پلاست ساخته شده با پودر آلومینیوم - خصوصیات مکانیکی چوب پلاست - بخش دوم

بررسی خصوصیات مکانیکی چوب پلاست ساخته شده با پودر آلومینیوم، نرمه ام ­دی ­اف و پلی پروپیلن

پژوهش: آرش چاوشی

بخش دوم

(این پژوهش در 2 بخش ارائه میگردد و ترتیب خواندن اهمیت دارد)

نتایج و بحث چوب پلاست

3-1 اندازه­ گیری مدول الاستیسیته خمشی (MOE) و مقاومت خمشی (MOR) چوب پلاست ها

در نمونه های چوب پلاست با توجه به شکل شماره (2) مشخص است که با افزایش درصد وزنی نرمه ام­دی­اف (MDF DUST)، مدول الاستیسیته خمشی(MOE) و مقاومت خمشی (MOR) کاهش پیدا می­کنند. که بیشترین و کمترین مقاومت­ها به ترتیب در سطوح 40 و 60 درصدی نرمه‌های ام­دی­اف حاصل می­گردد.

پلاست 01 300x240 - خصوصیات مکانیکی چوب پلاست - بخش دومپلاست 01 2 300x240 - خصوصیات مکانیکی چوب پلاست - بخش دوم

شکل (2): تاثیر سطوح مختلف نرمه ام­دی­اف در مدول الاستیسیته خمشی­(MOE) و مقاومت خمشی (MOR) نمونه های چوب پلاست

در نمونه­های چوب پلاست چوب پلاست پودر آلومینیوم-نرمه ­ام­دی­اف-پلی­پروپیلن تغییر مقاومت­ها بسیار مشهود بود، بدین صورت در نمونه های چوب پلاست با افزایش درصد وزنی پودر آلومینیوم از 5% به 10% و 15%، کاهش مدول الاستیسیته خمشی (MOE) کاملاً مشهود بود (شکل 3). بیشترین و کمترین مدول الاستیسیته خمشی­(MOE) به ترتیب مربوط به تیمار شماره 1 و شماره 12 می­باشد که برابر با mpa 2343.83 و mpa 871.93 است (شکل 3). در نمونه های چوب پلاست همچنین تغییرات مقاومت خمشی (MOR) را می­توان در شکل شماره (3) مشاهده کرد. که بیشترین مقاومت خمشی (MOR) را می­توان در تیمار شاهد سطح 40 درصد نرمه ام­دی­اف و کمترین این مقاومت را در ترکیب 15 درصد وزنی پودر آلومینیوم همراه با سطح 60 درصد نرمه ام­دی­اف مشاهده نمود. بطور کلی مدول الاستیسیته خمشی(MOE) و مقاومت خمشی (MOR) در سطوح وزنی 40 درصدی نرمه ام­دی­اف بیشترین مقاومت­­ها بدست آمد. که به ترتیب در سطوح 0، 5، 10 و 15 درصد وزنی پودر آلومینیوم حاصل گردید.

پلاست 02 300x240 - خصوصیات مکانیکی چوب پلاست - بخش دومپلاست 02 01 300x240 - خصوصیات مکانیکی چوب پلاست - بخش دوم

شکل (3): مدول الاستیسیته خمشی­(MOE) و مقاومت خمشی (MOR) تیمارهای مختلف چوب پلاست

در نمونه های چوب پلاست بطور کلی با افزایش مقدار استفاده از پودر آلومینیوم مقاومت­ها کاهش پیدا کردند که این کاهش مقاومت هم در مورد مدول الاستیسیته خمشی­(MOE) و هم در مورد  مقاومت خمشی (MOR) صدق می­کند. به عنوان مثال کاهش مقاومت خمشی (MOR) در نمونه­های چوب پلاست با 15 درصد وزنی پودر آلومینیوم تقریباً معادل نصف این مقاومت در نمونه­های چوب پلاست بدون استفاده از پورد آلومینیوم می­باشد (شکل 4).

پلاست04 1 300x240 - خصوصیات مکانیکی چوب پلاست - بخش دومپلاست04 2 300x240 - خصوصیات مکانیکی چوب پلاست - بخش دوم

شکل (4): مدول الاستیسیته خمشی­(MOE) و مقاومت خمشی (MOR) در سطوح مختلف پودر آلومینیوم

3-2  اندازه­گیری مدول الاستیسیته کششی (Young’s modulus) چوب پلاست

در نمونه های چوب پلاست با افزایش مقدار پودر آلومینیوم از 5 به 10 و 15 درصد وزنی مدول الاستیسیته کششی نمونه­های چوب پلاست کاهش پیدا کردند. این نتایج در شکل شماره (5) قابل مشاهده می­باشد. که کمترین مقدار مقاومت به سطح 15 درصدی پودر آلومینیوم مربوط می‌باشد. در نمونه های چوب پلاست همچنین افزایش درصد وزنی نرمه­های ام­دی­اف در نمونه­های چوب پلاست سبب کاهش مقدار مدول الاستیسیته کششی شد، که کمترین مقدار مقاومت­ها در سطح 60 درصد وزنی حاصل گردید (شکل 6).

