پلیپروپیلن به دو گروه هموپلیمر وکوپلیمر تقسیم می شود. هموپلیمر متبلور است ودمای ذوب آن حدود ۱۶۱-۱۶۵ درجه سلسیوس میباشد. نرمشدگی آن هم حدود ۱۵۵ درجه سلسیوس میباشد، و توزیع وزن ملوکولی آن کم است. کوپلیمر هم شامل مقداری همتکپار اتیلن است و به کوپلیمر تصادفی و بلوکی تقسیم میشود. نقطه ذوب آن حدود ۱۴۰ – ۱۵۰ درجه سلسیوس است.
پلیپروپیلن به انواع اتکتیک، ایزوتکتیک و سیندوتکتیک تقسیم می شود. گروه های متیل ممکن است در یک طرف به فرم تناوب یا بصورت تصادفی باشند. این فرمها به ترتیب ایزوتکتیک، سیندوتکتیک و اتکتیک نامیده میشوند. که این فرمها مربوط به هموپلیمر میباشند. پلیپروپیلنی که عموماً برای کاربرد در چوب پلاستیک استفاده میشود، عموما اتکتیک است.
شکل ۴- پلی پروپیلن
۱-۲-۸-تقویتکنندهها و سازگارکنندهها
خواص چندسازه تحت تاثیر اجزاء، توزیع آنها و اثر متقابل بین آنهاست. ممکن است بعضی از خواص این فرآورده جمعی از خواص اجزا باشد. اما گاهی بعضی خواص حالت همبیشی[۲۲] داشته و نمی توان آنها را با جمع ساده خواص اجزا محاسبه نمود.
میزان ماده تقویتکننده عموماً به صورت نسبت حجمی یا وزنی اجزا تعریف می شود. نقش یک جزء در بهبود خواص کلی چندسازه با این پارامتر تعیین می شود. غالبا میزان با نسبت الیاف مهمترین عامل تعیینکننده این محصولات میباشد. ضمناً این پارامتر در حین فرایند تولید به آسانی قابل کنترل میباشد (تجویدی، ۱۳۸۲).
بطورکلی پلاستیکها از لحاظ خواص فیزیکی و مکانیکی ضعیف میباشند و تقویت این مواد بوسیله تقویتکنندهها امری ضروری بهنظر میرسد. تقویتکنندهها را میتوان به دو دسته تقویت کننده های لیفی و غیر لیفی تقسیم بندی نمود (محرابزاده و اکبریان،۱۳۶۷)
تقویت کننده های لیفی شامل ذراتی هستند که دارای نسبت طول به قطر بالایی هستند. و این امر باعث می شود که قسمت اعظم تنشهای وارده به فاز پلیمری به الیاف منتقل شده و در نتیجه مقاومت چندسازه افزایش یابد (ساتایانارایانا[۲۳]،۱۹۸۱).
الیاف تقویتکننده به دوگروه الیاف طبیعی والیاف مصنوعی تقسیم بندی می شود (سندی و جاکوبسون[۲۴]، ۱۹۹۷).
طی دهه اخیر امکان استفاده از مواد لیگنوسلولزی مانند الیاف چوب، کنف، باگاس و نارگیل و سایر مواد با منشا طبیعی به عنوان تقویتکننده پلاستیکها مورد توجه بسیاری از محققین قرارگرفته است. ازجمله فوائد این مواد میتوان به قیمت ارزان، آسانی فرآورش، اثر سایشیکم بر روی تجهیزات فراورش در مقایسه با الیاف مصنوعی، سهولت اصلاح سطوح الیاف با مواد جفت کننده، مقدار زیاد نسبت مقاومت به وزن ،تجدیدی شوندگی و در دسترس بودن منابع آنها اشاره کرد (امیدوار، ۱۳۷۹).
اما مهمترین معایب الیاف طبیعی در چندسازهها عبارتند از : دمای پایینتر برای فراورش، وجود مشکلاتی در پخش و پراکنش مناسب الیاف چوب درماتریس پلیمر و دمای بالای مورد نیاز برای ذوب کردن پلیمر که منجر به تجزیه الیاف چوبی میگردد. ناسازگاری الیاف طبیعی آبدوست با الیاف طبیعی آبگریز و احتمال جذب رطوبت توسط الیاف به منظور سازگاری چنین محصولاتی معمولاً با یک سازگارکننده به مخلوط اضافه می شود که سطح مشترک دوفاز تلفیقشده را افزایش داده و باعث بهبود خواص اینمحصول میگردد (تجویدی، ۱۳۸۲). بدیهی است هرچه اتصال بین مواد تقویتکننده و فاز زمینه قویتر باشد، چندسازه ساخته شده از مقاومت بالاتری برخوردار خواهد بود. از طرفی حالت قطبی الیاف لیگنوسلولزی و حالت غیرقطبی اکثر پلیمرها مانع از انتقال تنش از فاز زمینه به فاز تقویتکننده می شود. بنابراین در ساخت مواد چندسازه استفاده از مواد افزودنی به عنوان سازگارکننده که موجب بهبود اتصال بین دو فاز پلیمری و تقویتکننده میگردد، ضروری به نظر میرسد.
یک مولکول عامل سازگارکننده حاوی یک گروه عاملی معدنی و یک گروه عاملی آلی است که گروه عاملی معدنی به سطح پرکننده و گروه عاملی آلی به زنجیره پلیمری اتصال دارد (شاکری و امیدوار، ۱۳۸۱).
از انواع مواد سازگارکننده میتوان سازگارکنندههای سیلانی، تیتناتها، متاکریلاتها و انیدریدها را نام برد (شاکری و هاشمی، ۱۳۸۲).
۱-۲-۹-روش های فراورش پلاستیکها
روشهای فراورش متفاوتی در مورد پلاستیک ها کاربرد دارند. اکستروژن[۲۵] و قالبگیریتزریقی[۲۶] از همه رایجترند. در اکستروژن، رزین در دستگاه اکسترودر ذوب شده و به درون یک قالب فرستاده می شود. این قالب ماده مذاب را به شکل محصول نهایی درمیآورد. آنگاه ماده مذاب به سرعت سرد شده و شکل بدست آمده حفظ میگردد. پلاستیک جامد وارد بخش کشنده دستگاه که شکلی مشابه قطعه ساخته شده دارد می شود. این بخش ماده مذاب را از داخل قالب بیرون کشیده و در سیستم خنککننده حرکت میدهد. آنگاه محصول به قطعات کوچکتر بریدهشده و یا به دور یک قرقره پیچیده می شود. اکستروژن فرآیندی پیوسته است و محصول با سطح مقطع ثابت و طول بینهایت تولید می کند. فیلمها، پوششها، لولهها و پروفیلها عموماً به این روش تولید میشوند. دراین فرایند به گرمانرمی با شاخص جریانمذاب (MFI)[27] پایین نیاز است. زیرا استحکام مذاب اهمیت دارد. دستگاههای اکسترودر عمدتاً به دوشکل وجود دارند. یکپیچه (یک ماردونه)و دوپیچه (دوماردونه)[۲۸]. دستگاههای دوپیچه عموماً برای مخلوطکردن پلاستیک و مواد افزودنی مانند پرکننده مورد استفاده قرار میگیرند. درحالیکه از نوع یکپیچه معمولاً برای ساخت قطعات پلاستیک استفاده می شود.
شکل ۵- دستگاه اکسترودر
قالبگیری تزریقی فرآیندی است که یک ماده گرمانرم مذاب تحت فشار بالا به داخل یک قالب فولادی تزریق میگردد. پس از سخت شدن پلاستیک قالب بازشده و محصولی به شکل حفره قالب بدست می آید. یک دستگاه قالبگیری تزریقی از دو بخش تزریق و گیره تشکیل می شود. بخش تزریق پلاستیک را ذوب کرده و به قالب تزریق میکند. بخشگیره قالب را باز و بسته کرده و درهنگام تزریق محکم نگه میدارد. در این فرایند به ماده گرمانرمی با شاخص جریان مذاب بالا نیاز است. زیرا ماده مذاب باید توانایی جریان و پرکردن کامل قالب را داشته باشد (ایناس وهمکاران، ۲۰۰۱). نهایتاً لازم به ذکر است که شرایط فرآورش برخواص چندسازههای الیاف طبیعی-پلاستیک بهشدت موثراست (استرانگ[۲۹]، ۲۰۰۰).
شکل ۶- دستکاه قالبگیری تزریقی
۱-۲-۱۰-روش پرس
همانطورکه میدانیم چوب پلاستیکها بطور سنتی با بهره گرفتن از پرس ساخته میشوند. مخلوط مواد بصورت پودر در یک قالب تحت حرارت و فشار قرار میگیرد. همانطورکه بیان شده رایجترین روش برای تولید اینفرآورده روش تزریقی و اکستروژن است. ذرات لیگنوسلولزی بهروش تزریقی بهتر توسط مواد ترموپلاستیک کپسوله میشوند. و سطح فرآورده ها غنی از پلیمر است. و الیاف جهتگیری خاصی دارند. درحالیکه در تختههای تولید شده به روش اکستروژن پارامترهایی مانند جهتگیری و مرزلایهها کمتر قابل تشخیص است و در سطح نمونهها بروش اکستروژن فیبرها آشکار هستند (میگنولت و همکاران، ۲۰۰۹). ولی مهمترین روش تهیه محصولات چند سازه پلیپروپیلن – ذرات چوب روش اکسترودر است. که با بهره گرفتن از این روش محصولات مورد نظر به صورت ورق و پروفیل به منظور استفاده در زمینه های مختلف تهیه میگردند. فرآیندی مانند قالبگیری تزریقی زمانی مورد استفاده قرار میگیرند که محصولات مورد نظر دارای شکل پیچیدهای باشند، و یا نیازی به فرایند پیوسته نباشد.(دادخواه تهرانی، ۱۳۸۷). همچنین روش پرس برای تختههایی با ابعاد بزرگ، دانسیته متفاوت و یا حجم زیاد استفاده می شود. ضمن اینکه در این روش میتوان از حجم بالای الیاف (بیش از ۸۰% وزنی) استفاده کرد.(چهار محالی و همکاران، ۱۳۸۵)
۱-۲-۱۱-اهمیت وکاربردهای چندسازه چوبپلاستیک
باتوجه به دلایل زیر تولید و استفاده نیاز مواد چندسازه از جمله چندسازههای لیگنوسلولزی در کشورهای در حال توسعه، همانند کشور ما از اهمیت ویژهای برخوردار است.
-
-
-
- انتخاب مواد اولیه و روش تولید مناسب صرفهجویی قابل توجهی را در انرژی مصرفی سبب می شود.
-
- بطورکلی تولید چندسازهها به خصوص از الیاف طبیعی از امکانات زیربنایی، تکنولوژی، دانش فنی پیشرفته و سرمایه گذاری بالا ندارد.
-
- روشهای مورد استفاده در ساخت کامپوزیتها بسیار متنوع است و این نوع تنوع باعث می شود که بتوان تکنولوژی مربوط را با شرایط و موقعیت حاکم بر هرکشوری انطباق داده و از امکانات موجود حداکثر استفاده را نمود.
-
- وجود سابقه تاریخی مصرف چندسازهها مانندچوب، کاهگل، ساختمانهای بامبویی، بتون مسلح وقطعات سیمانی تقویت شده با آزبست در کشورهای در حال رشد از دیگر دلایل توجیه چندسازهها میباشد.
-
- در بسیاری موارد تولید کامپوزیتها با وسایل ساده و در محل مصرف امکان پذیر است و در نتیجه مساله حمل کامپوزیت ساختهشده از کارخانه به محل مصرف و هزینه مربوط حذف می شود (گرجانی، ۱۳۸۳).
ازطرفی با توجه به ویژگیهای چند سازه چوبپلاستیک این موارد کاربردهای مختلفی پیدا کرده اند. و استفاده از آنها به سرعت رو به افزایش است.
تجارب محصولات چوب پلاستیک از سال ۱۹۹۸ رشد ۲۵ درصدی داشته است. تقاضا برای تولید این فرآورده ها در آمریکای شمالی و اروپا از ۵۰۰۰۰ تن در سال ۱۹۹۵ به ۷۰۰۰۰ تن در سال ۲۰۰۲ رسیده است. بیشترین تجارت این فرآورده ها در بخشهای مختلف صنعت پلاستیک صورت گرفته بطوریکه هیچ یک از محصولات ساختمانی چنینی تقاضایی را نداشته است (ایباخ و کلمنس[۳۰]، ۲۰۰۶).
این مواد میتوانند در محوطههای داخلی و بیرونی مورد استفاده قرارگیرند. بطوریکه بازارهای اصلی این مواد شامل خودروسازی، مبلمانشهری و ساختمانسازی میباشد (پورحمزه، ۱۳۸۵).
کاربرد عمده این محصولات عبارتنداز :
صنایع حمل و نقل:
بدنه واگنهای قطار، قسمتهای مختلف بدنه خودرو سبک و سنگین، قطعات موتور، محور انتقال نیرو، قایقهای تفریحی و ورزشی و…
صنایع الکتریکی و الکترونیکی:
وسایل الکتریکی،ورق مدارها،کلیدها و کنتورها
صنایع شیمیایی:
لولههای انتقال مواد شیمیایی و بخار، مخازن تحت فشار، تانکهای ذخیره مواد شیمیایی و ستون های تقطیر
وسائل ورزشی و خانگی :
موضوعات: بدون موضوع
لینک ثابت