تحلیل جامع خواص مکانیکی چوب پلاست

تحلیل جامع خواص مکانیکی چوب پلاست تقویت‌شده با پودر آلومینیوم و نرمه MDF

چکیده پژوهش :

در این تحقیق، خواص مکانیکی چوب پلاست تولیدشده با نرمه سمباده‌زنی MDF، پلی‌پروپیلن (PP) و پودر آلومینیوم بررسی شده است. برای بهبود پیوند میان اجزای چوب پلاست، از عامل جفت‌کننده MAPP استفاده شد. نمونه‌ها با روش پرس گرم تولید و در ابعاد استاندارد تهیه شدند. نتایج نشان داد با افزایش درصد وزنی نرمه MDF و پودر آلومینیوم، مقاومت‌های خمشی، کششی و اتصال پیچ و میخ کاهش می‌یابد. بهترین نتایج در نمونه‌های فاقد پودر آلومینیوم حاصل شد.

مقدمه: چوب پلاست چیست و چرا اهمیت دارد؟

چوب پلاست یا WPC، ترکیبی از مواد ترموپلاستیک مانند پلی‌پروپیلن با الیاف سلولزی نظیر پودر چوب یا نرمه MDF است. این مواد با قالب‌گیری یا اکستروژن به محصولاتی مقاوم و کاربردی تبدیل می‌شوند. از کاربردهای محصولات چوب پلاست می‌توان به استفاده در صنایع ساختمانی، دکوراسیون، مبلمان و حتی صنایع پیشرفته اشاره کرد.

افزایش قیمت پلیمرها در سال‌های اخیر سبب شده قیمت چوب پلاست نیز افزایش یابد، بنابراین استفاده از پرکننده‌های طبیعی مانند نرمه MDF به‌عنوان ماده ارزان، علاوه بر صرفه‌جویی، به حفظ محیط زیست نیز کمک می‌کند.

مواد اولیه مورد استفاده در ساخت چوب پلاست

در این تحقیق برای تولید چوب پلاست از نرمه MDF در سه سطح 40، 50 و 60 درصد وزنی استفاده شد. همچنین پلی‌پروپیلن (V30S) و پودر آلومینیوم خالص با اندازه کمتر از 250 میکرون در سه سطح 5، 10 و 15 درصد وزنی به کار رفت. عامل جفت‌کننده MAPP به میزان 4 درصد برای افزایش سازگاری میان فازهای پلیمری و لیگنوسلولزی اضافه شد.

روش ساخت محصولات چوب پلاست

پس از آماده‌سازی نرمه MDF و خشک‌کردن آن، مواد اولیه مطابق ترکیب‌های مشخص‌شده وزن‌گیری و مخلوط شدند. ترکیب‌ها در قالب فلزی استاندارد ریخته شده و با پرس گرم تحت دمای 190 درجه و فشار 30 بار به مدت 15 دقیقه فشرده شدند. پس از آن، نمونه‌ها در شرایط کنترل‌شده نگهداری شده و بر اساس استاندارد اروپایی CEN/TS 15534–1:2007 آزمون شدند.

بررسی نتایج مکانیکی چوب پلاست‌ها

کاهش مقاومت خمشی (MOR) و مدول خمشی (MOE)

نتایج نشان داد که با افزایش نرمه MDF از 40% به 60% و همچنین افزایش پودر آلومینیوم، مدول و مقاومت خمشی کاهش پیدا می‌کند. بیشترین مقاومت در نمونه‌های دارای 40% نرمه و بدون پودر آلومینیوم مشاهده شد. در مقابل، ترکیب 60% نرمه و 15% آلومینیوم، کمترین مقاومت را ارائه داد.

کاهش مدول الاستیسیته کششی

مدول کششی نیز با افزایش میزان پودر آلومینیوم و نرمه MDF کاهش یافت. بیشترین مدول کششی در ترکیب 40% نرمه و بدون پودر آلومینیوم ثبت شد، در حالی‌که پایین‌ترین مقدار به ترکیب 60% نرمه و 15% آلومینیوم تعلق داشت.

کاهش مقاومت به اتصال پیچ و میخ

در محصولات چوب پلاست، با افزایش نرمه MDF و پودر آلومینیوم، مقاومت در برابر اتصال پیچ و میخ نیز کاهش یافت. این مسئله ناشی از کاهش چسبندگی بین الیاف و ماتریس پلیمری در اثر کاهش درصد پلی‌پروپیلن است. در این میان، نمونه شاهد (بدون پودر آلومینیوم) با 40% نرمه MDF بیشترین مقاومت را از خود نشان داد.

نتیجه‌گیری

استفاده از پودر آلومینیوم در کنار نرمه MDF در تولید چوب پلاست باعث کاهش استحکام مکانیکی این محصولات می‌شود. بهترین عملکرد مربوط به نمونه‌هایی بود که فاقد پودر آلومینیوم و دارای 40 درصد نرمه MDF بودند. این یافته‌ها می‌تواند در بهینه‌سازی فرمول ساخت چوب پلاست و کاهش قیمت محصولات چوب پلاست مؤثر باشد.

سوالات متداول درباره چوب پلاست

1. چوب پلاست چیست و چه کاربردهایی دارد؟

چوب پلاست نوعی کامپوزیت ساخته‌شده از ترکیب مواد پلیمری و الیاف چوب یا سلولزی است که در صنایع ساختمانی، مبلمان، محوطه‌سازی و بسیاری از پروژه‌های معماری کاربرد دارد.

2. چرا قیمت چوب پلاست متغیر است؟

قیمت چوب پلاست به عوامل متعددی نظیر نوع پلیمر مصرفی، نسبت نرمه MDF، افزودنی‌ها و روش تولید بستگی دارد. استفاده از مواد اولیه ارزان‌تر باعث کاهش قیمت نهایی می‌شود.

3. بهترین ترکیب برای ساخت محصولات چوب پلاست مقاوم چیست؟

ترکیب پیشنهادی برای دستیابی به استحکام بالا، استفاده از 40٪ نرمه MDF بدون افزودن پودر آلومینیوم و حفظ درصد کافی پلی‌پروپیلن است.