیدگی بیشتر است
یک شکاف همکشیدگی 8/3 اینچی
یک مثال از این رفتار در جدول 9.1 داده شده است که اطلاعات بدست آمده از قید های نرده ای مرکب GeoDeckرا نشان می‌دهد. قیدهای نرده‌ای توسط پرس تزریقی صنعتی با استفاده از قالب‌های سوراخ‌دار یا بون سوراخ، دانه‌های تر یا خشک و با سرعت تزریق متفاوت تولید شدند، با تغییر این شرایط قیدهای نرده‌ای با وزن‌مخصوص متفاوت بدست آمد.
بدون دیدگاه