چوب پلاستیک از کامپوزیت های طبیعی می باشد که از دو جزء کلی پلیمرها یا رزین های ترموپلاستیک و چوب تشکیل شده است.
سابقه استفاده از چوب به عنوان مواد پرکننده به حدود 90 سال گذشته مربوط می شود. بیشتر این چوب پلاستیک ها در آن زمان روی مواد ترموست همانند رزین های فنل و فرمالدهید بود و در اواخر 1960 از رزین های ترموپلاستیک استفاده شد و در سال 1990 اکثر چوب پلاستیک ها را از رزین های ترموپلاستیک درست می کردند.
امروزه بعد از گذشت این دوران آماده سازی، ترکیب چوب و پلاستیک مورد توجه خاصی قرار گرفته است. با قطع یک درخت حدود 50% از آن درخت استفاده می شود و بقیه به صورت ضایعات هستند با این ضایعات می توان کامپوزیتی تولید نمود که در فضای باز عمر مفیدی حدود 20 سال دارد و این کامپوزیت ها قابل بازیافت هستند و به محیط زیست آسیبی نمی رسانند. چوب در این نوع کامپوزیت ها حدود 20-60% وجود دارد. در حین فرایند باید پلیمری استفاده شود که دمای ذوبی کمتر از تجزیه چوب داشته باشد. افزودنی هایی برای تولید چوب پلاستیک استفاده می کنند تا بهبود فرایند مثل(روان کننده، آنتی اکسیدان ها و جاذب اسید) و افزایش دهنده ویژگی (کشنده حشرات، به تاخیر اندازنده اشتعال ،مقاومت در برابر گرما، رنگ پذیری و….) را محصولات تولید شده دارا باشند.
در شکل 1 نمودار ستونی را مشاهده می کنید که میزان مصرف چوب-پلاستیک در امریکا و اروپا را در سال های مختلف (1995-2009) را در حالت مقایسه ای نشان می دهد.
شکل 1: میزان مصرف چوب-پلاستیک در امریکا و اروپا
ترموپلاستیک و چرایی استفاده از آن در چوب پلاستیک
در پلاستیک های گرمانرم مواد به شکل زنجیره های دراز مولکولی با نیروی ضعیف واندروالسی در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. وقتی به این مواد حرارت داده می شود نیروهای بین مولکولی ضعیف می شود. طوریکه ماده نرم و انعطاف پذیرشده و سرانجام در اثر افزایش دما به حالت مذاب گرانروان در می آید. نرم شدن ماده را در اثر گرم کردن و جامد شدن در اثر سرد کردن را می توان بارها تکرار نمود. این مشخصه مهمترین ویژگی و خصوصیت موادد ترموپلاست است که برای تولید چوب-پلاستیک در دهه های اخیر استفاده می شود. البته باید در نظر داشت که قطعه پلاستیکی را هر بار که خرد کرده و وسیله جدیدی از آن بسازیم بدلیل تکرار حرارت دیدن، ذوب و آسیاب شدن، خواص مکانیکی، شیمیائی و حرارتی اولیه را از دست می دهد که باید در هر بار از مواد نو نیز استفاده کرد.
مزایای چوب پلاستیک
1) محصول نهایی نیاز به عملیات تکمیلی ندارد
2) محصول تولیدی، در برابر آب و تغیرات جوی به مراتب بهتر از چوب مقاومت می کند
3) تغییرات ابعادی آن در اثر جذب رطوبت نسبت به چوب پایین تر است
4) در برابر رشد قارچ و حمله حشرات از چوب مقاوم تر است
5) با افزایش درصد چوب قابلیت عایق صوت و حرارتی ان بیشتر می شود
6) در تولید آن می توان از مواد ضایعاتی استتفاده نمود
7) بازیافت محصول پس از اتمام عمر آن امکان پذیر است
8) بازیافت آن ساده است
9) از نظر کیفیت سطح و رنگ به صورت متنوع تولید می شوند
عمده کاربردهای محصولات تهیه شده از چوب پلاستیک در صنایع حمل و نقل و ساختمان می باشد (شکل 2).
شکل 2: استفاده در صنایع ساختمان
فرایندهای تولید کامپوزیت چوب پلاستیک
محصولات تولید شده از چوب پلاستیک با دو روش زیر می باشد که اکستروژن برای تولید پیوسته قطعات تولیدی و تزریق نیز برای محصولات و تولید تک تک می باشند.
- اکستروژن
- تزریق
با توجه به این مورد که بیشتر قطعات چوب-پلاستیکی با استفاده از اکستروژن تولید می شود به توضیح بیشتر این دستگاه ها و انواع آنها در ادامه پرداخته می شود.
