پژوهش های علمی در رابطه با چوب پلاست

چندسازه چوب پلاست از پلاستیک های بازیافتی و ضایعات چوبی ساخته می شود و در این دهه، به یکی از پویاترین بخش صنایع پلاستیک تبدیل شده است. چندسازه چوب پلاست در کاربردهای بیشماری مانند کفپوش های فضای باز مورد استفاده قرار می گیرد؛ علاوه بر این در نرده ها، حصارها، تخته های محوطه سازی، روکش کاری و پوشش دیوارها، نیمکت های پارک، قطعات قالبی و تزئین داخلی اتومبیل، چارچوب در و پنجره، مبلمان داخلی و غیره نیز به کارمی رود.

دانشمندان مدعی هستند که چندسازه چوب پلاست بیشتر با محیط زیست سازگار است و نسبت به جایگزین هایی مانند چوب خام تیمارشده با مواد حفاظتی یا چوب خام گونه های مقاوم به پوسیدگی، نیاز به نگهداری کمتری دارد. با توجه به مقاومت این محصولات در مقابل ترک خوردگی و شکاف، می توان آنها را با جزئیات یا بدون جزئیات شبیه سازی شده رگه چوبی قالبگیری نمود.

این مواد حتی با طرح رگه چوبی نیز براحتی به صورت چشمی از الوار طبیعی تشخیصداده می شوند، به طورکه رگه همرنگ بقیه ماده می باشد؛ همچنین می توان این ماده را به راحتی در چندسازه چوب پلاست جدید بازیافت کرد.

در سالهای اخیر تلاش های قابل توجهی جهت تولید چندسازه های گرمانرم با استفاده از الیاف طبیعی مانند خاک اره، کاه گندم، فیبر، پوسته میوه مغزدار و فیبر کنف هندی انجام شده است. منطق این تلاش ها این است که استفاده از الیاف طبیعی دارای مزایای زیادی مانند هزینه پایین، خواص ویژه بالا، طبیعت تجدیدپذیر و تخریب بیولوژیکی می باشد. الیاف چوبی، مورد توجه ترین شکل الیاف مورد استفاده در کاربردهای تجاری هستند.

چندسازه های فیبرچوبی/پلاستیک ها (چوب پلاست ها) به دلیل سفتی و مقاومت ویژه بالا، جایگزین مقرون به صرفه ای برای بسیاری از چندسازه های پلاستیکی یا فلزات می باشند. فیبر چوبی یک ترکیب غیرساینده است و این موضوع بدان معنی است که مقادیر نسبتاً زیادی از این مواد را می توان بدون اینکه موجب سایش جدی ماشین در طی اختلاط و فرآیند تولید شوند، به پلاستیک ها اضافه نمود.

علی رغم قیمت بالای چوب پلاست ، به دلیل مزایایی همچون دوام، کارایی رنگ ، مقاومت در برابر تخریب  و حملات قارچی  وتعمیر و نگهداری کمتر آنها، به شدت توسط مشتری ها به عنوان جایگزینی برای چوب طبیعی پذیرفته شده اند. علاوه براین، اضافه کردن الیاف چوبی به فرآورده های پلاستیکی موجب کاربرد مناسب ضایعات چوبی نیز م یشود.

WPC ها عمدتاً در محصولات ساختمانی از قبیل کف پوش کردن، نرده سازی، ری لها، پروفیل های در و پنجره و تزیینات دکوراتیو به کار گرفته می شوند. علاوه بر آن، این چندسازه ها در خودرو و سایر کاربردهای صنعتی نیز مورد پذیرش قرار گرفته اند.

هان و همكاران (2008 )، تأثير استفاده از نانو رُس و ماده سازگاركننده را بر ويژگي­هاي مكانيكي و حرارتي كامپوزيت­هايچوب پلاست حاصل از الياف بامبو-پلي­اتيلن سنگين را مورد بررسي قرار دادند. نتايج مطالعات آنها نشان داد كه به هنگام افزودن 1% نانو رُس به چوب پلاست مدول الاستيسيته خمشي، مدول الاستيسيته ديناميك و درجه كريستاليته افزايش و مقاومت به ضربه نمونه­ها كاهش يافت.

