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
- 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
- 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).
- فائزی پور، م.،پارساپژوه، داود. و کبورانی، ع.1381. کاغذ و مواد چند سازه چوب پلاست از منابع زراعی(ترجمه)، صفحات 531-502
- 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
- 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
- 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
- مهدی نیا، میثم. 1390. بررسی قابلیت استفاده از ساقه سویا در صنعت چوب-پلاستیک. پنجمین همایش ملی بررسی ضایعات محصولات کشاورزی
- 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
- 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
- http://www.spac.ir/barnameh/248/p6.html
بدون دیدگاه