تاریخچه اکستروژن
اولین ماشین اکستروژن برای مواد ترموپلاستیک در حدود سال 1935 توسط پائول تروستر در آلمان ساخته شد. قبل از آن اکسترودرها عمدتا برای اکستروژن لاستیک استفاده می شد. این اکسترودرها، اکسترودرهای پیستونی یا ماردونی بودند که توسط بخار گرم می شدند و نسبت طول به قطر L/D اکسترودرهای ماردونی کوچک در حدود 3 تا 5 بود. شکل 3 انواع ماردون برای دستگاه اکستروژن را نشان می دهد. بعد از سال 1935، اکسترودرها به سمت اکسترودرهایی با منبع گرمایی الکتریکی ماردونی و افزایش در طول پیش رفتند.
شکل 3: انواع ماردون از نظر طول به قطر L/D متفاوت
انواع اکسترودر
- اکسترودر تک ماردون
- اکسترودر دو ماردون
فرایند اکستروژن
اکستروژن عملیات انتقال، اختلاط و ذوب را همزمان در دستگاهی به نام اکسترودر انجام می دهد. از جمله محصولات فرایند اکستروژن، گرانول، ورقه، صفحه، فیلم، روکش سیم، کابل، و محصولات چند لایه است. در این فرایند پس از یک پمپ شدن پیچیده، مواد به درون قالبی هدایت می شوند که از لحاظ هندسی می تواند فرم های مختلف بسته به شکل خروجی مورد نظر داشته باشد. دستگاه اکسترودر در صنعت دارای انواع مختلفی می باشند که به طور کلی به دو دسته پیچشی و رفت و برگشت تقسیم می شوند. اکسترودرهای تک و دو ماردونه در گروه اکسترودرهای پیچشی قرار می گیرند.
اکسترودرهای تک ماردونه
در اکسترودرهای تک ماردونه اختلاف اصطکاک بین مواد با ماردون و مواد با سیلندر از عوامل مهم هدایت مواد به سمت جلو می باشد. برای به حرکت در آوردن ماده به سمت جلو ماده نباید همراه ماردون بچرخد، و باید با نرخ کمتری از سرعت ماردون بچرخد. تنها نیرویی که می تواند ماده را در برابر چرخش ماردون نگه دارد، اصطکاک ماده با داخل سیلندر است. اصطکاک بیشتر موجب چرخش کمتر ماده شده و در نتیجه پیشروی آن بیشتر می شود. در اکسترودر تک ماردونه طول به قطر ماردون (L/D) از پارامترهای مهم می باشد. هر چه این نسبت بیشتر شود اصطکاک بیشتر می شود که به معنی جلو برندگی بیشتر برای اکسترودر می باشد (شکل 4).
شکل 4: اکسترودر تک ماردونه با قسمت های مختلف آن
اکسترودر دو ماردونه
نوع دیگر از اکسترودر از دو ماردونه کنار هم ساخته شده اند که این دو ماردون بسته به نوع اکسترودر می توانند موافق هم یا به صورت مخالف بچرخند.
این دستگاه مزایای زیادی نسبت به اکسترودر تک ماردون دارد. تغذیه بهتر و شرایط جا به جایی مثبت به دستگاه اجازه عملکرد با انواع مواد (پودر، مواد لغزنده ….) را می دهد. این دستگاه ها همچنین دارای زمان اقامت کوتاه و توزیع زمان اقامت مناسب می باشند. اختلاط خوب و انتقال حرارت سطحی، کنترل خوب درجه حرارت ماده را امکان پذیر می کند (شکل 5).
شکل 5: اکسترودر دو ماردونه همسوگرد
اکسترودر مناسب برای تولید چوب پلاستیک
برای مواد کامپوزیت چوب پلاستیک، دستگاه اکسترودر همسوگرد با پره های درگیر، به دلایل زیر مناسب ترین دستگاه می باشد.
1) برای مواد حساس به درجه حرارت مشکل ایجاد نمی کند
2) می تواند دارای سرعت چرخشی ماردون بالاتری نسبت به اکسترودرهای ناهمسوگرد باشد
3) پراکندگی و توزیع خوبی از الیاف چوب می تواند در پلیمر ایجاد کند
4) دارای مدت زمان اقامت کمتری در دستگاه می باشد
5) دستگاه توان کمتری مصرف می کند
6) دارای دبی خروجی بیشتری می باشد
برای اطلاعات بیشتر در مورد فرآيندهای تولید كامپوزيت چوب پلاستيک روی مقاله زیر کلیک کنید و مطالعه نمائید.
مقاله فرآيندهای تولید كامپوزيت چوب پلاستيک
مقاله قبلی سایت آگهی تخصصم اینه را می توانید اینجا بخوانید
همچنین شما دوست عزیز و متخصص نیز می توانید مقالات خود را با اسم خودتون (شرکت، اشخاص و مخترعان) به همراه تبلیغ تخصص، محصولات و خدمات خود در آخر آن در سایت تخصصم اینه به رایگان منتشر نمایید. البته به شرطی که مقاله کپی از سایت های دیگر و حتی خودتون نباشد. مقالات تا همیشه در سایت خواهند ماند.
اینجا کلیک کنید تا شرایط نوشتن و فرستادن مقاله را مشاهده نمایید.
در فرم زیر نیز می توانید ایمیل خود را برای دریافت آخرین مقاله های سایت وارد نمایید.
