واكشيدگی بيرونی چوب پلاست

واكشيدگی بيرونی چوب پلاست

واكشيدگي بيروني چوب پلاست از خواص مهم چوب پلاست است. واكشيدگي بيروني پلاستيك‌هاي پر شده چوب به طور معمول با درجه جريان (درجه‌ برشي) افزايش مي‌يابد، و با بارگذاري پر كننده كاهش مي‌يابد، و به خصوص به دماي ذوب بستگي دارد. يك پر كننده غير فيبر، به عنوان مثال كربنات كلسيم، همچنين از واكشيدگي پلي‌اتيلن جلوگيري مي‌كند، و در حالت از پلي‌اتيلن دانسيته متوسط، حداكثر توقف واكشيدگي در 30% كربنات كلسيم بود (an4/0 ذرات) [32].

در رابطه با واكشيدگي بيروني چوب پلاست، نتيجه‌اي مشابه با استفاده HDPE پر شد با پوسته‌هاي برنج در جدول (13-17) نشان داده شده است. افزايش واكشيدگي با درجه جريان براي HDPE خالص برش بالاتري را نشان داده شده كه در فشار الاستيك بالاتر براي آزاد شدن در خروجي قالب ناشي شود.

در نقطه مقابل، كاهش واكشيدگي با افزايش مقدار پر كننده با مقدار كمتر زنجيرهاي پليمري الاستيك در سيستم براي بازيابي و واكشيدگي در خروجي متناسب بود همچنان كه محتواي فيلر افزايش يافته بود واكشيدگي به مقدار نيوتني 13% نزديك مي‌شود. [21]

 

جدول 13-17- افزايش واكشيدگي با افزايش درجه جريان در اكستروژن HDPE خالص  و پر شده با پوسته برنج

افزايش واكشيدگي با افزايش درجه برش	مقدار پوسته برنج در HDPE
افزايش به وسيله 89-76%	(HDPE خالص)
كاهش تا 70-57%	10%
كاهش تا 27-17%	50%
كاهش تا 19-8%	60%

جدول 14-17- اثر اندازه ذرات پر كننده افراد فيبر چوب 40% HDPE 60% روي خصوصيات رئولوژي سيستم كامپوزيتي

لوگاريتم گرانروي Pa.s در درجه برش	شاخص قانون انرژي	اندازه فيبر افرا
32/4	53/0	40
28/4	53/0	60
29/4	53/0	80
28/4	54/0	100

در رابطه با واكشيدگي بيروني چوب پلاست، آرد چوب به عنوان فيلر حالت الاستيسيتي پلي‌اتيلن را كاهش مي‌دهد [33]. به بيان ديگر تنش‌هاي برش در سيستم پلي‌اتيلن به نسبت زيادي با آرد چوب كه بر تنش نرمال قالب شده بود، پر شد. اين مورد با استفاده از يك رئومتر چرخش صفحه موازي در زير شرايط برش ثابت نشان داده شده بود. الاستيك كم شده به عنوان افزايش از نسبت تنش با افزايش بار آرد چوب در درجه برش يكسان دلالت كرده بود.

سطح تقريباً نامعلوم از مواد مركب و رئولوژي پلاستيك

تأثير اندازه ذرات فيلر روي رئولوژي مواد مركب چوب پلاست

در رابطه با واكشيدگي بيروني چوب پلاست، مطالعه زيادي درباره تأثيرات ماده بازيابي از اندازه ذرات پر كننده چوب روي رئولوژي انتشار شده بود (يك تبادل نظر آگاهي). جدول‌هاي 14-17، 16-17 اين داده‌ها را نشان مي‌دهد. همان طور كه مي‌توان مشاهده كرد رفتار رئولوژي از نقاط ذوب داغ روي گونه‌هاي فيبر چوبي در اين حالت به خصوص وابستگي نيست. در نتيجه از 60% HDPE به 40% HDPE، گرانروي نقطه ذوب داغ از 6/2 تا 2/3 افزايش يافته بود، و مواد مركب به طور اساسي حساس‌تر نسبت به تغيير درجه برش مي‌شوند (شاخص قانون انرژي به طور قابل توجه كاهش مي‌يابد).

دوباره با افزايش محتواي چوب، گرانروي افزايش و شاخص قانون انرژي كاهش مي‌يابد. گرانروي از نقاط ذوب داغ حساسيت بيشتري نسبت به نوسان‌هاي درجه برش نشان مي‌دهد. بنابراين، نوسان فشار نقاط ذوب داغ ممكن است بالاتر باشد.

اساساً پروفيل خشن، پوست كوسه، و گسيختگي سطح (در بالا مشاهده شده)

جدول 15-17- تأثير گونه‌هاي اصلي پر كننده چوب (در همه حالت زمينه الك 40) در فيبر چوب 40%-HDPE 60% و فيبر چوب 60%- HDPE 40% روي خصوصيات رئولوژي سيستم كامپوزيتي

لوگاريتم گرانروي Pa.s در درجه برش	شاخص قانون انرژي	كامپوزيتي
39/4	48/0	HDPE 60%- افرا 40%
39/4	49/0	HDPE 60%- كاج 40%
90/4	35/0	HDPE 40%- افرا 60%
80/4	36/0	HDPE 40%- كاج 60%

جدول 16-17- تأثير درصدي از فيبر افرا (حالت‌ها همه در زمينه الك 40) در HDPE روي خصوصيات رئولوژي از سيستم كامپوزيتي

لوگاريتم گرانروي Pa.s در درجه برش	شاخص قانون انرژي	كامپوزيت
15/4	51/0	HDPE 70%- فيبر 30%
39/4	49/0	HDPE 60%- فيبر 40%
65/4	40%	HDPE 50%- فيبر 50%
90/4	35/0	HDPE 40%- فيبر 60%
95/4	33/0	HDPE 30%- فيبر 70%

 

تأثير عوامل اتصال، نرم كننده، و به اضافه فرايند پليمر

در رابطه با واكشيدگي بيروني چوب پلاست، عوامل اتصال اغلب در چوب پلاست استفاده مي‌شود، همين طور فيبر چوب هيدروپوليش[1] هست و در صورتي كه پلي‌اوليفين‌ها[2] هست، آنها براي عملكرد بهتر مواد نياز دارند كه سازگار شوند. به طور معمول پليمر به كار برده شده به عنوان منثال پلي‌اوليفين پيوندي انهيدريك مليك به عنوان عوامل اتصال در پلاستيك پر شده به كار گرفته مي‌شود. در صورتي كه اجتناب مجزاي از عوامل اتصال به عنوان يك مرحله جداگانه در ماتريس، آن يك عامل برتر است كه با ماتريس سازگاري داشته باشد [35].

در رابطه با واكشيدگي بيروني چوب پلاست، پليمر با وزن مولكولي بالا نسبتاً شامل تمركز كم انهيدريك ‌مليك پيوند زده كه براي يك عوامل اتصال شرح داده مي‌شود. وزن مولكولي بالا تبلور با ماتريس را تأمين مي‌كند. و سطح كم از انهيدريك مليك پيوند زده مي‌خواهد از واكنش بين گروه انهيدريك مليك همان زنجير پليمر جلوگيري كند. در برگشت مي‌تواند شكل‌گيري از تراكم پراكندگي ديوار بين ماتريس را راهنماي كند. مقدار عوامل اتصال همچنين اهميت زيادي دارد [38-36]. به طور معمول پذيرفته شده است كه مقدار عوامل اتصال بايد به طور متناسب پايين نگه داشته شود (نبايد نسبتاً بيشتر از %wt5-3). داده‌ها در دسترس براي كارآمدي شاخص عوامل اتصال روي خصوصيات رئولوژي مواد مركب پر شده چوب- بيشتر تضاد دارد. شگفت‌انگيز نيست، بررسي متغير تأثيرات عوامل اتصال روي خصوصيات مكانيكي چوب پلاست ها در فصل 5 شرح داده شده است. اين مورد در جاي ارائه شده بود كه شرايط تجربي و صنعتي متفاوت ممكن بود به طور اساسي واكنش پركننده، پلاستيك، و عوامل اتصال تغيير دهد.

