پلاست 09 - بررسی ساخت چوب پلاست از ساقه سویا - بخش دوم

بررسی ساخت چوب پلاست از ساقه سویا

پژوهش: دکتر مهدینیا

بخش دوم / پایانی

(این مقاله در دو بخش ارائه می گردد)

نتایج و بحث بررسی ساخت چوب پلاست از ساقه سویا

اثر مقدار  ذرات ساقه سویا خواص فیزیکی و مکانیکی چوب پلاست

جذب آب و واکشیدگی ضخامت چوب پلاست

با توجه به نتایج تجزیه واریانس ( جدول1) اثر مقدار آرد ساقه سویا بر جذب آب و واکشیدگی ضخامت نمونه های چوب پلاست معنی­دار بوده است، به طوریکه نمونه های چوب پلاست حاوی 40 درصد آرد ساقه سویا کمترین مقدار جذب آب و واکشیدگی ضخامت نمونه های چوب پلاست را دارا بوده و با افزایش درصد آرد ساقه سویا از 40 تا 60 درصد، به طور معنی­داری افزایش پیدا می­کند( شکل 1 ).

جدول1. داده­های تجزیه واریانس برای اثر مقدار ذرات ساقه سویا بر روی خواص فیزیکی چوب پلاست

عامل منبع متغیر درجه آزادی مجموع مربعات مقدار F معنی داری
درصد جذب آب مقدار ماده پرکننده 2 81/1 20/14 00/0**
درصد واکشیدگی ضخامت مقدار ماده پرکننده 2 22/1 92/0 03/0**

همان طوری که مشاهده می شود، نمونه های چوب پلاست حاوی40 درصد آرد ساقه سویا نسبت به نمونه های چوب پلاست دیگر تیمارها درصد جذب آب و واکشیدگی ضخامت کمتری دارند. علت آن را می­توان به خواص آبدوستی الیاف ساقه سویا نسبت داد. دیگر محققان نیز در تحقیقات خود علت افزایش جذب آّب و واکشیدگی ضخامت را اینگونه بیان کرده­اند که با توجه به اینکه مواد پلی­مری و به خصوص پلی­مرهای گرمانرم به علت غیر قطبی بودن، مواد آب­گریزی هستند و این موضوع برعکس طبیعت قطبی و آب­دوست الیاف لیگنوسلولزی می­باشد، از این رو افزودن ساقه سویا به ماتریس پلی­مری سبب افزایش جذب آب چند­سازه می­شود( شاکری و امیدوار ، 1385، کریمی و همکاران، 1383)

خواص خمشی چوب پلاست

با توجه به نتایج به دست آمده (جدول2) اثر مقدار آرد ساقه سویا بر مدول الاستیسیته خمشی و مقاومت خمشی نمونه­ها معنی­دار بوده است، به­طوریکه نمونه های چوب پلاست حاوی 60 درصد آرد ساقه سویا بیشترین مقدار مدول الاستیسیته و مقاومت خمشی را دارا می­باشند، و با کاهش مقدار آرد ساقه سویا از 60 به 50 و سپس به 40 در صد، مدول الاستیسیته خمشی به طور معنی­داری کاهش یافته است(شکل2 ).

جدول2. داده­های تجزیه واریانس برای اثر مقدار ذرات ساقه سویا بر روی خواص مکانیکی چوب پلاست

معنی داری مقدار F مجموع مربعات درجه آزادی منبع متغیر عامل
00/0** 79/343 41/1 2 مقدار ماده پرکننده مدول الاستیسیته خمشی
026/0** 11/4 13/31 2 مقدار ماده پرکننده مقاومت خمشی
00/0** 38/336 02/3 2 مقدار ماده پرکننده مدول الاستیسیته کششی
005/0** 48/6 36/16 2 مقدار ماده پرکننده مقاومت کششی

در توضیح این اثر می­توان گفت که زمانیکه تمرکز و مقدار الیاف لیگنوسلولزی در ترکیب چند سازه چوب پلاست کم است، مقدار الیاف کافی جهت تقویت ماتریس پلی مری وجود ندارد و همچنین مقدار الیاف کم فقط قسمت کمی از شبکه پلی مری را پوشش می­دهد، در نتیجه حفره­هایی بین الیاف و ماتریس بوجود می­آید. در اثر افزایش مقدار الیاف این حفرات بین الیاف و ماتریس پلی مری کاهش یافته و در نتیجه مقاومت ها در مقایسه با حالتی که الیاف کمتر است، افزایش می­یابد. اسفنده و Young نیز علت کاهش مقاومت­های خمشی را در تحقیقات خود دلایلی مشابه ذکر نموده­اند.

خواص کششی چوب پلاست

با توجه به جدول 2 اثر مقدار آرد ساقه سویا بر مدول الاستیسیته کششی و مقاومت کششی نمونه­ها معنی­دار بوده است، به­طوریکه شکل نمودار­ 3 نشان می­دهد، نمونه های چوب پلاست حاوی 60 درصد آرد ساقه سویا دارای بالاترین مقدار مدول الاستیسیته و مقاومت کششی بوده، و با کاهش این مقدار از 60 به  40 درصد مقدار این مدول به طور معنی داری کاهش می­یابد. ضمن این که کاهش مقدار ذرات ساقه سویا از 50 به 40 درصد ذرات ساقه سویا، اثر معنی­داری بر روی مقاومت کششی خمشی نداشت.

همانگونه که شاکری  و امیدوار (1385) در تحقیقات خود ذکر کرده­اند، خواص کششی فرآورده­های چندسازه چوب پلاست متأثر از مدول کششی اجزای تشکیل دهنده آن است. با توجه به اینکه مواد سلولزی مدول کششی نسبتاً زیادی دارند می­توانند مدول کششی کامپوزیت چوب پلاست را بهبود بخشند. بنابراین با افزایش ماده ماده لیگنوسلولزی ساقه سویا از 40 به 50 و 60 درصد، مدول کششی فرآورده نیز افزایش می­یابد.

اثر اندازه ذرات ساقه سویا بر خواص فیزیکی و مکانیکی چوب پلاست

جذب آب و واکشیدگی ضخامت چوب پلاست

با توجه به نتایج به دست آمده مشخص است که اثر اندازه ذرات بر روی جذب آب و واکشیدگی ضخامت نمونه های چوب پلاست معنی­دار بوده (جدول 3) و نمونه های چوب پلاست تیمارهای حاوی ذرات با اندازه 40-20 مش به عنوان تیمار برتر بودند.

جدول3. داده­های تجزیه واریانس برای اثر مقدار اندازه ذرات ساقه سویا بر روی خواص فیزیکی چوب پلاست

عامل منبع متغیر درجه آزادی مجموع مربعات مقدار F معنی داری
درصد جذب آب اندازه ذرات 1 02/346 44/5414 0**
درصد واکشیدگی ضخامت اندازه ذرات 1 73/114 70/171 00/0**

علت این امر را می­توان در بالا بودن سطح ویژه ذرات ریزتر جستجو کرد. ذرات ریزتر دارای نسبت سطح به وزن بالایی هستند که موجب افزایش واکنش­پذیری این ذرات می­شود. در نتیجه با ریزتر شدن ذرات قابلیت واکنش دادن این ذرات با مولکول­های آب بیشتر شده و در نتیجه میزان جذب آب افزایش می­یابد (شاکری و همکاران، 1385).

