پلاست 08 - ساخت و بررسی چوب پلاست از ضایعات ماهی - بخش چهارم

ساخت و بررسی چوب پلاست از ضایعات ماهی

پژوهش: کاظمی تبریزی و همکاران

بخش چهارم / پایانی

(این مقاله در چهار بخش ارائه می گردد)

بحث بررسی چوب پلاست از ضایعات ماهی

مقاومت کششی و خمشی چوب پلاست از ضایعات ماهی

نتایج مربوط به مقاومت کششی و خمشی چندسازه چوب پلاست نشان داد که با افزایش درصد ضایعات ماهی درصد مقادیر مقاومت‌های مذکور کاهش می‌یابد. مقاومت‌های کششی و خمشی چوب پلاست ها مواد مرکب به شدت به کیفیت سطح مشترک بین دو فاز ماده مرکب وابسته است، زیرا انتقال تنش از ماده زمینه (فاز ماتریس پلیمری) به آرد چوب (فاز تقویت کننده) به وسیله این ناحیه صورت می‌گیرد (Tajvidi, et al,.2003). از آنجایی که ماتریس پلیمری الیاف را در محل و آرایش مطلوب نگاه داشته و به عنوان یک محیط منتقل کننده بار بین الیاف عمل می‌کند و الیاف هم عضو بار پذیر اصلی چندسازه هستند(varvani farahani,.2008). لذا با افزایش مقدار درصد الیاف طبیعی لیگنوسلولزی (آرد چوب) میزان تنش قابل تحمل ماده مرکب بر اثر وجود فاز تقویت کننده ( الیاف سلولزی) افزایش می‌یابد(Tajvidi, et al,.2003). بنابراین دارا بودن مدول الاستیسیته بالاتر پرکننده سلولزی نسبت به ماده زمینه و انتقال بیشتر تنش توسط پرکننده سلولزی با مدول بالا و پلیمر با مدول کم به بهبود مقاومت خمشی چوب پلاست ها و کششی می‌انجامد.

(naeemian,.2007) با بررسی خواص کامپوزیت‌های چوب پلاست آرد چوب/ پلی‌پروپیلن به این نتیجه رسید که با افزایش میزان مصرف تقویت‌کننده‌های لیگنوسلولزی مقاومت‌های کششی و خمشی کامپوزیت‌های چوب پلاست افزایش می‌یابد. نتایج مطالعات shakeri  (2007)، نیز نشان داد که افزایش پرکننده‌های لیگنوسلولزی تا 30 درصد وزنی موجب بهبود استحکام کششی و خمشی کامپوزیت های چوب پلاست شده ولی در 40 درصد وزنی سبب کاهش این خواص می‌شود.

همچنین در بررسی اثر جفت کننده بر مقاومت کششی و خمشی چندسازه چوب پلاست مشاهده گردید که‌ با افزایش مقدار جفت کننده ( MAPE ) از 0 به 4 درصد، مقاومت کششی و خمشی چندسازه چوب پلاست افزایش یافته، Fu  و همکاران (2006)، بیان کردند که تنها 5/0 درصد ماده ی مونت موریلونیت به خاطر داشتن ضریب ظاهری بالا و تشکیل ساختار لایه لایه‌ای و بین لایه‌ای باعث افزایش قابل ملاحظه‌ای در مدول الاستیسیته، مقاومت کششی، مقاومت خمشی چوب پلاست ها، و ازدیاد طول در نقطه پارگی کامپوزیت می‌شود. البته آن‌ها عنوان کردند که افزایش بیش از حد ذرات نانو، موجب کاهش مقاومت مکانیکی در کامپوزیت‌های چوب پلاست می شود. بر این اساس، بهترین مقدار مصرف نانورس را بین 4-5% گزارش کردند. همچنین Wu و همکاران (2007)، دریافتند که با اضافه نمودن تنها 2% پرکننده ی نانو رس به نانو کامپوزیت حاصل از آرد چوب کاج و پلی اتیلن سنگین، مقاومت خمشی چوب پلاست ها و مقاومت کششی افزایش می‌یابد. نتایج تحقیقات Kord و همکاران (2010)، نیز نشان داد که مقاومت کششی و خمشی چوب پلاست ها، مدول کششی و خمشی چوب پلاست ها با افزایش 3% مونت موریلونیت اصلاح شده آلی افزایش می‌یابد اما با افزایش این مقدار به 6% این خواص کاهش می‌یابد. همچنین Ashori و همکاران (2010)، دریافتند که بیشترین بهبود مقاومت‌های کشش و خمش در میزان 3% نانورس بدست می‌آید و افزایش بیشتر نانورس خواص مکانیکی را کاهش می‌دهد.

مدول کششی و خمشی چوب پلاست از ضایعات ماهی

مدول الاستیسیته یک ماده مرکب متاثر از مدول الاستیسیته اجزای تشکیل دهنده آن است، بنابراین با توجه به این‌که الیاف سلولزی دارای مدول الاستیسیته نسبتاً بالایی هستند طبعاً می‌توانند مدول الاستیسیته ماده مرکب را بهبود بخشند (Tajvidi, et al,.2003 ؛ Nourbakhsh,et al.2003). لذا با افزایش الیاف درصد ضایعات ماهی مدول خمشی چوب پلاست ها کاهش و مدول کششی افزایش میابد.