بنابراين، آن انتظار مي‌رفت كه تأثيرات عوامل اتصال روي رئولوژي چوب پلاست ها متفاوت بوده‌اند. همانطور كه مشاهده شده بود. يك از داده‌ها در جدول 6-17 نشان داده شده است. به اضافه عوامل اتصال شاخص غلظت كاهش داد شاخص قانون انرژي در هر دو مطالعه افزايش يافت. نويسنده‌ها تأثيرات از پراكندگي بهبود يافته از پركننده در نقاط ذوب داغ در حضور از عوامل اتصال را ثبت كردند. ولي، آنها يادداشت كردند كه در اين حالت به خصوص عوامل اتصال يك شاخص نقطه ذوب بالاتر نسبت به مواد قالب داشته است. در دو حالت ديگر تجربي، افزايش عوامل اتصال‌ گرانروي برش افزايش داد. [4، 22]. اين نتيجه در تأثيرات اتصال بين قالب فيبر نشان داده شده بود. افزايش مقدار عوامل اتصال در مقابل كاهش گرانروي.

در رابطه با واكشيدگي بيروني چوب پلاست، به طور اساسي نرم كننده‌ها راندمان را افزايش مي‌دهند، روزنه فرايند گسترده‌تر مي‌كنند، و دماي نقطه ذوب را پايين‌تر مي‌آورند. آن يك اظهار منطقي بود كه نرم كننده‌ها بايد كاهش دهند گرانروي و احتمالاً روي شاخص قانون انرژي تأثير ندارد. آنچه كه در جدول (6-17) مشاهده شده است. با افزودن نرم‌كننده‌ها در سيستم چوب پلاست ها به همراه عوامل اتصال گرانروي را افزايش داد و شاخص قانون انرژي را تغيير نداد (جدول 6-17). ولي عوامل اتصال محتواي فلزهاي نرم كننده و پلي‌اوليفن اسيد ماليت بوده، آنها به طور اساسي با يكديگر واكنش مي‌دهد، و اين موضوع در فصل 5 شرح داده شده ظاهراً اين واكنش ناشي از افزايش گرانروي است. گفتار كمي در مورد افزودني‌ها فرايندي پليمر بيان شده است. [PPA_s][3].

آنها به طور گسترده در اكستروژن پلي‌اوليفين خطي براي حفاظت پوست كوسه، بي‌ثباتي جريان، همچنين شكست نقطه ذوب استفاده مي‌‌شود [39]. در كاربرد صنعتي واقعي، فلور پليمرها به مقادير كمي در پليمر اضافه مي‌شوند (نسبت كم 1/0% از جمع كسر از PPA در پليمر). براي اينكه موثر باشند، PPA بايد دو كار را انجام مي‌دهد. ابتدا، آنها ديوار قالب، به خصوص در خروجي قالب را پوشش مي‌دهند. ثانياً، آنها بايد باعث لغزش بين خودشان و پليمر حل شده شوند. نتيجه لغزش كاهش تنش برشي است، و در نتيجه نيروي كمتري نياز است و در صورتي كه راندمان توليد بالا و كيفيت توليد بالا نگه داشته مي‌شود. بيشتر درجه تجاري مشهور  دينامر[4]، ويتون[5]، تيفلون[6]، و كينامر[7] هست. مثال كاربردي از فلور پليمر در اكستروژن چوب پلاستيك در مرجع [40] الاستومرهاي سيلكون ترموپلاستيك[8] مواد اميدبخش براي كاربرد به عنوان نرم‌كننده در چوب پلاست ها است.

يك نمونه مشهور از پلي‌ديمتي سيلسن- كوپليمر Urea[9] با وزن مولكولي بالا است كه از خصوصيات ترموپلاستيك و سيلكون در يك ماده تركيب مي‌شود. اين مواد گرانروي كم دارد و مي‌تواند به آساني با تغيير مكان لغزش ديوار قالب را آغاز كند. به علاوه، چون دماي ذوب آن بالاست، TPSE نمي‌تواند نرم كننده جامد را به بيرون منطقه انتقال دهد، به طور عموم يك مشكل براي نرم كننده سيلكون مايع است. علاوه بر اين، TPSE در عوامل اتصال و بهبود در مقاومت ضربه، صافي سطح، و مقاومت به سايش ‌اثرات در شرح از WPC مرفولوژي سطح به وسيله استفاده از TPSE بدست آمده و معين هست در شكل 18-17 و 9-17. نشان داده شده بود كه عامل اتصال و TPSE سطح بيرون صاف در هر درجه خروجي بررسي شده تهيه كرد.

