09بهمن1397
روان کننده های مورد استفاده در کامپوزیت های چوب-پلاستیک
کامپوزیت های چوب-پلاستیک (WPC) موادی هستند که از پلاستیک بازیافتی و ضایعات چوب تهیه میشوند و تولید و استفاده از آنها در دهه گذشته مورد توجه زیادی قرار گرفته است.از کامپوزیتهای چوب-پلاستیک در زمینه های گوناگونی مانند
روان کننده های مورد استفاده در کامپوزیت های چوب-پلاستیک
کامپوزیت های چوب-پلاستیک (WPC) موادی هستند که از پلاستیک بازیافتی و ضایعات چوب تهیه میشوند و تولید و استفاده از آنها در دهه گذشته مورد توجه زیادی قرار گرفته است.از کامپوزیتهای چوب-پلاستیک در زمینه های گوناگونی مانند کفپوش، نرده، حصار، صندلیهای پارک، چارچوب در و پنجره و ... استفاده می گردد. دانشمندان ادعا میکنند که کامپوزیتهای چوب-پلاستیک نسبت به سایر جایگزین های چوب های مقاوم در برابر پوسیدن، سازگاری بیشتری با محیط زیست دارند و نیاز به نگهداری کمتری نیز دارند.
الوارهای کامپوزیت چوب-پلاستیک از ضایعات چوب مانند خاک اره (و دیگر الیاف پایه سلولزی مانند الیاف ساقه نیشکر، پوسته بادام زمینی، بامبو و ..) و پلاستیکهای بازیافتی یا غیربازیافتی مانند LDPE، HDPE، PVC، PP، ABS، PS، PLA و ... تشکیل میشوند. به کمک افزودنیهایی مانند رنگدانه ها، جفت کننده ها (سازگارکننده ها)، پایدارکننده ها، فوم کننده ها، تقویت کننده ها، روان کننده ها میتوان خواص محصول نهایی را بهینه کرد. در اینجا قصد داریم به بررسی روان که یکی از مهمترین افزودنیهای مورد استفاده در کامپوزیتهای چوب-پلاستیک هستند، بپردازیم.
افزودنیهای روان کننده و کنترل کننده رئولوژی در کامپوزیت های چوب-پلاستیک
اهمیت انتخاب افزودنی ها بر روی کیفیت محصول کمتر از اهمیت انتخاب مواد خام و تجهیزات تولید محصول نیست. برای انتخاب افزودنی های مناسب و به میزان بهینه، ابتدا باید قطعه مورد نظر برای ساخت تعیین شود، ویژگیهای مورد نظر مشخص گردد، مواد اولیه و تکنولوژی مورد نظر برای فرآورش محصول انتخاب شوند و سپس به سراغ افزودنی ها رفت. یکی از افزودنیهای مورد استفاده روان کننده ها هستند.
روان کننده یک اصطلاح عمومی است که به تعداد زیادی از مواد شیمیایی اطلاق میشود که روی رفتار رئولوژیکی مذابهای ترموپلاستیک اثرگذارند؛ خواه این مواد حاوی الیاف باشند یا نباشند. برای توصیف دقیقتر روان کنندهها از اصطلاحاتی مانند واکس، کمک فرآیند، عامل ضد چسبندگی، عامل رهاکننده، اصلاح کننده جریان و ... استفاده میشود. بیشتر این اصطلاحات عملکرد را توصیف میکنند در حالی که واکس، توصیف ظاهر تعداد زیادی از روانکنندههاست، صرف نظر از ساختار شیمیایی آنها. استفاده از عبارات روانکننده «داخلی» و «خارجی» نیز متداول است که به صورت زیر تعریف میشوند:
روان کننده های داخلی بر ویسکوزیته و جریان اثرگذارند زیرا این افزودنیها با رزین و مذاب سازگارند و کمک میکنند که زنجیرها راحتتر روی هم سر بخورند.
روان کننده های خارجی که عامل ضد چسبندگی هستند. این دسته از روانکنندهها با مذاب پلیمری ناسازگار هستند و به سطح مهاجرت کرده و سبب روانکنندگی بین مذاب و تجهیزات فلزی فرآیند میگردند.
واکسها گروهی از محصولات با ساختار شیمیایی گوناگون هستند. بیشتر این دسته از محصولات، بر پایه نفت یا روغن هستند. واکسهای بر پایه روغن از تریگلیسیریدهای طبیعی (چربیها و روغنها) استخراج میشوند. واکسهای بر پایه نفت شامل پارافین، واکس میکروکریستالی و واکس پلیمری میباشد. واکسهای پلیمری از لحاظ ساختار شیمیایی مشابه تعداد زیادی از ترموپلاستیکها هستند اما به دلیل وزن مولکولی پایین، رفتاری مشابه واکسها دارند.
انتخاب روان کنندهها بسته به پلیمر و (تا حدودی) الیاف مورد استفاده متفاوت است. متداولترین روانکنندهها برای کامپوزیتهای چوب-پلاستیک بر پایه پلی الفینها، استئارات فلزی، آمیدها و استرها هستند.استئاراتها روان کنندههایی با قیمت مناسب هستند که روان کنندگی خارجی را فراهم می کنند و خواص جریان نیز معمولا با واکسهای آمیدی به تعادل میرسد. پرکاربردترین استئارات فلزی در کامپوزیتهای چوب-پلاستیک بر پایه پلی الفینها استئارات روی است. نکته حائز اهمیت در تهیه فرمولاسیون، در نظر گرفتن احتمال واکنش بین استئارات فلزی و جفت کنندههای مالئیکه است که در صورت استفاده از این نوع جفت کننده، باید به سراغ انواع دیگر روان کننده رفت. واکسهای آمیدی نیز به دو گروه بیس-آمیدها و مونو-آمیدها تقسیمبندی میشوند که استفاده از اولی به عنوان روانکننده در کامپوزیتها متداولتر است. پرکاربردترین بیس-آمید، EBS (اتیلن بیس استیرآمید) است.
استفاده از پی وی سی به دلیل خواص و قیمت مناسبی که دارد، در صنعت کامپوزیت متداولتر شده است. برای فراورش پی وی سی نسبت به سایر ترموپلاستیکها نیاز به افزودنیهای بیشتری است. و یکی از این افزودنیها، روانکننده است.
روانکننده های مورد استفاده در مورد کامپوزیتهای پیویسی، استئارات کلسیم و پارافین به همراه روانکنندههای استری و یا واکس پلی اتیلن اکسیده شده است. یک اشتباه که برخی ممکن است برای بهبود جریان پی وی سی مرتکب شوند، استفاده از نرم کننده به جای روان کننده است. اگرچه هم روان کننده های داخلی و هم نرم کنندهها سبب بهبود جریانپذیری مذاب پی وی سی میشوند، اما نرم کننده ها سبب انعطافپذیری محصول نهایی میگردند، در حالی که روان کننده ها چنین اثری ندارند.