Tajvidiو همکاران (1998)، دریافتند که با افزودن ماده سلولزی مقادیر مدول الاستیسیته و سختی افزایش قابل توجهی می‌یابد. همچنین نتایج مطالعات Tajvidi (2003)، افزایش مدول الاستیسیته و مقاومت‌های کششی و خمشی چندسازه‌های چوب پلاست را با افزایش درصد پرکننده‌های لیگنوسلولزی نشان می‌دهد. در این تحقیق ملاحظه گردید که با افزایش مقدار پودر ماهی ضایعاتی در ترکیب، مدول خمشی چوب پلاست ها کاهش می‌یابد. اما اثر جفت کننده بر این میزان مقاومت نشان داد که با افزایش این ماده مقاومتهای فوق کاهش میابد.

مقاومت به ضربه فاقدار چوب پلاست از ضایعات ماهی

در مورد مقاومت به ضربه باید اذعان داشت که اضافه شدن پودر ماهی باعث خواهد شد تا نیروی اعمالی در حین آزمون ضربه به جای این‌که از داخل محیطی همگن عبور کند با مجموعه‌ای از نقاط که تمرکز تنش در آن‌ها اتفاق می‌افتد، روبرو شود. این نقاط مستعد ترک بوده و باعث افت مقاومت به ضربه خواهند شد. بنابراین با اضافه شدن پودر ماهی در طی آزمون ضربه، میزان جذب انرژی ابتدا افزایش یافته و سپس کاهش می‌یابد. ضربه ایزود فاقدار معرف مقاومت ماده در برابر گسترش و چگونگی شکست است(Tajvidi, et al,.2003).

Kuan و همکاران (2005)، عنوان کردند که با افزایش مقدار آرد چوب مقاومت به ضربه فاقدار و ازدیاد طول در نقطه پارگی و دمای انتقال شیشه‌ای[1] کاهش می‌یابد. نتایج تحقیقات shakeri  و همکاران (2006)، نشان داد که استحکام ضربه‌ای برای نمونه‌های شکافدار کامپوزیت چوب پلاست با افزایش ماده پرکننده لیگنوسلولزی کاهش می‌یابد.  Nourbakhsh و همکاران (2009) دریافتند که به هنگام اضافه نمودن ذرات نانورس به مقدار 1% مقاومت به ضربه به میزان 6% کاهش می‌یابد که این مقدار کاهش در سطوح بالاتر نانو ذرات رس شدیدتر بود.