پلاست05 2 300x240 - خصوصیات مکانیکی چوب پلاست - بخش دومپلاست05 1 300x241 - خصوصیات مکانیکی چوب پلاست - بخش دوم

شکل (5): کاهش مدول الاستیسیته کششی با افزایش سطح پودر آلومینیوم    شکل (6): میانگین مدول الاستیسیته کششی در سطوح نرمه ام­دی­اف

در شکل شماره (7) می­توان مدول الاستیسیته کششی را در تیمارهای مختلف چوب پلاست پودر آلومینیوم-نرمه ­ام­دی­اف-پلی‌پروپیلن مشاهده کرد. با توجه به شکل، کمترین مقدار مدول الاستیسیته کششی در ترکیب 15 درصدی پودر آلومینیوم همراه با سطح 60 درصد وزنی نرمه ام­دی­اف حاصل گردید (mpa 1364.5). همچنین بیشترین مقدار مدول الاستیسیته کششی در چوب پلاست چوب پلاست شاهد (0% پودر آلومینیوم) سطح 40% نرمه­های ام­دی­اف بدست آمد (mpa 3343.6).

پلاست 07 300x240 - خصوصیات مکانیکی چوب پلاست - بخش دوم

شکل (7): مدول الاستیسیته کششی تیمارهای مختلف چوب پلاست پودر آلومینیوم-نرمه ­ام­دی­اف-پلی­پروپیلن

3-3 مقاومت به اتصال پیچ عمود بر سطح (Screw withdrawal strength) چوب پلاست

در نمونه های چوب پلاست با توجه به شکل شماره (8) کاملاً مشهود است که با افزایش میزان نرمه ام­دی­اف از 40% به 50% و 60%، مقدار مقاومت به اتصال پیچ عمود بر سطح (Screw withdrawal strength) به طور معنی­داری کاهش پیدا کرده است. كه دليل آن، كاهش چسبندگي بين الياف در نتيجه كاهش استفاده از ماده ترموپلاستیک (PP) مي­باشد.

پلاست 08 300x240 - خصوصیات مکانیکی چوب پلاست - بخش دوم

شکل (8): مقایسه مقاومت به اتصال پیچ در سه سطح نرمه ام­دی­اف

نتایج حاصل از نمونه­های چوب پلاست چوب پلاست پودر آلومینیوم-نرمه ­ام­دی­اف-پلی­پروپیلن نشان داد که در میان تیمارهای مختلف تفاوت معنی­داری به لحاظ مقاومتی وجود دارد. که در این بین بیشترین مقاومت مربوط به نمونه­های شاهد در هر یک از سطوح وزنی نرمه ام­دی­اف (40%، 50% و 60%) می­باشد. در مجموع بیشترین مقاومت از ترکیب 40 درصد وزنی نرمه ام‎دی‎اف بدون استفاده از پودر آلومینیوم حاصل گردید (شکل 9 ). این بدان معنی است که در چوب پلاست پودر آلومینیوم-نرمه‎ ام­دی­اف-پلی­پروپیلن، استفاده از پودر آلومینیوم تاثیر منفی می­گذارد و باعث کاهش مقاومت­های مورد نظر می­شود(شکل 10).

پلاست 09 300x300 - خصوصیات مکانیکی چوب پلاست - بخش دوم

شکل (9): مقاومت­های اتصال به پیچ حاصل از تیمارهای مختلف از چوب پلاست چوب پلاست پودر آلومینیوم-نرمه‎ ام­دی­اف-پلی­پروپیلن

پلاست 10 300x240 - خصوصیات مکانیکی چوب پلاست - بخش دوم

شکل (10): تاثیر سطوح مختلف پودر آلومینیوم بر مقاومت به اتصال پیچ

3-3 مقاومت به اتصال میخ عمود بر سطح (withdrawal strength of Nails) در نمونه های چوب پلاست

در چوب پلاست پودر آلومینیوم-نرمه ­ام ­دی­ اف-پلی‎ پروپیلن مقاومت به اتصال میخ نیز هماننده مقاومت به اتصال پیچ با افزایش درصد وزنی پودر آلومینیوم کاهش پیدا کرد (شکل 11). بیشترین مقاومت مربوط به تیمار شماره 1 (نمونه شاهد سطح 40% نرمه ام­دی­اف) و کمترین مقاومت مربوط به تیمار شماره 12 (ترکیب سطح 60% نرمه ام­دی­اف همراه با 15% پودر آلومینیوم) می‎باشد (شکل 12).

پلاست 11 300x240 - خصوصیات مکانیکی چوب پلاست - بخش دومپلاست 12 300x240 - خصوصیات مکانیکی چوب پلاست - بخش دوم

شکل (11): کاهش مقاومت اتصال به میخ با افزایش درصد پودر آلومینیوم    شکل (12): مقاومت اتصال به میخ تیمارهای مختلف

  1. نتیجه­ گیری:
  • با افزایش درصد وزنی نرمه­های ام­دی­اف و پودر آلومینیوم در چوب پلاست پودر آلومینیوم -نرمه ­ام­دی­اف-پلی­پروپیلن، مدول الاستیسیته خمشی (MOE)، مقاومت خمشی (MOR) و مقاومت به اتصال پیچ و میخ کاهش پیدا کرد. این کاهش مقاومت را می­توان به تضعیف اتصال میان مواد لیگنوسلولزی و ماده ترموپلاستیک به دلیل استفاده از پودر آلومینیوم و کاهش مقدار ماده ترموپلاستیک مرتبط کرد.
  • در نمونه های چوب پلاست با افزایش درصد وزنی نرمه ام­دی­اف و پودر آلومینیوم مقدار مدول الاستیسیته کششی نمونه­های چوب پلاست کاهش پیدا کرد.
  • در نمونه های چوب پلاست با افزایش مقدار الیاف (نرمه ام­دی­اف)، مقاومت­ اتصالات پیچ و میخ کاهش پیدا کردند. این کاهش مقاومت مستقیماً به کاهش چسبندگی بین الیاف و ترموپلاستیک مصرفی مربوط می­باشد. که با نتایج بدست آمده توسط چهارمحالی و همکاران (2008) مطابقت دارد [8].
  • در نمونه های چوب پلاست بیشترین مقدار مقاومت­ها به ترتیب در نمونه­های شاهد (0% پودر آلومینیوم) سطوح 40، 50 و 60 درصدی نرمه­های ام­دی­اف حاصل گردید.
  • در نمونه های چوب پلاست بیشترین و کمترین مدول الاستیسیته کششی به ترتیب در سطح 40 درصدی نرمه­های ام­دی­اف و سطح 60 درصدی نرمه ام­دی­اف همراه با سطح 15 درصدی پودر آلومینیوم حاصل گردید.

منابع:

  1. Anatole A.Klyosov, 2007.”wood-plastic composite”, book. Published by John Wiley & Sons, Inc., Hoboken, New Jersey.
  2. Gungor, Mechanical properties of iron powder filled high density polyethylene composites, Materials and Design 28 (2007) 1027–1030
  3. Sanadi, A. R., Caulfield, D. F., Rowell, R.M. 1994. Reinforcing polypropylene with natural fiber. Plastic Engineering. Vol. 1. No. 4. PP: 27-28
  4. British Standard. Wood-plastics Composites (WPC) – Part 1: Test Methods for Characterization of WPC Materials and Products; 2007.
  5. H. Kang, K. H. Yoon, Y. B. Park, D.Y. Lee, S.S. Jeong. Properties of polypropylene composites containing aluminum/multi-walled carbon nanotubes. Composites: Part A 41 (2010) 919–926
  6. I.K., Abd-El-Messieh. S.L., Mansour. S.H., Electrical, mechanical and thermal properties of polyvinyl chloride composites filled with aluminum powder, Materials and Design 32 (2011) 62–68
  7. Hetzer M., De Kee D,. Wood/polymer/nanoclay composites, environmentally friendly sustainable technology: A review. chemical engineering research and design 8 6 ( 2 0 0 8 ) 1083–1093
  8. M., Tajvidi, Kazemi Najafi. M. S., Mechanical Properties of Wood Plastic Composite Panels Made From Waste Fiberboard and Particleboard, POLYMER COMPOSITES, 2008.
  9. M, Dust hoseini. K, Khademi. H, Hamsi. S.A.H, Faezipur. M,. 2008, Investigation of mechanical properties of MDF wastes-HDPE composite. Agriculture science. 13. 737-750. (In Persian)
  10. Madhoushi, H. Nadalizadeh, M. P. Ansell, Withdrawal strength of fasteners in rice straw fibre-thermoplastic composites under dry and wet conditions, Polymer Testing 28 (2009) 301–306
  11. R. G. use of wood fibers as a filler in polyethylene studies on mechanical properties. Plastics rubber processing and applications. 1998, Vol 11. No 4.
  12. A. A, karimi. A, N, tajvidi. M. 2009. Investigation of mechanical properties of particle board dust-PP composite. Wood and paper science of IRAN. 24. 58-68. (In Persian)
  13. J. E. Stark. N. M. 2004. Consideration in recycling of wood plastic composite.
  14. Bledzki AK, Reihmane S, Gassan J., 1998. Thermoplastics reinforced with wood fillers: a literature review. Polym Plast Technol Eng; 37(4): 451–68.
  15. Espert, A., Vilaplana, F. and Karlsson S., 2004. Comparison of water absorption in natural cellulosic fibers from wood and one-year crops in polypropylene composites and its influence on their mechanical properties. Composites: Part A. 35 (2004): 1267–1276.

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید