۱-۱-۲-فرضیه ­ها

1. 1. احتمالا بعضی از روش های اصلاح در مقابل پوسیدگی مقاومت چند سازه را بهبود می دهند.

1. 1. روش های اصلاح شیمیایی در یک سطح خاص مقاومت پوسیدگی را بطور کامل بهبود می بخشند.

1. 1. فرض بر این است مقاومت به پوسیدگی فرآورده چندسازه اصلاح شده، حتی بعد از در معرض قرارگیری با پیش­تیمارهایی نظیر در معرض قرارگیری با UV و … بدون تغییر می ماند.

۱-۱-۳-اهمیت تحقیق
با توجه به کاربردهای چندسازه الیاف چوب پلاستیک(صنایع مختلف به خصوص ساختمانی و طراحی سازه­ها جهت کاربردهای بیرونی از جمله دیوار کوب­ها، سطوح خارجی ایوان­ها، کف پوش­ها) و مستعد بودن الیاف طبیعی لیگنوسلولزی مورد استفاده در چندسازه­ها به جذب آب و هجوم عوامل مخرب نظیر قارچ­ها و تاثیر زیاد پوسیدگی قارچی بر خواص فیزیکی و مکانیکی، بررسی دوام این محصولات در برابر عوامل مخرب بیولوژیکی اهمیت ویژه­ای یافته است (موریس و کوپر^[۱۰]، ۱۹۹۸). تاکنون اصلاحات زیادی در روش ساخت این محصولات انجام شده ولی با این وجود تحقیقات انجام شده روی مقاومت به پوسیدگی این فرآورده ­ها حاکی از آن است که این مواد کاملاً در برابر تخریب و پوسیدگی مصون نمی­باشند (کاظمی و جلیلوند، ۱۳۸۵).

۱-۲-کلیات

۱-۲-۱- چند سازه چوب پلاستیک
به طورکلی اصطلاح WPC به دو گروه متفاوت از چندسازه­ها اطلاق می­ شود. در گروه اول مونومر در داخل چوب با روش­های متداول اشباع چوب تزریق شده و پلی­مریزاسیون مونومر با بهره گرفتن از روش­های مختلف به انجام می­رسد. ماده حاصل دارای ظاهری مثل چوب، دانسیته و ثبات ابعادی بیشتر بوده و خواص مکانیکی آن از چوب بهتر است.

شکل۱- چوب پلی­مر
در گروه دوم اختلاط مذاب پلیمرهای گرمانرم و الیاف طبیعی ار جمله چوب در یک سیستم اختلاط انجام می­ شود. ماده­ حاصل بیشتر شبیه پلاستیک بوده ودرگروه پلاستیک­های تقویت­شده قرارمی­گیرد (تجویدی،۱۳۸۴).

شکل ۲- چوب پلاستیک کامپوزیت
کامپوزیت­هایی که در آنها فاز زمینه با ماتریس توسط الیاف گوناگون تقویت شده باشند، مهمترین دسته از این محصولات را تشکیل می­ دهند. و به کامپوزیت­های لیفی^[۱۱] معروفند. چنانچه بجای الیاف از پودر (معمولا معدنی) استفاده شود، این مواد را کامپوزیت­های ذره­ای یا پودری^[۱۲] می­نامند.
گاهی ماتریس الیاف را فاز پیوسته^[۱۳] و فاز تقویت­کننده را فاز ناپیوسته^[۱۴] گویند. ممکن است هر دو فاز الیاف و پودر با هم در ماتریس وجود داشته باشند. بهبود خواص ماتریس در کامپوزیت­های لیفی معمولاً خیلی بیشتر از کامپوزیت­های ذره­ای صورت می­گیرد (طبری، ۱۳۸۲).
درهنگام تولید چند­سازه چوب پلاستیک مشکلاتی نظیر عدم سازگاری بین پرکننده آبدوست و ماده زمینه(پلاستیک) آب­گریز و دشواری توزیع یکنواخت این پرکننده­ها در پلاستیک به وجود می ­آید، که جهت برطرف کردن این مشکلات از سازگار­کننده­ های مختلفی استفاده می­ شود. در حال حاضر در بیشتر تحقیقات از مالئیک انیدرید پیوند شده با پلی­پروپیلن و پلی­اتیلن (MAPP و MAPE) به عنوان ماده سازگار­کننده در ساخت WPC استفاده می­گردد. این سازگار­کننده­ها نیز دارای درجه بندی­های مختلفی هستند که ویژگی­های متفاوتی دارند و می­توانند ویژگی­های نهایی چوب پلاستیک تولید شده را تحت تأثیر قرار دهند (پورحمزه، ۱۳۸۵).
در حال حاضر در ساخت WPC عمدتاً از آرد چوب و دیگر مواد لیگنوسلولزی به عنوان پرکننده استفاده می­ شود. گونه­ های چوبی مورد استفاده بسته به فراوانی و قابلیت دسترسی به آنها متفاوت می­باشد. علاوه بر گونه­ های جنگلی مورد استفاده، ضایعات مواد لیگنوسلولزی از جمله ضایعات گیاهان نیز مورد استفاده قرار می­گیرند (صفارزاده، ۱۳۸۹).
با توجه به کاربردهای چندسازه الیاف چوب پلاستیک(صنایع مختلف به خصوص ساختمانی و طراحی سازه­­ها جهت کاربردهای بیرونی از جمله دیوار کوب­ها، سطوح خارجی ایوان­ها، کف پوش­ها) و مستعد بودن الیاف طبیعی لیگنوسلولزی مورد ­استفاده در چندسازه­ها به جذب آب و هجوم عوامل مخرب نظیر قارچ­ها و تاثیر زیاد پوسیدگی قارچی بر خواص فیزیکی و مکانیکی، بررسی دوام این محصولات در برابر عوامل مخرب بیولوژیکی اهمیت ویژه ای یافته است (موریس و کوپر^[۱۵]، ۱۹۹۸). تاکنون اصلاحات زیادی در روش ساخت این محصولات انجام شده ولی با این وجود تحقیقات انجام شده روی مقاومت به پوسیدگی این فرآورده ­ها حاکی از آن است که این مواد کاملاً در برابر تخریب و پوسیدگی مصون نمی­باشند (کاظمی و جلیلوند، ۱۳۸۵).

۱-۲-۲-پلاستیک­ها
پلاستیک یک بسپار آلی با وزن مولکولی بالا بوده و در حالت نهایی جامد است و در برخی نقاط توسط جریان می­توان آنرا به شکل معینی درآورد (فیروزمنش و همکاران، ۱۳۸۷).
پلاستیک مستعد تغییر شکل دادن در اثر اعمال نیرو و حفظ شکل جدید پس از قطع نیروی بکار رفته است، یعنی ماده­ای است که تحت تاثیر تنش، در آن تغییر شکل برگشت پذیر ایجاد می­ شود. یکی­از معیارهای عمده مواد پلاستیک این است که می­توان شکل­های پیچیده­ای به آنها داد. پلاستیک­ها به دو گروه پلاستیک­های گرما سخت و گرمانرم تقسیم می­شوند. مواد گرما سخت، بسته به ساختارشان هنگامی­که بالاتر از دمای بحرانی گرم شوند، بسیار سخت شده و با سردکردن مجدد نرم خواهند شد. زیرا معمولاً در این حالت تشکیل پیوندهای بین زنجیری می­ دهند. ازطرف دیگر چنانچه یک بسپار گرمانرم تا بالاتر از دمای بحرانی گرم شود، نرم شده و پس از شکل­گرفتن و خنک شدن سخت می­ شود. اگر چنین بسپاری مجداداً گرم شود، دومرتبه نرم می­ شود و چنانچه لازم باشد می­توان باز هم شکل آنرا تغییر داد، و با خنک کردن شکل جدید کاملاً پایدار می­ماند. یعنی تغییر شکل در اثر اعمال گرما بارها قابل تکرار است (صفارزاده، ۱۳۸۹)
۱-۲-۳-پلی­اتیلن
پلی­اتیلن بیشترین حجم پلاستیک تولید شده درجهان را داراست و دمای ذوب نسبتا پایینی دارد (عموما بین ۱۰۶ تا ۱۳۰ درجه سلسیوس می­باشد، بستگی به دانسیته و شاخه های پلی­اتیلن دارد). همچنین در یک دامنه وسیع ویسکوزیته و دمای ذوب تولید می­ شود. این ماده در حالت مذاب خوب با پرکننده­ها مخلوط می شود. و دمای ذوب پایین آن امکان استفاده از الیاف لیگنوسلولزی را به عنوان پرکننده، بدون نگرانی از تخریب حرارتی را می­دهد. پلی­اتیلن یک پلی­مر نیمه متبلور است. این بدین معنی است که این پلی­مر در دمای اتاق دارای یک قسمت پلی­مری ویک قسمت آمورف است. قسمت آمورف که در دمای اتاق یک لاستیک است و در دمای مشخصی شیشه می­ شود که به آن نقطه شیشه ­ای شدن می­گویند. که این نقطه از (۱۳۰-) تا(۲۰-) متغیر است. بنابراین پلاستیک در دمای مشخصی شکل­پذیر است. پلی­اتیلن نسبتاً نرم است. که این باعث افزایش قابلیت میخ و پیچ­خوری و همچنین راحتی در برش کاری فرآورده حاصل از این پلی­مر می­ شود. جذب­آب پلی­اتیلن نزدیک صفر است (عموما زیر ۰۲/۰ بعد از ۲۴ ساعت غوطه وری در آب). این پلی­مر نسبت به مواد شیمیایی از جمله اسیدهای قوی مثل سولفوریک اسید، هیدروکلریک اسید و نتیریک اسید بسیار مقاوم است. تنها اسید نیتریک دود کننده می ­تواند مقداری لکه روی پلی­اتیلن ایجاد کند. همچنین مقاومت نسبتاً بالایی به اکسیداسیون نسبت به دیگر پلی اولفین­ها (پلی­پروپیلن) نشان می­دهد. از این­رو به­مقدار کمتری آنتی­اکسیدان در فرایند تولید و کاربرد در خارج ساختمان نیاز دارد. پلی­اتیلن بسیار انعطاف پذیر است، و خیلی محکم نیست. این انعطاف پذیری زیاد اجازه استفاده از پلی­اتیلن را به عنوان نرده­های ساختمان بدون استفاده از پر کننده را نمی­دهد. در مقایسه با چوب، پلی­اتیلن ضریب انقباض و انبساط حرارتی بیشتری را نشان می­دهد. پلی­اتیلن به فرم­های مختلفی ساخته می­ شود. انواع اصلی آن عبارتند از :

پلی­اتیلن با دانسیته بالا^[۱۶]
پلی­اتیلن با وزن مولکولی بالا^[۱۷]
پلی­اتیلن با وزن مولکولی فوق العاده بالا^[۱۸]
پلی­اتیلن با دانسیته کم^[۱۹]
پلی‏اتیلن با دانسیته کم خطی^[۲۰]
پلی‏اتیلن با دانسیته خیلی کم^[۲۱]
پلی‏اتیلن که در چوب پلاستیک به کار می‏رود عموماً متعلق به پلی­اتیلن سنگین است. و تنها در یک مورد استفاده از پلی‏اتیلن سبک گزارش شده است. پلی‏اتیلن سنگین در مقایسه با پلی‏اتیلن سبک سفت­تر است. پرکردن پلی­اتیلن با ذرات چوب باعث افزایش مقاومت خمشی آن می‏شود. و با بهره گرفتن از عوامل جفت کننده پیوند عرضی بیشتر می­ شود (عشقی­ستوده، ۱۳۸۹).

شکل ۳- پلی­اتیلن
۱-۲-۴-پلی­اتیلن با دانسیته‏کم
با افزایش زنجیره­های پلی­اتیلن، وهمچنین با افزایش قسمت‏های اشباع نشده در پلی­اتیلن دانسیته کاهش می‏یابد. حساسیت پلی­اتیلن به اکسیداسیون با کاهش دانسیته افزایش می­یابد. پلی­اتیلن سبک در مقایسه با پلی­اتیلن سنگین حساستر به اکسیداسیون است، و بصورت نسبتاً یکنواختی اکسید می­ شود. پلی­اتیلن سبک آمورف­تر است و همکشیدگی کمتری نسبت به پلی­اتیلن سنگین نشان می­دهد. ‏مناطق آمورف نسبت به مناطق کریستالیته سریعتر تخریب می­شوند. پلی­اتیلن سبک بوسیله ناخن به­راحتی خراشیده می­ شود. در حالیکه پلی‏اتیلن سنگین به سختی خراشیده می­ شود. و خراشیده شدن پلی‏پروپیلن نیز سخت است.
۱-۲-۵-پلی­اتیلن با دانسیته متوسط
این پلی‏اتیلن مخلوطی از پلی‏اتیلن سبک و سنگین می‏باشد و هیچ گزارشی مبتنی براستفاده از این نوع پلی‏اتیلن در چوب پلاستیک ارائه نشده است.

۱-۲-۶-پلی­اتیلن با دانسیته بالا
این ماده کریستالیته­تر و سنگین وسفت‏تر از پلی­اتیلن سبک می­باشد. .اما تمایل به پیچ­خوردگی دارد و انقباض بیشتری را نشان می­دهد. مقاومت کششی آن ۲ یا ۳ برابر پلی­اتیلن سبک است. و مقاومت فشاری خوبی نیز دارد. ،در حالیکه پلی­اتیلن سبک در فشار نمی‏شکند. هردو آنها مقاومت به ضربه خوبی نیز دارد.
پلی­اتیلن سنگین کریستالیته­تر از پلی­اتیلن سبک می­باشد. و مقاومت، دانسیته، انقباض، مقاومت خزش، مقاومت‏سایش و سختی آن بیشتر از پلی اتیلن سبک است. درجه کریستالیته و خصوصیات منطقه کریستالیته بستگی به سرعت خیس شدن محصول دارد. همچنین به تنش حاصل از حساسیت محصول به اکسید شدن و انبساط و انباض حرارتی بستگی دارد. نفوذ گاز در پلی­اتیلن سنگین بطور معنی داری کمتر از پلی‏اتیلن سبک است. پلی‏اتیلن کریستالیته نسبت به آمورف نسبت به اکسید‏شدن حساستر است. و در هنگام ذوب کریستالیته شدن آن­دو یکسان است. بطورکلی با افزایش پلی­اتیلن مقاومت به سایش و مقاومت شیمیایی و سختی و استحکام افزایش یافته و کاهش نفوذ آب و گاز و انبساط حرارتی و مقاومت به ضربه کاهش یافته است. مهمترین پارامتر‏ها برای تخته‏ها ضریب اصطحکاک در سطح است. که ضریب اصطحکاک برای پلی­اتیلن بسیار متغیر است.
۱-۲-۷-پلی­پروپیلن
سهم کمی از بازار چوب پلاستیک مربوط به تولیدات ساخته شده از پلی‏پروپیلن است. پلی‏پروپیلن نسبت به پلی­اتیلن روشنتر، محکم­تر و سفت­تر است. پلی­پروپیلن باعث بهبود مقاومت خمشی، کاهش ساییدگی و کاهش لغزندگی آنها می­ شود. اگرچه شکننده­تر از پلی­اتیلن بویژه در دماهای پایینتر است، ولی خیلی سفت است و کار با میخ و پیچ با آن مشکل است. و همچنین برش­کاری و کار با اره آن از از پلی­اتیلن سخت‏تر است. برخلاف پلی­اتیلن که یکنواخت است، پلی­پروپیلن دارای ساختمانی شاخه‏داراست. این‏نوع ساختمان خصوصیات پلی­پروپیلن از جمله سریعتر اکسیده شدن آن را در مقایسه با پلی­اتیلن تعیین می‏کند.