منابع

  • Arvanitoyannis, I., Biliaderis,C.G.,Ogawa, H.,& Kawasaki, N.(1998). Biodegradable Films Made From Low-Density Polyethylene (Ldpe), Rice Starch And Potato Starch For Food Packaging Applications:Part 1. Carbohydrate Polymers 36(2-3),89-104.
  • Ashori, & Nourbakhsh, A. 2010. Preparation And Characterization Of Polypropylene/Wood Flour/Nanoclay Composites. European Journal Of Wood And Wood Products, Doi 10.1007/S00107-010-0488-9.
  • Baker, A. M.M., And Mead, J.(2000). Thermoplastics. In Modern Plastics Handbook, (Harper, C.A.,Ed), Pp .1.1-1.92.Mcgraw-Hill.
  • Butylina, S., Martikka, O., Karki, T. 2010. Comparision Of Water Absorption And Mechanical Properties Of Wood-Plastic Composites Made From Polypropylene And Polylactic Acid. Wood Material Science And Engineering, 5: 220-228.
  • Chandra, R., & Rustgi, R. (1998). Biodegradable Polymers Program Polymer Science. Progress In Polymer Scince 23, 1273-1335.
  • Farahani ,A.(2008). Composite Corrosion Problem. Technical Publication, National Iranian Oil Company. Exploration And Production Magazine. No. 52. 64-62.
  • Fu, J. And Naguib, H. E.2006. Effect Of Nanoclay On The Mechanical Properties Of Pmma/Clay Nanocomposites Foams. Journal Of Cellular Plastic, 45: 325-342.
  • Guilbert, S., & Gontard, N. Agro-Polymers For Edible And Biodegradable Films: Review Of Agricultural Polymeric Materials, Physical And Mechanical Characteristics. In Innovations In Food Packaging , Ed. Jung H. Han. Pp 263-276. Elsevier Academic Press.2005.
  • Han, J. S. And J. S. Rowell. Chemical Composition Of Fibers. In Paper And Composites From Agro Based Resources. Ed. R.M. Rowell, Judith Roweell. Pp 83-130.Crc Press.1996.
  • Incarnato, L., Scarfato, P., Acierno, D., Milana, M. R. & Feliciani, R. (2003). Influence Of Recycling And Contamination On Structure And Transport Properties Of Polypropylene. Journal Of Applied Polymer Science, 89, 1768_1778.
  • Kaczmarek, H., & Ołdak, D. (2006). The Effect Of Uv-Irradiation On Composting Of Polyethylene Modified By Cellulose. Polymer Degradation And Stability91(10), 2282-2291.
  • Karina, M., Onggo, H. And Syampurwadi, A. 2007. Physical And Mechanical Properties Of Natural Fibers Filled Polypropylene Composites And Its Recycles. Journal Of Biological Sciences, 7: 393-396.
  • Kazemi Najafi,, Hamidinia, E. & Tajvidi, M. 2006. Mechanical Properties Of Composites From Sawdust And Recycled Plastics. Journal Of Applied Polymer Science, 100: 3641–3645.
  • Kord, B., Hemmasi, A. H. & Ghasemi, I. 2010. Properties Of Pp/Wood Flour/Organomodified Montmorillonite Nanocomposites. Journal Of Wood Science Technology. Doi 10.1007/S00226-010-0309-7.
  • Kuan, C. F., Kuan, H. C., Ma, C. M. And Huang, C. M. 2005. Mechanical, Thermal And Morphological Properties Of Water-Cross Linked Wood Flour Reinforced Linear Low-Densityu Polyethylene Composites, Journal Of Composites: Part A , 37: 1696-1707.
  • Naeemian, N. (2005). Investigate The Properties Of Kenaf Fiber Hybrid Composites – Wood Flour / Polypropylene. Ph.D. Dissertation. Islamic Azad University Science And Research Branch Of Tehran.
  • Nourbakhsh, A. & Ashori, A. 2009. Influence Of Nanoclay And Coupling Agent On The Physical And Mechanical Properties Of Polypropylene/Bagasse Nanocomposite. Journal Of Applied Polymer Science, 112: 1386-1390.
  • Nourbakhsh, A., Ashori, A., & Kazemi Tabrizi, A. (2014). Characterization And Biodegradability Of Polypropylene Composites Using Agricultural Residues And Waste Fish.Composites Part B: Engineering56, 279-283.
  • Ołdak, D., H. Kaczmarek, T. Buffeteau, And C. Sourisseau. “Photo-And Bio-Degradation Processes In Polyethylene, Cellulose And Their Blends Studied By Atr-Ftir And Raman Spectroscopies.” Journal Of Materials Science 40, No. 16 (2005): 4189-4198.
  • Plackett,D.,& Vazquz, A. (2004) Natural Polymers Sources. In Green Composites, Polymer Composites And The Environment,(Baillie,C,Ed),Pp. 123-153. Crc Press.
  • Shakeri, A. R., & Omidvar, A. (2006). Investigation On The Effect Of Type, Quantity And Size Of Straw Particles On The Mechanical Properties Of Crops Straw-High Density Polyethylene Composites. Iranian Journal Of Polymer Science And Technology (Persian).
  • Tajvidi, M. Ebrahimi, Gh. (1998). Investigate The Possibility Of Using Cellulose Fibers, Wood And Paper Fiber Composites In Construction – Polypropylene. Iranian Journal Of Natural Resources. Volume 51. No. 2. 45-35.
  • Tajvidi, M., Ebrahimi, G., & Enayati, A. (2003). Dynamic Mechanical Analysis Of Compatibilizer Effect On Mechanical Properties Of Wood Flour-Polypropylene Composites. Iranian Journal Of Natural Resources.
  • Wan, Y. Z., Et Al. “Mechanical, Moisture Absorption, And Biodegradation Behaviours Of Bacterial Cellulose Fibre-Reinforced Starch Biocomposites.”Composites Science And Technology7 (2009): 1212-1217.
  • Wu, Q., Lei, Y., Clemons, C. M., Yao, F., Xu, Y. And Lian, K.2007. Properties Of Hdpe/Clay/Wood Nanocomposites. Journal Of Plastic Technology, 27(2):108-115.

Investigation on mechanical characteristics of composite made from Fish wastes (WF) and high-density polyethylene (HDPE)

 

Given the growing consuming rate of new products and also environmental concerns about the industry, research for producing goods that have less damaging effects on the environment, and the fact that polymers such as polyethylene, polypropylene, and other oil-based polymers which typically are used in the fabrication of these products and have poor biodegradability, implied researchers to remediate for this environmental problem. In this study, the effect of additive fish waste powder, base material, and also the quantity of coupling agent (MAPE) on the physical and mechanical properties of the wood-plastic composite was studied. For this purpose, wood powder at 40% was mixed with 60% of polyethylene (PE). Fish waste in three levels (5, 10, and 15%) mixed into wood powder and coupling agent on three levels (0, 2, and 4) of PE in a domestic blender (DR.Colien) at 180 °C and a speed of 50 rpm, and samples were made with using of injection molding for standard tests. The mechanical properties: tensile and bending strength, bending and tensile modulus and impact strength and physical properties, and composite biodegradation was measured. This result suggests that increasing the amount of fish powder waste to 10%, increased bending strength while other strengths diminished. The amount of all strengths increased except impact strengths of samples by increasing in percentage of coupling agent to 4%, which significantly reduced.

Keywords: Mechanical properties, Wood flour, fish waste powder, composite, injection molding, coupling agent, high density polyethylene.

[1] -Glass Transition Temperature

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید