جستجو در تالارهای گفتگو

گسترش سریع کامپوزیت های چوب پلاستیک در سال های ابتدایی دهه ی 90 میلادی شروع شد و کاربری اصلی آن برای تولید الوارهای مقاوم به عوامل جوی بود. این محصول اکنون در انواع محصولات اکستروژنی مانند ریل ها، حصار، زوارها تزیینات داخل خودرو به کار میرود. افزودن چوب به پلاستک باعث کاهش قیمت فرمول، افزایش مدول الاستیسیته (صلبیت) و کاهش ضریب انبساط گرمایی میشود. همه ی این مزایا، یک هزینه دارد و آن مشکل بودن و پیچیدگی اکستروژن این مواد است. چوب تنها الیاف طبیعی مورد استفاده در پلاستک ها نیست ولی پر مصرف ترین است. چوب مورد استفاده در این آمیزه ها ابتدا آسیاب، الک و سپس خشک میشود. برای الوار و کاربردهایی که در کف استفاده میشوند، بافت سطحی قابل قبول و حتی لازم است. برای این کاربردها الک کردن پودر چوب با توری مش 40 تا 60، علاوه بر ایجاد ظاهر مناسب، جریان پذیری خوبی به آمیزه میدهد. برای پروفیل هایی که ظاهر صاف تری لازم دارند، چوب با توری 80 تا 100 الک میشود. ذرات ریزی که از الک 120 میگذرند مطلوب نیستند زیرا جریان پذیری مواد را ضعیف میکنند و اختلاط آنها با پلاستیک نیز مشکل تر است. الیاف چوب وقتی خوب مخلوط نشوند، به صورت نقاط "چوبی" در آمیزه دیده میشوند که هرگاه ذرات ریز آمیزه بیش تر شود و یا اکسترودر توانایی اختلاط کافی نداشته باشد، بروز میکند. پودر چوب بسته به رطوبت محیط، با جذب 8 تا 12 درصد رطوبت به تعادل میرسد. آب باقیمانده در آمیزه، بعد از خروج از قالب، تبخیر شده و باعث باد کردن پروفیل میشود، پس لازم است تا قبل ار خروج آمیزه از اکسترودر، میزان رطوبت چوب را کاهش داد. اکسترودرها میتوانند با داشتن گازگیر عادی یا تحت خلا، بخشی از رطوبت مواد را خارج کنند ولی میزان خروج رطوبت از آمیزه بیش تر توسط نفوذ رطوبت از داخل مواد مذاب به بیرون کنترل میشود. برای اکسترودرهای ناهسوگرد (counter .rotating) بیش ترین سرعت تولید در رطوبت یک درصد و کمتر به دست می آید. در اکسترودرهای همسوگرد، سرعت عوض شدن سطح مذاب در داخل اکسترودر بیشتر است و به همین دلیل رطوبت مواد اولیه را بهتر تحمل میکنند. بهترین میزان رطوبت الیاف چوب در این اکسترودرها 2 تا 4 درصد است. کم کردن رطوبت مواد ورودی به پایین تر از 2 درصد، در عمل باعث افت سرعت تولید میشود زیرا تبخیر آب از سطح پروفیل، خود باعث خنک شدن پروفیل میشود. اکسترودر های ناهمسو گرد و همسو گرد به ترتیب میتوانند مواد با رطوبت بالاتر از 1 و 4 درصد را نیز فرایند کنند ولی سرعت تولید آنها کم میشود. کم کردن سرعت تولید باعث افزایش زمان اقامت مواد در اکسترودر میشود و میزان آلی که میتوان از آمیزه خارج کرد افزایش میباید. اگر میزان رطوبت مواد دو برابر میزان توصیه باشد- یعنی حدود 2 درصد برای ناهمسو گرد و 8 درصد برای همسو گرد- حداکثر حجم تولید نصف میشود. پرو فیل هایی که درصد رطوبت آنها بالا است، دچار حباب های موضعی میشوند و یا در زیر سطح پروفیل، تاول ایجاد میشود. اگر میران رطوبت خیلی زیاد باشد، پوسته ی پروفیل به طور کامل از پروفیل جدا میشود. چوب ترکیب پیچیده ای دارد و اجزای اصلی آن سلولز و لیگنین است. اهمیت دانستن ترکیب چوب از آن جهت است که هر دوی این مواد در دماهای بالای 190 درجه ی سانتیگراد، تخریب میشوند. شکل 1 نتیجه ی آنالیز گرمایی وزنی (TGA) الیاف چوب را نشان میدهد. در این منحنی وزن باقیمانده ی مواد با افزایش دما رسم میشود. افت وزن نمونه یا به دلیل خروج مواد فرار (مانند آب) است یا به دلیل تخریب ماده و تولید مواد فرار که از ماده خارج شده و باعث افت وزن میشود. در نمودار TGA دو مرحله افت وزن دیده میشود: تخریب آب در دمای 25 تا 125 درجه که حدود 6 درصد وزن نمونه است و تخریب سلولز و لیگنین در درمای 190 تا 400 درجه که 74 درصد وزن نمونه را تشکیل میدهد. شکل 2 دامنه ی دمایی مناسب برای خشک کردن چوب، تخریب آهسته و تخریب سریع سلولز و لیگنین را نشان میدهد. مشکلات فرایند چوب در دماهای فرایند پلاستیک با درنظر گرفتن رفتار این ماده در دماهای بالا، قابل توجه است- با توجه به این که دمای مواد مذاب بیشتر پلاستیک هایی که برای چوب پلاستیک ها استفاده میشود بیشتر از 190 درجه ی سانتیگردا است، مشکلات این فرایند بیش از پیش آشکار میشود. دمای فرایندی بیشتر پلاستیک را اگر رو منحنی شکل 2 منطبق کنیم، میبینیم که در ناحیه ی تخریب آهسته قرار میگیرند. این به این معنی است که سازنده پروفیل در حال کار با ماده ای است که اجزای اصلی آن قبل از ورود به قالب، در آستانه ی تخریب دارند. جلوگیری از این تخریب و یا در عمل، کنترل آن، سخت ترین کار در اکستروژن چوب پلاستیک است. مشکلات اصلی که در پروفیل به دلیل تخریب بروز میکند، عبارتند از تاب برداشتن پروفیل و تغییرات ابعادی آن به ویژه در لبه های تیز. شکل 3 منحنی TGA یک تخته ی ام دی اف را نشان میدهد. الیاف چوب مورد استفاده در آن ارزان و در دسترس هستند ولی برای اکستروژن مناسب نیست. دقت کنید که در دمای 150 درجه سانتیگراد، افت وزن زیادی رخ داده است. منبع: ماهنامه صنایع پلاستیک- شماره 283