اسحابی و همکاران (2008)، چندسازه­های نانو رُس- پلیمر را مورد مطالعه قرار دادند. در این تحقیق آنها از نانو رُس اصلاح­شده با مواد آلی و پلیمر اکریلونیتریل- بوتادین- استایرن استفاده کردند. آنها چگونگی انتشار نانو رُس را در پلیمر بوسیله روش پراش اشعه ایکس و نیز میکروسکوپ الکترونی بررسی کردند. نتایج نشان می­دهد که لایه­های سیلیکاتی ناشی از نانو رُس به خوبی در پلیمر شکل می‎گیرد، هر چند که بر روی مقداری از سطح نانو کامپوزیت تأثیر خوبی ندارند. در کل نانو رُس باعث بهبود خواص مکانیکی چندسازه گردید.

پانیرسلوام و همکاران (2008)، ساخت و آزمایش نانوچندسازه پلی­پروپیلن-نانو رُس را با افزودن ماده سازگارکننده مالئیک انیدرید اصلاح شده با پلی­پروپیلن مورد مطالعه قرار دادند. آزمون پراش اشعه ایکس و نیز تصاویر میکروسکوپ الکترونی نشان داد که لایه­های سیلیکاتی حاصل از نانو رُس به خوبی در نانو چندسازه پدید می­آیند. نفوذپذیری اکسیژن با افزایش نانو رُس به میزان 30 درصد در نانوچندسازه کاهش یافت.

محراب زاده و کمال (1388)، نانو کامپوزیت­های پلی استیرن-خاک رُس را مورد مطالعه قرار دادند. در این پژوهش اثر خاک­های رُس متفاوت کلویزیت A10 و نانومر I.30TC و پلی استیرن اصلاح شده با مالئیک اندرید روی خواص مکانیکی نانو کامپوزیت مورد نظر بررسی شد. نمونه­ها در اکسترودر دو مارپیچی تهیه شدند و با دستگاه پراش پرتو (XRD) X و میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) مقدار بین لایه­ای شدن یا ورقه­ای شدن لایه­های سیلیکاتی ارزیابی و ساختار نمونه­ها مشاهده شد.

نتایج بررسی خواص مکانیکی نشان دادند، با افزایش خاک رُس به ویژه به همراه پلی‎استیرن اصلاح شده مدول خمشی (به مقدار حدود 30 درصد) و ازدیاد طول تا پارگی (به مقدار حدود 40 درصد) نانو کامپوزیت بهبود یافته است. همچنین در ادامه بررسی ها نتایج XRD و TEM ساختاری بین لایه ای با پتانسیل ورقه­ای شدن را نشان داد.‌

در تحقیق دیگری که بر روی چندسازه چوب پلاست نانو رُس-آرد باگاس-پلی‎پروپیلن انجام شد، مشخص گردید که با افزودن 1 تا 3 درصد وزنی نانو رُس به چندسازه چوب پلاست مذکور، مقاومت کششی به طور چشم‎گیری افزایش پیدا کرده اما این مقاومت با افزایش مقدار نانو رُس به 4%، به آرامی کاهش پیدا می‌کند (نوربخش و عشوری، 2009).‌

در پژوشی که توسط فیض و همکاران (1389) انجام گرفت، به بررسی اثر سامانه هیبرید بازدارنده اشتعال تری­فنیل­فسفات-نانو رُس بر اشتعال­پذیری و خواص مکانیکی چندسازه PC/ABS پرداخته شده است که نتایج محققان در پایان نشان داد که در چندسازه PC/ABS+nano بیشترین استحکام کششی در استفاده 2 درصدی ذرات نانو حاصل می­شود.

همچنین در تحقیقی که توسط ششمانی و همکاران (2010) انجام گرفت، محققین به بررسی میزان نانو رُس و MAPE بر روی خواص فیزیکی چندسازه چوب پلاست پلی­اتیلن-آرد چوب-نانو رُس پرداختند که نتایج نشان داد که با افزایش نانو رُس و MAPE پایداری ابعاد و جذب آب چندسازه مذکور بهبود می­یابد.

کرد (1389)، در  پژوهشی اثر مقدار ذرات نانو رُس بر ويژگي­هاي مكانيكي كامپوزيت چوب پلاست حاصل از پلي اتيلن سنگين و آرد چوب مورد بررسي قرار دادند. براي اين منظور، آرد چوب با نسبت وزني 50 درصد با پلي اتيلن سنگين مخلوط شدند و نانو رُس نيز با نسبت وزني 0، 1، 2، 3 و 5 درصد استفاده گرديد، همچنين ماده سازگاركننده را به ميزان 2 درصد در تمام تركيب­ها بكار بردند.

سپس نانوكامپوزيت چوب پلاست با استفاده از روش قالبگيري تزريقي ساخته شدند، و آزمون­هاي مكانيكي شامل كشش، خمش و ضربه فاقدار بر روي نمونه­ها انجام گرفت. نتايج نشان داد كهدر چوب پلاست مذکور مدول كششي، مقاومت كششي، مدول خمشي و مقاومت خمشي كامپوزيت چوب پلاستيك با افزايش مقدار ذرات نانو رُس افزايش يافته، در حاليكه مقاومت به ضربه كاهش يافت .

همچنين مطالعات ساختاري نانوكامپوزيت چوب پلاست به روش پراش اشعه ايكس نشان داد كه توزيع ذرات نانو رُس در زمينه پليمري از نوع بين لايه­اي است، و  با افزايش مقدار ذرات نانو رُس فاصله بين لايه­ها افزايش مي‏يابد.

خان­ جان­ زاده و همکاران (1389)، تاثیر مقدار ذرات نانو رُس نوع مونت موریلونیت با نام تجاری کلویزیت A15 بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی چندسازه چوب پلاست حاصل از پلی­پروپیلن و آرد چوب را مورد بررسی قرار دادند. در این پژوهش، آرد چوب با نسبت وزنی 50 درصد با پلی­پروپیلن مخلوط شد و نانو رُس نیز با نسبت وزنی 0، 3 و 5 درصد و مادۀ سازگارکننده MAPP به میزان 5 درصد استفاده شد. سپس نانو کامپوزیت چوب پلاست با استفاده از روش قالبگیری تزریقی ساخته و خواص فیزیکی و مکانیکی آن بررسی شد. در پایان نتایج محققیق نشان داد که مقاومت و مدول خمشی تا میزان 3% وزنی نانو رُس، افزایش یافته و بعد از آن بتدریج کاهش می­یابد در حالی که خاصیت جذب آب کامپوزیت چوب پلاست با افزایش نانو رُس کاهش یافت.

عبدوس و همکاران (1389)، در تحقیقی به تاثیر استفاده از ذرات نانو رُس به عنوان عامل بهبود دهنده بر ویژگی­های کاربردی کامپوزیت چوب پلاست حاصل از الیاف چوب-پلی­پروپیلن پرداختند. بدین منظور الیاف چوب و پلیمر با نسبت 50 به 50 با یکدیگر مخلوط گردیدند و نانو رُس نیز با نسبت وزنی 0، 2 و 4 درصد استفاده شد. سپس برای تهیه نانو کامپوزیت­های چوب پلاست مواد با یکدیگر در دستگاه اکسترودر مخلوط شد و با پرس گرم در ابعاد 15×15 سانتیمتر و ضخامت 2 میلیمتر تهیه گردید.

در پایان نتایج نشان داد که با افزایش مقدار ذرات نانو رُس از 0 به 4 درصد مقاومت کششی و خمشی نانو کامپوزیت حاصله افزایش یافت. این در حالی بود که مقاومت به ضربه بدون فاق نمونه‎های آزمونی با افزایش درصد نانو رُس کاهش یافتند.

در پژوهش جودار و همکاران (1390)، نانوکامپوزيت بر پايه رزين وينيل استر (Derakane 470 -300) و نانو رُس (Cloisite 30B) تهيه شد. اثر ترکيب درصدهاي مختلف نانوخاک رس شامل 1، 3‌ و 6 درصد وزني بر شکل­شناسي، خواص مکانيکي و جذب آب نانوکامپوزيت­هاي رزين وينيل استر بررسي شد. براي اين منظور، از آزمون­هاي پراش پرتو X زاويه کم (SAXS)، ميکروسکوپ الکتروني پویشي، ميکروسکوپ الکتروني عبوري و اندازه­گيري خواص مکانيکي استفاده شد. تصاويرTEM  و طيف­هاي SAXS از نمونه­ های دارای 1 و 3 درصد وزنی نانو خاک رس ساختار کاملاً ورقه­اي و نمونه دارای 5% ساختار کاملا بین لایه­ای را نشان دادند.

نتايج آزمون­هاي مکانيکي نشان داد که خواص مکانيکي نسبت به رزين خالص بهبود یافته است. همچنین مقدار جذب آب در تمام نمونه­هاي حاوي نانو خاک رس کاهش يافت، به طوری که در نمونه حاوي 1% نانو رس کلويزيت 30B مقدار جذب آب به نصف مقدار رزين خالص رسيد.