مرفولوژي سطح بيروني از كامپوزيت چوبmpp،درrpm25 بدست آمده است(تنظيم از V.Hristov): الف) 50% آرد چوب. ب) 50% آرد چوب + عامل اتصال مورفولوژي سطح بيروني از خاكه چوب 50 MPP+ عامل اتصال+ TPSE (تنظيم از V.Christov) الف) rpm25          ب) rpm50

ميان منابع متنوع پلاستيك كدام را براي مواد كامپوزيتي انتخاب كنيم؟ جنبش لايه‌هاي مختلف جسم سيال از کامپوزیت پایه پلاستيك گاهي وقت‌ها اختلاف الگو با و بدون ماده بازيابي دارد. اغلب به عنوان اختلاف در درجه برش در همان گرانروي شرح داده مي‌شود. ممكن است كه به باريك شدن بيشتر پنجره كه براي قابليت جريان، درست،‌از نقاط ذوب كه قبل از يك شكست نقطه ذوب مشاهده شده است و در نتيجه زبري، تاثيرات پوست كوسه، يا انواع ديگر از عيب‌هاي پروفيل اكسترودر در شرايطي كه بايد به طور

عادي كيفيت توليد بهبود بخشد كمك كند.

بنابراين،‌ با يك سوال؛ چند نوع آزمون‌ها بايد به عنوان بخشي از QC براي پلاستيك‌ها وارد شده، براي جلوگيري از چنين وضعيتي انجام شود؟ كدام دست از پارامترها حداقل بايد براي اينكه كاهش قابل اعتماد هر پلاستيك ويژه، هر پلاستيك خالص، يا ماده بازيابي شده، يا يك كامپوزيت ساخته شده اندازه‌گيري شود؟

به طور يقين، دسته‌هاي حداقل از آن پارامترها بايد به وسيله رئولوژي پلاستيك‌ها تعريف شود. تعبير دوباره سوال مي‌تواند باشد- چگونه مي‌توان ارتباط ساده بين عدد مربوط گرانروي، از يك طرف و قابليت راندن بيرون، از طرف ديگر يافت كرد؟

جدول 7-17 داده‌هاي شاخص قانون انرژي براي هشت مواد HDPE را نشان مي‌دهد. چهار تا اول تخته‌هاي مركب با كيفيت خوب مي‌دهد (فيلر با پوست برنج و مواد معدني)؛ و چهار پليمر آخر در پوست كوسه و گسيختگي پروفيل اثر دارد (تخته‌هاي مجوف). در همه هشت حالت، فرمول‌بندي مواد مركب يكسان بود. شامل 39% (w/w) از هر يك در HDPE دانسيته‌هاي همه HDPEها به خصوص يكسان بوده‌اند. جدول 18-17 داده‌هاي براي چهار ماده كه داراي HDPE بيشتر هستند نشان مي‌دهد؛ همه آنها در كيفيت تخته‌ها اثر مثبت دارد.

به طور يقين، شاخص قانون انرژي از يك HDPE خالص نمي‌تواند به عنوان يك فاكتور دركيفيت مورد نظر پروفيل كامپوزيت اكستروژن ارائه كند.

ما مي‌خواهيم پژوهشي در مورد وابستگي دماي شاخص قانون انرژي را (جدول 19-17) ارائه دهيم.

اين‌ها همان HDPE ساده‌ايي هستند كه در بالا شرح داده شد.

همچنين به نظر مي‌رسد كه وابستگي دما شاخص قانون انرژي HDPE خالص نمي‌تواند به عنوان فاكتوري در كيفيت مورد نظر پروفيل كامپوزيتي اكستروژن ارائه كند در دامنه دماي از Cْ60، شاخص قانون انرژي از 5-10% متغير است.

جدول 17-17 شاخص قانون انرژي HDPE اصلي گوناگون

شاخص قانون انرژي (n)	HDPE
	Chcvron CHVX
	Chevron CHVX
	Equistar EQUX
	Petronmont PSPX
	Equistar EQUX
	Equistar GPLX
	Equistar EQUX
	Dupont/ Sherman Tyvek Repro, Lot

برعكس، گرانروي برش صفر، يا شاخص غلظت، يعني گرانروي يك نقطه ذوب پليمر تقريباً تغييرناپذير، به دما نسبت به طور اساس وابسته است،‌ براي مثال  ميانگين براي هر هشت نقطه در جدول 20-17 دما بين 170 و  بدست آمده است.

ولي همچنين به نظر مي‌رسد كه وابستگي دماي شاخص غلظت HDPE خالص نمي‌تواند به عنوان يك نقطه فاكتوري كه بتواند در كيفيت مورد انتظار پروفيل كامپوزيتي اكستروژن را ارائه كند.

اكنون مي‌خواهيم قابليت فرايند پليمر را بررسي كنيم، كه به وسيله نسبت MFI نمايش داده مي‌شود در 10 و kg16/2 بار اندازه‌گيري شده است، براي مثال HLMI/MI (شاخص ذوب بار بالا بر روي شاخص ذوب)

روي هم رفته، به نظر مي‌رسد كه هيچ يك از اين دو شاخص قانون انرژي، نه شاخص غلظت نه وابستگي دماي از هم، نه نسبت قابليت فرآيند پليمرها (در دوره‌هاي از MFI) يك شاخص مناسب يا خوب از كيفيت پروفيل كامپوزيتي اكستروژن انتظار مي‌رود نيست.

وزن مولكولي بالاتر پلي‌اتيلن اغلب ويژگي فيزيكي توليدات را بهبود مي‌بخشد. (اگر چه، در بالا مشاهده شد). ولي افزايش وزن مولكولي، از اين رو، گرانروي پليمر، به طور معمول فشار بيروني و گشتاور چرخشي روي پيچ افزايش مي‌يابد، و در نتيجه اين طور پليمرها بيشتر در فرايند مشكل‌ساز هستند.

جدول 18-17- شاخص قانون انرژي از HDPE درجه‌هاي تجاري

شاخص قانون انرژي	HDPE
44/0	(پلاستيك تجاري)
45/0	(Dow Chemical)
44/0	(پلاستيك تجاري)
45/0

 

جدول 19-17- شاخص قانون انرژي از HDPE درجه‌هاي تجاري در سه دماي مختلف

شاخص                  قانون                    انرژي
			HDPE
	0

در نتيجه توليد كنندگان رزين اغلب يكجا MWD (توزيع وزن مولكولي) به وسيله افزايش وزن مولكولي آنها را توزيع مي‌كند. در واقع اين كار باعث مي‌شود كه پليمر به آساني از قالب خارج شود يا يك پليمر را با يك توزيع باريك فرم مي‌دهد ولي گاهي وقت‌ها اين منجر به رفتار رئولوژي پيش‌بيني نشده از كامپوزيت‌ پلي اتيلن مي‌شود.

جدول20-17: شاخص غلظت از HDPE درجه‌هاي تجاري در سه دماي مختلف

گرانروي                 لگاريتمي               (Pa.s)
			HDPE
4
	4

جدول 21-17: نسبت قابليت فرآيند پليمر براي رشته‌هاي از درجه تجاري HDPE

شاخص جريان ذوب در
	MFI در kg10	MFI در	HDPE
–	–	28/0
–	–	36/0
16/14	60/12	89/0
57/19	20/9	47/0
40/20	83/11	58/0
63/19	99/10	56/0
04/26	51/6	25/0
–	–	33/0

به طور نمونه، پليمرها با MWD پهن در مقايسه با پليمرها با MWD باريك درجه برشي كم در جريان غيرنيوتني نمايش مي‌دهد. به اضافه، نازك شدن برش به طور معمول بيشتر در پليمرها با MWD پهن مشخص‌تر است.

به عنوان يك نتيجه، درجه خروجي پلي‌اتيلن با وزن‌هاي مولكولي و MWD متفاوت به وسيله شاخص قانون انرژي در يك راه‌‌هاي پليمر پيچيده تأثير گذاشته شده است. اين در يك بررسي جزئي از 4 نمونه HDPE در جدول 22-17 شرح داده شده است. بايد گفت كه ارتباط بين وزن مولكول ميانگين، MWD و شاخص قانون انرژي نقاط ذوب پليمر مربوط آشكار نيستن و در حالت كامپوزيت چوب و پر شده غيرقابل اكتشاف است.

براي مثال، افزايش گرانروي همواره نمي‌تواند باعث بهبود خصوصيات فيزيكي توليدات شود. پيدا شده كه افزايش از MFI پلي‌اتيلن از 3 تا min10/g30 تأثير در تغيير پراكندگي فيبر چوب و همچنين نتيجه در بهبود هر خصوصيات اندازه‌گيري شده از WPC ندارد. برعكس، تغيير MFI براي HDPE از 15/0 تا 0/7 فيبر چوب حالت خميري بهتري مي‌گيرد و خصوصيات مكانيكي بالاتر از WPC به وجود مي‌آيد.

جدول22-17- شاخص قانون انرژي براي نمونه‌هاي HDPE خالص با خصوصيات مولكولي گوناگون

شاخص قانون انرژي
4/0	37/0	35/0	28	200000	A
34/0	31/0	28/0	33	320000	B
32/0	29/0	28/0	15	250000	C
25/0	26/0	30/0	58	450000	D

ممكن است كه چنين غلظت‌هاي كمي اختلاف واكنش دو رويه بين پلاستيك و فيبر سلولز منعكس كند. براي مثال، بارگذاري 50/0 (W/W) آدر چوب در مقابل دو پلي‌اتيلن مختلف مي‌توان گرانروي سيستم 100 برابر يا فقط 25 برابر افزايش دهد. در حالت اول پلي‌اتيلن متالوسين[10] PE بود (min10/g4 MFI، 5/2=MWD، شاخص قانون انرژي 79/0=n) در حالت دوم پلي‌اتيلن HDPE بود. (min10/g3/0=MFI، 5=MWD، شاخص قانون انرژي 45/0=n).

احتمالاً مخلوط پلي‌اتيلن متالوسين گرانروي كمتري دارد، كه شامل شاخه‌هاي كمتري مي‌باشد، قابليت نفوذ به ساختار مختلخل چوب را دارد. اين كار بايد اتصال چسبندگي بين ملاط و فيبر افزايش دهد، اين موضوع همچنين دلالت بر افزايش مقاومت برش هم مي‌كند. ]43و 44[

HDPE-D در اين جدول، بالاترين وزن مولكولي متوسط وزني وگسترده‌ترين MWD را دارد، (450000= ، 7760)، به طور معمول وابستگي دماي شاخص قانون انرژي را نشان مي‌دهد، يعني مقدار n  با دما برخلاف سه نمونه HDPE ديگر در جدول 22-17، كاهش مي‌دهد. به عنوان يك نتيجه، گرانروي اين نقاط ذوب داغ HDPE در مقايسه با يكديگر بالاتر يا پايين‌تر بسته به دما و درجه برشي هستند. به طور معمول HDPE-D، كمترين شاخص قانون انرژي را دارد و كمترين درجه راندمان را در ميان چهار HDPE مطالع شده را دارد.

نويسندگان ]42[ ثبت كردن كه درجه راندمان با شاخص قانون انرژي افزايش مي‌يابد، همه پايدار هستند و وابستگي روي n بيشتر به عنوان افزايش دور پيچ (درجه برش) اهميت دارد. برخي مهندسان پلاستيك، «ضريب حساسيت برش» متناسب با نسبت گرانروي نقاط ذوب داغ در  تا  استفاده مي‌كنند.

وليكن اين ضريب فقط روي دو نقطه تجربي و اغلب خيلي كم بنا مي‌شود در مقايسه با شاخص قانون انرژي قابل اعتماد است. در حقيقت اين ضريب با شاخص قانون انرژي متناسب است.

N در اينجا شاخص قانون انرژي است،  و  به ترتيب گرانروي در 100 و است به وضوح تعيين n از يك مجموعه از نقاط تجربي بايد شاخص قابل اعتماد بيشتري دهد.

[1] – hydrophilic

[2] – hydrophobic

[3] – Polymer processing additives

[4] – Dynamar

[5] – Viton

[6] – Teflon

[7] – Kynamr

[8] – TPSE

[9] – Polydimethy Siloxane- Urea

[10] – Metallocene