خواص خمشی چوب پلاست

همانگونه که در جدول 4 مشخص است اثر اندازه ذرات بر روی خواص خمشی معنی­دار بوده و با توجه به شکل 5 مشخص است که نمونه های چوب پلاست حاوی ذرات با اندازه  60 مش، مدول الاستیسیته خمشی بالاتری در مقایسه با نمونه های چوب پلاست حاوی ذرات با اندازه 40 دارند. اما اثر اندازه ذرات بر روی مقاومت خمشی با وجود اینکه موجب افزایش آن شده بود ولی از نظر آماری معنی­دار نبود. ذرات ریزتر به علت داشتن سطح تماس بیشتر با فاز زمینه سبب خواص مکانیکی بهتری می شوند. همچنین ذرات ریزتر موجب تشکیل مجموعه­ای همگن­تر می­شوند که سبب خواص مکانیکی بهتری می­شود (شاکری و همکاران، 1385). بررسی­های دیگر، ذرات چوب درشت تر را ( به طوری که بتوان برای آنها نسبت منظر تعریف کرد) عامل افزایش قدرت تقویت کنندگی آن­ها معرفی کرده­اند. (قطبی­فر و همکاران، 1389)

جدول4. داده­های تجزیه واریانس برای اثر مقدار اندازه ذرات ساقه سویا بر روی خواص مکانیکی چوب پلاست

معنی داری مقدار F مجموع مربعات درجه آزادی منبع متغیر عامل
04/0** 60/4 78/94658 1 اندازه ذرات مدول الاستیسیته خمشی
84/0** 04/0 15/0 1 اندازه ذرات مقاومت خمشی
0** 02/26 44/1167840 1 اندازه ذرات مدول الاستیسیته کششی
53/0** 40/0 51/0 1 اندازه ذرات مقاومت کششی

 

خواص کششی چوب پلاست

اثر اندازه ذرات ساقه ذرات ساقه سویا بر روی مدول الاستیسیته کششی، اثری معنی­دار می­باشد (جدول 4). با توجه به شکل 6 نمونه های چوب پلاست ساخته شده با اندازه ذرات 60 مش مدول بالاتری نسبت به نمونه های چوب پلاست ساخته شده با اندازه ذرات 40 مش داشتند. اما اندازه ذرات بر روی مقاومت کششی همچون مقاومت خمشی، با وجود اینکه موجب افزایش آن شده بود ولی از نظر آماری معنی­دار نبود تاثیر معنی­داری نداشت. در مورد علل افزایش این خواص می­توان به علل ذکر شده در افزایش خواص خمشی اشاره نمود(شاکری و همکاران، 1385).

شکل  6. اثر اندازه ذرات ساقه سویا سویا بر مدول الاستیسیته و مقاومت کششی چوب پلاست

با توجه به جداول 5 و 6 اثر متقابل بین اندازه ذرات ساقه سویا و مقدار استفاده آن نیز بر روی خواص فیزیکی و مکانیکی چندسازه تولید شده  از نظر آماری معنی­دار بود.

جدول5. داده­های تجزیه واریانس اثر متقابل مقدار و اندازه ذرات ساقه سویا بر روی خواص مکانیکی چوب پلاست

معنی داری مقدار F مجموع مربعات درجه آزادی منبع متغیر عامل
00/0** 07/10 39/414169 2 اندازه ذرات*مقدار ذارت ساقه سویا مدول الاستیسیته خمشی
001/0** 75/9 81/73 2 اندازه ذرات*مقدار ذارت ساقه سویا مقاومت خمشی
0** 76/64 06/5813730 2 اندازه ذرات*مقدار ذارت ساقه سویا مدول الاستیسیته کششی
048/0** 66/2 71/6 2 اندازه ذرات*مقدار ذارت ساقه سویا مقاومت کششی

جدول6. داده­های تجزیه واریانس اثر متقابل مقدار و اندازه ذرات ساقه سویا بر روی خواص فیزیکی چوب پلاست

عامل منبع متغیر درجه آزادی مجموع مربعات مقدار F معنی داری
درصد جذب آب اندازه ذرات*مقدار ذارت ساقه سویا 2 26/38 31/299 00/0**
درصد واکشیدگی ضخامت اندازه ذرات*مقدار ذارت ساقه سویا 2 77/3 82/2 045/0**

نتیجه گیری بررسی ساخت چوب پلاست از ساقه سویا

فراورده چوب پلاست با توجه به ویژگی­های ممتازی که نسبت به سایر فرآورده های چوبی دارد، دارای پتانسیل قوی در استفاده از پسماندهای کشاورزی و همچنین پلاستیک ­های بازیافتی از موقعیت مناسبتری برخوردارمی­باشد که می­تواند تاثیر به سزایی در کاهش بهای نهایی محصول داشته باشد. البته استفاده از این پسماندها و ضایعات بدون مشکل و محدودیت نیست که میتوان آن ها را با دسترسی به تکنولوژی­های جدید مرتفع نمود. تحقیق حاضر نیز با توجه به نتایج بدست آمده نشان می­دهد که می توان از الیاف ساقه سویا به عنوان عامل تقویت کننده در ساخت چندسازه چوب-پلاستیک استفاده نمود، در این برر سی بطوریکه با استفاده از 60 درصد آرد ساقه سویا، 40 درصد پلی اتیلن، 3 درصد MAPE و اندازه ذرات 60 مش به خواص مکانیکی مطلوب رسیدیم. در مورد خواص فیزیکی نیز و با استفاده از 40 درصد ساقه سویا، 60 درصد پلی اتیلن، 3 درصد MAPE و اندازه ذرات 40 مش  به خواص فیزیکی مناسبی می توان دست یافت.

منابع مورد استفاده
  1. شاکری، ع. امیدوار، ا. 1385. بررسی اثر نوع، مقدار و اندازه ذرات کاه بر خواص مکانیکی کامپوزیت­های پلی­اتیلن سنگین-کاه غلات. مجله علوم و تکنولوژی پلی­مر 19(4): 308-301
  2. شاکری، علی­رضا. امیدوار، اصغر. گرجانی، فیاض. 1385. بررسی ویژگی­های مکانیکی فرآورده مرکب پلی­اتیلن سنگین-کاه ساقه برنج. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی 6(3).
  3. فائزی پور، م.،پارساپژوه، داود. و کبورانی، ع.1381. کاغذ و مواد چند سازه چوب پلاست از منابع زراعی(ترجمه)، صفحات 531-502
  4. قاسمی، ا. عزیزی، ح. احسانی نمین، پ. 1387. بررسی اثر اندازه ذره چوب بر خواص فیزیکی-مکانیکی و رفتار رئولوژیکی کامپوزیت پلی­پروپیلن-چوب. مجله علوم و تکنولوژی پلی­مر 21(1): 52-45
  5. قطبی­فر، ع. کاظمی نجفی، س. و اشکیکی، ر.ب. 1389. ارزیابی اثر میزان سازگار­کننده بر جذب آب و واکشیدگی ضخامت بلند­مدت مواد مرکب هیبریدی پلی­پروپیلن، آرد چوب و الیاف شیشه. مجله صنایع چوب و کاغذ ایران 1(1): 78-67
  6. کریمی، علی نقی. روحانی، مهدی. پارساپژوه، داود. ابراهیمی، قنبر. 1383. بررسی امکان استفاده از الیاف لیگنوسلولزی (باگاس و کنف) در ساخت چند­سازه­های الیاف-پلی­پروپیلن. مجله منابع طبیعی ایران 57(3). 506-491
  7. مهدی نیا، میثم. 1390. بررسی قابلیت استفاده از ساقه سویا در صنعت چوب-پلاستیک. پنجمین همایش ملی بررسی ضایعات محصولات کشاورزی
  8. Kociszewski, M., Gozdecki, C., nski, A., Zajchowski, and S., Mirowski, J. 2010. Effect of industrial wood particle size on mechanical properties of wood-polyvinyl chloride composites. Euro. J. Wood Prod
  9. Yang, H.S., H.j., kim, J., Son, H.J., park, B.J., Lee, and T.S., Hwang. 2004. Rice husk flour filled polypropylene compositesL; mechanical and morphological study. Journal of composite structures, 63: 305-312
  10. http://www.spac.ir/barnameh/248/p6.html

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید