چوبها هم پلاستیکی می شوند

در عصر حاضر پیشرفت فناوری به پیشرفت هایی که در زمینه مواد حاصل شده است , بستگی دارد مواد مرکب , نشانه گامهای بزرگی است که در راه تکامل مواد مهندسی برداشته شده است

در عصر حاضر پیشرفت فناوری به پیشرفت هایی که در زمینه مواد حاصل شده است ، بستگی دارد. مواد مرکب ، نشانه گامهای بزرگی است که در راه تکامل مواد مهندسی برداشته شده است.

با ترکیب فیزیکی ۲ یا چند ماده نه تنها مواد سبک تر و محکم تری به دست می آید که جایگزین مصالح سنتی از قبیل فلزات ، سرامیک ، چوبها و پلیمرهای معمولی می شوند بلکه می توان با توجه به کاربرد موردنظر، خواص مشخصی را در این مواد ایجاد کرد.

در ترکیب فیزیکی اجزای تشکیل دهنده ماهیت خود را کاملا حفظ می کنند اما در برخی از مواد مرکب پیشرفته برای بهبود خواص ، اصلاحات جزیی سطحی در مورد مواد تشکیل دهنده اعمال می شود.

با توجه به اهمیت و نقش مواد مرکب در توسعه فناوری های نوین محققان دانشگاه تربیت مدرس برای نخستین بار در کشور ، امکان ساخت تخته های چوب پلاستیک را با استفاده از ۲ روش مورد بررسی قرار داده اند و موفق به ساخت چوب پلاستیک از ضایعات خرده چوب و پلی اتیلن سنگین شده اند.

ماده مرکب که از ترکیب ۲ یا چند ماده به دست می آید معمولا از یک یا چند فاز ناپیوسته و یک فاز ضعیف پیوسته که همان ماده زمینه است تشکیل شده است. فاز ناپیوسته معمولا سخت تر و قوی تر از فاز پیوسته است و به همین دلیل به آن فاز تقویت کننده نیز می گویند. فاز ناپیوسته می تواند نقش پرکنندگی را در ترکیب ایفا کند. پرکننده ها موادی بی اثر هستند که به پلیمرها اضافه می شوند تا هزینه ساخت مواد مرکب را کاهش و برخی از خواص فیزیکی مانند سفتی و سختی آنها را افزایش دهند. پلیمرهای تقویت شده با الیاف و پرکننده های معدنی ، مصنوعی و آلی از مهمترین مواد مرکب هستند که سالانه مقادیر بسیار زیادی از آنها در سراسر دنیا تولید می شود.مواد مرکب چوب پلاستیک که به اختصار wpc نامیده می شوند، مخلوطی از مواد لیگنوسلولزی و پلاستیک هستند که ظاهری شبیه چوب دارند اما به وسیله فرآیندهای تولید پلاستیک شکل می گیرند و با تجهیزات صنایع چوب قابل برش ، متر و سمباده زنی و... هستند.

اگر درصد مواد لیگنوسلولزی از ۵۰درصد کمتر باشد خواص محصول بیشتر به پلاستیک نزدیک است اما اگر درصد مواد لیگنوسلولزی از ۵۰درصد بیشتر باشد خواص محصول تولیدی به چوب نزدیک تر است.

کامپوزیت های با ترکیب های چوب پلاستیک در بسیاری از کشورهای پیشرفته بسرعت در حال تولید و گسترش هستند. در ساخت این مواد مرکب محدوده وسیعی از پلیمرها مانند پروپیلن ، پلی اتیلن ، پلی وینیل کلراید ، پلی استرو و... همراه پرکننده های سلولزی شامل آرد و الیاف چوب ، کتان ، کنف ، بامبو، کاه ، کلش و... مورد استفاده قرار می گیرند.به دنبال افزایش نسبی قیمت پلاستیک در سالهای گذشته ، افزودن پرکننده های طبیعی به منظور کاهش هزینه ها در صنعت پلاستیک و در برخی موارد افزایش تولید ، مورد توجه قرار گرفت.

کاهش قیمت ، افزایش قابلیت پرکنندگی و دسترسی به انواع گوناگونی از الیاف از مهمترین مزایای استفاده از این مواد در مقایسه با پرکننده های معدنی مانند رس ، تالک ، آهن و الیاف مصنوعی مانند شیشه و کربن است.

قابلیت تخریب بیولوژیکی در طبیعت ، تجدیدپذیری و عدم تولید مواد سمی پس از سوختن نیز از دیگر ویژگی های مواد مرکب چوب پلاستیک است.

● ‌بازیافت ضایعات

به گفته مهندس مجید چهارمحالی ، دانش آموخته علوم و صنایع چوب و کاغذ از دانشگاه تربیت مدرس و مجری این طرح در مواد مرکب چوب پلاستیک دامنه وسیعی از پرکننده ها و تقویت کننده های سلولزی شامل پودر و الیاف حاصل از مواد چربی و بقایای محصولات کشاورزی و همچنین ضایعات حاصل از انواع کاغذ قابل استفاده است.

ویژگی های مواد چوب پلاستیک با ساختار آنها ارتباط مستقیم دارد.در این مواد پلاستک به صورت لایه نازکی ذرات چوب را می پوشاند. این مواد مرکب ، ویژگی های هر دو ماده اصلی تشکیل دهنده آنها یعنی چوب و پلاستیک را با هم دارند. سختی و مقاومت این مواد بین سختی چوب و پلاستیک است اما چگالی آن به طور کلی بالاتر از هر دوی آنها خواهد بود.این مواد در برابر قارچ زدگی و حمله حشرات مقاوم و در شکل های پیچیده نیز قابل تولید هستند. گفتنی است این ماده شکل ظاهری بسیار زیبایی دارد و در ساختار، ابعاد و اشکال مختلف قابل عرضه است.

مواد مرکب چوب پلاستیک ضایعات بسیار کمی تولید می کنند و ضایعات تولید شده نیز قابل مصرف مجدد هستند و جالب این که می توان از ضایعات چوبی و پسماندهای کشاورزی و حتی ضایعات پلاستیکی درون زباله ها به عنوان مواد اولیه در تولید این ماده استفاده کرد. به گفته چهارمحالی ، یکی از عمده ترین مشکلاتی که بر اثر برداشت از طبیعت برای جوامع انسانی به وجود آمده مواد زاید است که به عنوان محصول مصرف و توسعه روی دست انسان مانده و رفع آنها تلاش و هزینه های گزافی را طلب می کند. بازیافت مواد موثرترین راه برای جلوگیری از انباشته شدن مواد زاید است که دامنه و ابعاد آن در زندگی امروز انسان ها افزایش یافته است.

گستردگی کاربرد مواد پلاستیکی در زندگی کنونی انسان ها و مصرف روزافزون آنها سبب شده است حجم زیادی از این مواد پس از استفاده به صورت ضایعات دور ریخته شوند. در ایران نیز ضایعات پلاستیکی حجم زیادی از زباله های شهری ، روستایی و صنعتی کشور را تشکیل می دهند. این ترکیبات قابل تجزیه بیولوژیکی نیستند و زمانی که در محیط پراکنده شوند مشکلات زیادی را برای محیط زیست ایجاد خواهند کرد بنابراین بازیافت این مواد از نظر زیست محیطی و اقتصادی بسیار حائزاهمیت است و بازیابی ضایعات پلاستیک از مدتها پیش به عنوان مساله ای مهم توجه کارشناسان را به خود معطوف داشته است.

مناسب ترین راه افزایش ، چرخه زندگی مواد است. با توجه به حجم قابل توجه ضایعات پلاستیک و ضایعات مواد لیگنوسلولزی (چوبی) بازیابی و مصرف مجدد این مواد ضروری خواهد بود.

● ترکیبی از چوب و پلاستیک

با توجه به ویژگی های بسیار خوب مواد مرکب چوب پلاستیک ، این مواد در زمینه های مختلفی مورد استفاده قرار گرفته اند و استفاده از آنها بسرعت رو به افزایش و گسترش است.

تجارت مواد مرکب چوب پلاستیک از سال ۱۹۹۸ رشد ۲۵درصدی داشته است. تقاضا برای تولید این ماده مرکب در امریکای شمالی و اروپا از ۵۰ هزار تن در سال ۱۹۹۵ به ۷۰هزار تن در سال ۲۰۰۲ رسیده است.

پیش بینی می شود WPCها تا سال ۲۰۱۰ از رشد سالانه ۱۴درصدی برخوردار باشند. تجارت این ماده که ترکیبی از ۲ماده شناخته شده است ، بیشترین رشد را در بخشهای مختلف صنعت پلاستیک داشته است.

خوشبختانه یکی از مزایای مهم مواد مرکب چوب پلاستیک این است که می توان در تولید آنها از ضایعات پلاستیک و الیاف طبیعی بازیافتی استفاده کرد که می تواند تامین کننده منبع فراوان و ارزانی در ساخت موادی باشد که بدون استفاده از مواد اولیه خام تهیه می شوند. با استفاده از این ضایعات و افزایش تقاضا برای آنها این مواد به نوعی ارزش مادی دست می یابند که عاملی برای ایجاد انگیزه در جمع آوری این مواد خواهد بود. از این ماده در ساخت کفپوش و دیوارپوش بخشهای داخلی و خارجی ساختمان و پوشش های عایق صوتی می توان استفاده کرد. همچنین از چوب پلاستیک می توان در ساخت مبلمان شهری و خانگی ، کابینت و قسمتهای داخلی ساختمان نیز استفاده کرد. با توجه به بررسی های انجام شده تجهیزات پارک بازی کودکان و چارچوب در و پنجره ساختمان ها نیز می توانند از چوب پلاستیک تهیه شوند.

● جایگزینی مناسب

به گفته چهارمحالی ، برای تولید مواد مرکب چوب پلاستیک با در نظر گرفتن خلوص و کاربرد متفاوتی که برای محصول تولیدی مطرح شده است ، از روشهای مختلفی استفاده می شود. با استفاده از روش پرس گرم می توان تخته هایی با ابعاد بزرگ تولید کرد و همچنین امکان استفاده از حجم بالای الیاف که از قابلیت تجزیه بیولوژیکی برخوردارند سازگاری آنها را با محیط افزایش می دهد. تخته های ساخته شده به این روش رقیب جدی تخته های ام دی اف هستند زیرا یکی از مهمترین معایب این محصولات انتشار گاز فرمالدهید است که با استفاده از تخته های چوب پلاستیک این مشکل از میان برداشته خواهد شد. علاوه بر این ، در ساخت تخته های چوب پلاستیک می توان از ضایعات لیگنوسلولزی مانند ذرات ریز حاصل از سمباده زنی که در ساخت تخته های ام دی اف قابل استفاده نیستند، استفاده کرد.با توجه به ویژگی های ماده مرکب چوب پلاستیک و در نظر گرفتن این که پرکننده های آلی و طبیعی می توانند تا حدود ۸۰درصد وزنی ماده مرکب را تشکیل دهند ، تقاضا برای الیاف چوب و دیگر الیاف طبیعی به عنوان تقویت کننده و پرکننده در سال ۲۰۰۰ نسبت به سال ۱۹۹۹ از رشد ۱۳۵ درصدی برخوردار بوده و در مقایسه با ۵سال گذشته بیشترین مقدار را داشته است بنابراین با ورود الیاف و پرکننده های طبیعی به صنعت پلاستیک ، مواد مرکب چوب پلاستیک که ترکیبی از الیاف چوب یا دیگر مواد لیگنوسلولزی به عنوان پرکننده یا تقویت کننده است تولید شده است.

در واقع این ماده مرکب از نوادگان ۲ ماده کاملا متفاوت یعنی چوب و پلاستیک محسوب می شود. چهارمحالی در پایان خاطرنشان کرد این مواد کاربردهای زیادی دارند و می توانند براحتی در بیشتر موارد جایگزین تولیدات چوبی و پلاستیکی شوند. ساختمان سازی ، دکوراسیون داخلی و خارجی ساختمان ها و خودروسازی از مهمترین زمینه های کاربرد این مواد هستند. این در حالی است که بزرگترین و سریع ترین رشد بازار برای ماده مرکب چوب پلاستیک به استفاده از این ماده در دکوراسیون خارجی و تولید مواد ساختمانی اختصاص دارد که حدود ۷۰درصد کل تولید این ماده را شامل می شود و جالب این که تاکنون هیچ یک از مواد ساختمانی به چنین بازار تقاضایی نرسیده است.

فرانک فراهانی جم