مقدمه ای بر پلاستیک ها در چوب پلاست

پلاستیک ها در چوب پلاست تنوع و خصوصییات متفاوتی دارند. به طور کلی مواد پلاستیکی جزء مواد پلیمری محسوب می شوند و مهمترین خصوصیات آنها وزن مولکولی بالای و ساختار مولکولی شبکه ای و زنجیروار آنهاست ؛ در حقیقت پلاستیکها یکی از بزرگترین گروهای پلیمری را تشکیل می دهند ، پلاستیکها خانواده بزرگی از مواد پلیمری هستند که از مواد آلی مثل زغال سنگ ،نفت، گاز ، کتان ، چوب وآب ساخته می شوند تا سال 1950 منبع اصلی مواد اولیه برای ساخت پلاستیک ها  زغال سنگ بود ، ولی امروزه صنعت پلاستیک به شدت به وجود نفت وابسته است . پلاستیکها را ازنظر رفتاری که در برابرحرارت از خود نشان می دهند به دو  گروه می توان تقسیم نمود

پلاستیک ها در چوب پلاست

1- ترموپلاستیک ها  (گرما نرم)

2 – ترموست ها (گرما سخت)

ترموپلاست ها:

پلاستیک هایی هستند که در اثر حرارت نرم و در اثر سرما سخت می شوند. این امکان از آنجا ناشی می شود که  ترموپلاستیکها دارای زنجیرهای مولکولی هستند که به هنگام سرما و گرما بدون اینکه در زنجیر مولوکولی شکستی ایجاد شود نسبت به هم حرکت می کنند. مانند پلی اتیلن، پلی استایرن و نایلونها پلی پروپیلن پلی ونیل کلراید

ترموست ها:

ترموست ها هم مانند ترموپلاستیکها دارای مولوکولهای زنجیر مانند هستند اما فرآیند پخت  و سخت شدن آنها باعث تشکیل یک سری اتصالات عرضی بین  زنجیره های مولکولی  و  طولی می شوند در نتیجه محصول نهایی ساختاری پیچیده و شبکه در هم پیدا می کند که در آن زنجیرها نمی توانند نسبت به هم آزادانه حرکت کنند به همین علت حرارت دادن به  آنها باعث ایجاد جریان خمیری یا نرم شدن نمی شود مانند پلی استرها،سیلیکونها،اپوکسی و فنولیکها گروهی از تولید کنندگان مواد اولیه را به مواد پلاستیکی پایه به شکل پودر و یا رزین های مایع ویا گرانول تبدیل می کنند گروهی دیگرنیزاین مواد پایه را گرفته  و به اشکال جامد و نیمه جامد  پلاستیکی مثل ورق ، لوله ، پروفیل وسایر اشکال مورد نیازتبدیل می کنندهمانطور که ذکر شد مواد پلیمری مورد مصرف در صنعت چوب پلاست اغلب به صورت ذرات ریز” گرانول” مورد مصرف قرار می گیرند.

بسته  به این که چه خواصی از پلاستیک تولید شده مورد انتظار است در این مرحله موادی را با  پلاستیک مخلوط می کنند، از رنگها وشکل پذیر کننده ها وانواع ترکیبات کمکی نیزدر حد 1تا 5 درصد و پر کننده ها برای افزایش حجم ، تامین خواص مکانیکی ونیز وزن مخصوص مورد نظر در پلاستیک استفاده می شود البته بسته به نوع ودرصد فیلرمورد استفاده قیمت تمام شده محصول نیز تغییر می کند .

برای شکل دهی محصولات پلاستیکی روشهای متعددی از جمله: قالب گیری تزریقی ، قالب گیری فشاری  تزریقی ، بادی ، دانه های منبسط شونده ، انتقالی ، چرخشی،لایه گذاری ، ریخته گری واکسترود کردن  … استفاده می شود . از روش های فوق الذکر چند روش قالبگیری تزریقی و تحت فشار و اکسترود کردن درساخت کامپوزیتهای چوب – پلاستیک به نسبت سایر متدهای شکل دهی عمومیت بیشتری دارند .

مواد اولیه در چوب پلاست

با توجه به اینکه مواد پلاستیکی و پودرهای سلولزی اجزا اصلی تشکیل یک محصول کامپوزیت چوب پلاست هستند بنابراین برای شناخت بهتر این محصول چند سازه لازم است که در بدو امر با مواد تشکیل دهنده آن آشنایی لازم را داشته باشیم لذا در ادامه مروری برانواع پلاستیکها وپودرهای سلولزی مورد استفاده در این صنعت خواهیم داشت البته مواد وترکیبات دیگری نیز در ساخت این کامپوزیت مشارکت دارند که مجموعا حد اکثر 10درصد وزنی محصول نهایی را به خود اختصاص می دهند این ترکیبات تحت عنوان کلی مواد افزودنی به طور جداگانه مورد بحث قرار خواهند گرفت .

شکل فیزیکی و ابعاد ظاهری مواد اولیه اصلی در چوب پلاست

• آرد چوب، الیاف یا سایر مواد سلولزی مورد استفاده اغلب به صورت پودرهای حاصل از آسیاب چکشی و دارای ظاهری سوزنی شکل هستند و براساس مش بندی های مختلف تفکیک وبسته بندی می شوند ابعاد ذرات بسته به نوع و کیفیت مورد انتظار از محصول تغییر می کند معمولا” اندازه ذرات آرد چوبی که به عنوان فیلر استفاده می شود10تا 80 مش بوده و دارای ضریب لاغری L/D) ( بین 1/4 تا 1/2 می باشند و نیز برای الیافی که به عنوان تقویت کننده استفاده می شود مشابه الیاف کاغذ سازی این نسبت باید بزرگتر از 1/24 باشد و رطوبت آنها تا حد کمتر از  5 درصد خشک شده ودرفرآیند تولید بلافاصله پس از باز کردن بسته بندی مورد مصرف قرار می گیرند تا فرصت کافی برای جذب رطوبت از محیط را نداشته باشند .

مشخصات مواد سلولزی مورد مصرف در صنایع چوب پلاست

کارکرد در محصول	Size&Mesh No	ضریب کشیدگی	نوع ماده سلولزی
پرکننده	10  to  80	L / D) < 4/1     ) >2/1	آرد چوب وانواع پودرهای سلولزی
تقویت کننده مکانیکی	70 – 2000micron	L / D) > 24/1   )	الیاف چوبی وسلولزی

• پلیمر یا پلاستیک مورد مصرف بسته به منبع تامین آن می تواند به صورت رزینهای مایع ویا جامد ، ذرات جامد گلوله ای شکل ” گرانول ” ویا درمورد پلیمرهای بازیافتی ذرات پولکی شکل حاصل از خرد کردن پلاستیکهای ضایعاتی باشد . در صنعت چوب پلاست مواد اولیه پلیمری اغلب به صورت ذرات ریز” گرانول” مورد مصرف قرارمی گیرند .

البته دراغلب موارد ذرات چوب و پلیمر را (در حالت مذاب)  در دستگاه اکسترودربا هم مخلوط کرده وبه صورت گرانول آماده چوب پلاست مورد استفاده قرارمی دهند ، در حالت اخیر ترکیب دارای پراکنش مناسب یکنواخت تر بوده و نتیجتا در حین تبدیل به محصول عملیات اختلاط بسیار مختصرتر از زمانی است که ماده اولیه سلولزی و پلیمری به صورت مجزا وارد سیستم تغذیه می شوند .

پلاستیک های مورد مصرف در صنعت چوب پلاست

علی رغم اینکه پلیمرهای ترموست دارای خواص مکانیکی بالاتر هستند دراین صنعت تنها از پلیمرهای ترموپلاستیک به عنوان ماده زمینه ( ماتریس ) می نوان استفاده نمود که مهمترین مزیت آنها قابلیت بازیافت و فراورش مجدد است.

متغیر های مرتبط با انتخاب نوع پلیمر در چوب پلاست:

1-   خواص ذاتی وکیفیت های فیزیکومکانیکی پلیمر

2-   نوع کاربرد محصول وکارآیی مناسب در سرویس

3-   در دسترس بودن ماده پلیمری ومسایل اقتصادی و هزینه تولید

4-   دمای فراورش پلیمر

مهمترین نکته ای که نباید از آن غافل ماند این است که دراین صنعت به دلیل استفاده از الیاف سلولزی با یک عامل محدود کننده بسیار مهم روبه رو هستیم وآن عامل محدودیت دمای فرآیند است ، یعنی این که مواد سلولزی در دمای بالاتر از 180 تا 200 درجه شروع به سوختن می کنند واین تخریب حرارتی موجب کاهش قدرت چسبندگی بین پلیمر والیاف در منطقه سطح مشترک می شود که نتیجه آن کاهش کلیه خواص مکانیکی محصول می باشد لذا در این صنعت تنها استفاده از پلیمرهای قابل فرآیند در دمای پایین مقدورمی باشد که مهترین شان عبارتنداز انواع پلیمرهای:

پلی اتیلن سبک LDPE   ،  پلی اتیلن سنگینHDPE   ،  پلی پروپیلن PP  ،  پلی ونیل کلراید   PVC و پلی استایرن  PS  که از رواج بیشتری نسبت به پلی اتیلن نیمه سبک MDPE و پلی اتیلن فوق سبک LLDP  و …  برخوردارند.

علی ایحال شايد بتوان گفت که علاقه تولیدکنندگان معطوف به استفاده خانواده پلی اولفین ها می-باشد . البته بسته به نوع تکنولوژی وماشین آلات ، شرایط تولید ، خواص مورد انتظاراز محصول ومسایل اقتصادی ممکن است ازانواع و صورمختلف پلیمرهای بازیافتی ، مواد نو و یا ترکیبی ازاین دو استفاده شود.

در نمودار زیرمیزان استفاده از رایج ترین پلاستیکهای مصرفی در این صنعت ، در بزرگترین بازار تولید و مصرف (بازار امریکای شمالی) را می توان مشاهده نمود

انواع پلاستیک ها در چوب پلاست در امریکای شمالی (ایالات متحده وکانادا)

همانطوركه مشاهده مي شود خانواده پلی اتیلن که شامل پلی اتیلن سبک و پلی اتیلن سنگین است دارای بیشترین سهم (83 درصد ) است  پلی ونیل کلراید ( 9درصد ) پلی پروپیلن (7 درصد) و سایر پلیمرها مجموعا (1درصد) بازار مصرف را به خود اختصاص داده اند ، باید اذعان داشت که در سطح جهان نیز نسبت مصرف انواع پلیمرتفاوت چندانی با درصدهای ذکر شده فوق ندارد.