کامپوزیت چوب پلاست چیست؟

WPC که مخفف همان لغت چوب پلاست است شامل دسته بزرگی از مواد کامپوزیتی میشود که در آنها می توان از انواع پلاستیک از پلی پروپیلن تا PVC استفاده کرده و برای اتصال/پرکردن نیز از مواد مختلفی مانند آرد چوب یا الیاف کتان استفاده میشود. ساخت این نوع مواد، نه تنها تصور سنتی از کامپوزیت چوب که فشرده موادی چون خرده چوب و یا تخته های فیبری با تراکم متوسط (MDF) را تداعی میکرد تحت تاثیر قرار داده؛ بلکه نسل جدیدی از محصولات با کارآیی بسیار بالا را نیز عرضه کرده است.

اولین نسل کامپوزیت های چوب پلاستیک از ترکیب آرد و یا تراشه های چوب بازیافتی و اتصال دهنده ساخته میشد که برای مصارف ساده تر بسیار کارآمد بودند. امروزه با پیشرفت سریع این خانواده در کامپوزیت چوب، شاهد تولید چوب پلاستیک هایی با خواص مکانیکی قابل قبول، ثبات بالا در برابر تغییرات محیطی و طرح های پیچیده هستیم. این محصولات به دلیل ثبات، سختی و تحمل بالا برای کاربردهای پیچیده و حساس بسیار مناسبند.

از رایج ترین انواع چوب پلاست ها مخلوط آرد چوب و پلاستیک است که نه تنها بهترین خواص چوب و پلاستیک را دارا است بلکه می توان مانند پلاستیک آن را فرآوری کرد.

از جمله مزایای این محصولات، چوب مصرفی در آن است. با توجه به اینکه این چوب میتواند خاک اره و یا حتی ضایعات سایر محصولات چوبی باشد، نیازی به استفاده از منابع چوبی جدیدی برای تولید آنها نیست. ضایعات چوبی که تا کنون هزینه هنگفتی صرف ازبین بردنشان میشد، امروزه میتوانند منبع خوبی برای تولید یکی از  بهترین محصولات کامپوزیت چوبی شوند. همچنین پلاستیک های بازیافتی از باتری ها و کیسه های پلاستیکی نیز منبع خوبی برای استفاده در چوب پلاست های معمولی تر است.

فواید چوب پلاستیک ها:

شکل پذیری نهایی توسط فرآیند اکستروژن نه تنها راندمان استفاده از منابع را به حداکثر میرساند بلکه به تولید کننده این امکان را میدهد که محصولی هرچه بهتر در هریک از مراحل اتصال، سفت شدن و تقویت، ارائه دهد.

چوب پلاست

 ها محصولاتی هستند که به پردازش و فرآوری بیشتری پس از تولید نیاز ندارند.

برخلاف سایر محصولات چوبی که برای استفاده در فضای باز نیاز به پرداخت و تغییر دارند، این محصولات در برابر آب، کپک و هوا مقاوم بوده و جایگزین مناسبی هستند.

چوب پلاست ها را میتوان در زمره محصولات پلاستیکی قرار داد که هم دارای کارآیی بالا هستند و هم دوستدار طبیعت.

چوب پلاست ها میتوانند در تمامی محصولات جایگزین مناسب و مقرون به صرفه ای برای چوب شوند، به طور مثال میتوان از آنها در تولید چارچوب های در، مبلمان و سایر محصولات تزئینی استفاده کرد.به علاوه در تولید بسیاری از محصولات پلاستیکی همچون چارچوب پنجره، ترانک کابل ها و طراحی سقف نیز استفاده از آنها به صرفه است.

فواید WPCها:

این مواد ترکیبی شامل بهترین ویژگی های چوب و پلاستیک هستند.

علاوه بر مواد اولیه ارزان قیمت ،این محصولات به دفع ضایعات چوب و پلاستیک که هزینه بر است، کمک میکنند.

قیمت و کارآیی آنها در مقابل سایر محصولات رایج چوبی از جمله MDF،PVC-U و الوار مناسب است.

تولیدو ساخت آنها به کمک روش های سنتی پردازش چوب امکان پذیر است.

در شکل و طرح های گوناگونی قابل دسترسند.

پس از استفاده قابل بازیافتند.

ویژگی های چوب پلاستیک:

این محصولات دربرگیرنده ویژگی های چوب و پلاستیک هستند. سختی و قدرت آنها مابین چوب و پلاستیک است ولی تراکم آنها معمولا بالاتر از هر دوی آنهاست. ویژگی های چوب پلاست حاصل ساختارش است که در آن لایه نازکی از پلاستیک، ذرات چوب را میپوشاند.

از جمله ویژگی های حاصل از این نوع ساختار، مقاومت بالا در برابر رطوبت است. قدرت جذب آب در این محصولات 0/7٪‏ است که در مقابل جذب 17/2درصدی چوب کاج عدد قابل توجهی است، چرا که رطوبت تنها توسط ذرات چوب جذب میشود و به بخشهای پلاستیکی نفوذ نمیکند و با توجه به لایه پوشاننده پلاستیکی سطح آن، مقاومت بسیار بالایی در برابر رطوبت از خود نشان داده و برخلاف سایر محصولات چوبی، در آب چندان ورم نمیکنند. به علاوه در برابر حشرات و قارچها نیز بسیار مقاومند.

علاوه بر ویژگی های یاد شده، می توان با تغییر نوع چوب یا پلاستیک، ویژگی های WPC ها را طوری تغییر داد که برای کاربرد نهایی مناسب باشد. به طور مثال محصولات تولید شده با PE ها ارزانتر و مقاومتر در برابر دمای بالا هستند در حالیکه رنگ کردن و پرداخت WPCهای حاصل از PVC ها آسانتر است.

به علاوه برای بهبود ویژگی های خاص چوب پلاست ها میتوان رنگدانه، تثبیت کننده های UV و بازدارنده های آتش را پیش از اکستروژن به مواد خام، اضافه کرد.

به طور کلی چوب پلاست ها شامل ویژگی های زیر هستند:

سختی بالا و مقاومت در برابر ضربه.

ثبات بالا در برابر تغییرات محیطی(ثبات ابعادی)

مقاومت در برابر فساد.

خواص حرارتی بسیار عالی.

جذب رطوبت پایین.

چوب پلاست ها و آتش:

تجربه نشان داده که رفتار WPCها همانند و حتی در برخی شرایط بهتر از سایر محصولات چوبی است.

تست های آتش معمولا شامل دو بخش اشتعال پذیری و حریق پذیری است، بدین مفهوم که در آن سطح آسانی آتش گرفتن، پایداری در سوختن و میزان پخش شعله های آتش مورد بررسی قرار میگیرد.

اکثر آزمایشات این حوزه در آمریکا و طبق استانداردهای ASTM صورت گرفته است که خلاصه آن در این بخش شرح داده میشود.

به طور کلی وجود پلاستیک در محصولات باعث بهبود کارآیی محصولات چوبی در برابر آتش می شود. به طور مثال استفاده از مواد PVC-U که کارآیی خوبی در برابر حریق و پخش شعله های آتش دارند، باعث بهبود رفتار کلی WPC در مقایسه با چوب خالص میشوند.

نتیجه آزمایشات حریق پذیری بر روی چوب پلاستیک ها حاکی از رفتار مناسب و هم طراز سایر محصولات چوبی با تراکم یکسان است.

همچنین در حوزه پخش شعله های آتش، نتایج بهتری در مقایسه با سایر محصولات چوبی هم چگال، به دست آمد.

به علاوه با افزودن بازدارنده های آتش و دود به مواد خام، میتوان کارآیی نهایی آنها را دراین زمینه افزایش داد.

چوب پلاست ها و محیط زیست:

با توجه به فشار روزافزون محیط بر روی صنعت به منظور افزایش هرچه بیشتر بازیافت، استفاده از WPC ها با استقبال گسترده ای روبه رو شده است. هدف استفاده از محصولات بازیافتی، استفاده از مواد اولیه به کار رفته در محصولات با طول عمر کوتاه، در محصولات با عمر طولانی است.

مصرف کنندگان محصولات پلاستیکی به دلیل افزایش قیمت مداوم مواد خام، نیاز به کاهش وابستگی به صنایع پتروشیمی را دارند.

به علاوه مصرف کنندگان چوب نیز به منظور جلوگیری از قطع بی رویه درختان و برای صرفه اقتصادی ناچار به بازیافت ضایعات چوبی هستند. بنابراین تولید چوب پلاست می تواند با استفاده از ضایعات چوبی تا ٤٠٪‏  بازده استفاده از چوب را بهبود بخشد.

سایر مزایای محیطی چوب پلاست ها شامل موارد زیر میشود:

ضایعات آن بسیار اندک بوده و هرچه هم که تولید میشود قابل استفاده دوباره است.

فاقد هرگونه ترکیب آلی فرار و یا فرمالدئید هستند.

پس از اتمام طول عمر این محصولات، می توان آنها را بازیافت و دوباره استفاده کرد.

ضایعات این محصولات غیر خطرناک تلقی شده و میتوانند به روش های استاندارد دفع شوند.

این محصولات دوست دار محیط زیست هستند.

پردازش بر روی چوب پلاستیک:

محصولات WPC با استفاده از طیف گسترده ای از مواد خام تولید میشوند. همچنین به منظور تسهیل فرآیند پردازش و یا بهبود کارآیی محصول نهایی، ترکیب پلاستیک و چوب با مواد افزودنی، بهبود بخشیده میشود.

در گذشته یکی از دغدغه های تولید این محصولات ترکیب پلاستیک با آرد چوب بوده است که امروزه عموما با استفاده از سازگارکننده و یا عامل جفت کننده انجام میشود. یکی از رایجترین سازگارکننده ها MAAP نام دارد که در افزایش قدرت محصول نهایی نیز تاثیرگذار است.

 ماده اولیه، مخلوط خشک ذرات خاک اره، انواع پلاستیک و بهبود دهنده ها هستند. این مخلوط با اکسترود شدن در قالب اکستروژن بدون هرگونه مشکل واسنجی (کالیبراسیون) به یک سازگاری خمیر مانند میرسد. با توجه به ویژگی های حرارتی و روان بودن مخلوط، حتی در تولید شکل های پیچیده، نیازی به استفاده از قالب های مخصوص اکستروژن نیست. با توجه به سادگی طراحی قالب ها، بدون نیاز به ابزار واسنجی، قالب ها را میتوان در مدت کوتاهی (حدودا ٦الی ٨ هفته از طراحی تا تولید) آماده کرد.

استفاده از روش های استاندارد در خنک سازی و حمل و نقل محصولات مانند حمام آب سرد برای خنک کردن، فرآیند تولید را بهبود و تسریع می بخشد.

همچنین قابلیت پردازش در دمای پایین (زیر ١٥٠درجه سانتیگراد)، مصرف انرژی کم و امنیت اطراف اکسترودرها باعث افزایش راندمان و فرآیند تولید میشوند.

پرداخت و تکمیل تولید WPC ها:

ابزارهای کار بر روی چوب قابل استفاده بر روی چوب پلاست ها نیز هستند؛ همچنین به دلیل تراکم یکپارچه، پرداخت بر روی این محصولات آسانتر از کار بر روی محصولات تمام چوب است.

به علاوه به دلیل اکستروژن شبکه مانند، نیازی به استفاده از بسیاری از فرآیندهای معمول نیز نیست.

جدول زیر تعدادی از ابزارهای های قابل استفاده برای پرداخت و تکمیل این محصولات را نشان میدهد:

طراحی محصولات WPCها:

یکی از ویژگی های چوب پلاست های اکسترود شده قابلیت فرم دهی تک مرحله ای محصول نهایی است. برای نخستین بار، محصولات چوبی شکل منظمی به خود گرفته و قطعات ضایعات ندارند. همچنین کنترل برروی ابعاد محصول به معنای افزایش کارآیی و صرفه جویی در استفاده از مصالح می باشد.

دیوارهای نمای خارجی میتوانند ضخامتی بین چهار الی شش میلیمتر و دیوارهای داخلی ضخامتی در بازه 5/2الی 5/3 میلیمتر داشته باشند، به علاوه اکسترود جزئیات داخلی پیچیده با آستانه تحمل کمتر از +/-2/0 میلیمتر قابل اجراست.

ظاهر منظم تولیدات این اجازه را میدهد تا بتوان تمام روش های مرسوم به کارگرفته شده در طراحی قطعات پلاستیکی از جمله پایه و جداره های داخلی های استحکام دهنده، قلاب ها و تقسیم های داخلی و چفت های ساده، را بر روی محصولات چوبی اعمال کرد. این کار منجر به کاهش هزینه و وزن محصول نهایی و مواد مصرفی میشود که خود در افزایش سرعت خنک شدن و در نتیجه تسریع تولید سهم بسزایی دارد.

به علاوه طراحی پروفیل ها با استفاده از متصل کننده اجازه تولید سیستم های چندبخشی را میدهد که پیش از این در صنعت چوب قابل اجرا نبود.

طراحان با استفاده از دنده های تقویت کننده، ایجاد سوراخ و زوایای داخلی بزرگتر از ١٨٠ درجه میتوانند محصولاتی را تولید کنند که پیش از این قادر نبودند.

همچنین به کارگیری تمام فرآیندها در تولید مصنوعات پلاستیکی در حوزه چوب از دیگر دست آوردهای این تکنولوژی محسوب میشود.

کاربرد چوب پلاست ها:

درحال حاضر WPCها در محصولات نهایی از جمله کفپوش ها، چارچوب پنجره و روکش مورد استفاده قرار میگیرد. طی پنج سال گذشته در آمریکا، افزایش مصرف سالانه ١٠٠ درصدی این محصولات در زمینه های مختلف گزارش شده است که با گسترش سریع زمینه های به کارگیری چوب پلاست ها، تجارت این مواد روبه افزایش است. یکی از زمینه های قابل رشد در این حوزه کاربرد چوب پلاستها در صنعت مهندسی سازه است که به خوبی میتواند از ویژگی های خاص این محصولات استفاده کند.

به علاوه از چوب پلاستیک ها میتوان در محصولاتی که ساخت آنها عموما از چوب و یا PVC-U است نیز استفاده کرد. در زیر مثالهایی از کاربرد این محصولات آورده شده است:

·         چارچوب و اجزای در

·         چارچوب و اجزای پنجره

·         روکش های خارجی عمودی و افقی

·         کف پوش و نرده

·         قرنیز

·         پله و نرده های آن

·         روکش کابینت

·         تزئینات سقف و دیوار

·         کفپوش های پیش ساخته

·         قفسه بندی

·         ترانک کابل

·         حفاظ

·         مبلمان و معماری باغ

·         کابینت آشپزخانه و صفحه روی کابینیت

·         مبلمان اداری

·         روکش های ضد صدا

آینده چوب پلاست ها:

با ورود این محصولات به عرصه جهانی و با توجه به گسترش زمینه های مصرف این تکنولوژی و سرعت بالای رشد آن دوره جدیدی برای تولید محصولات قدیمی با ویژگی های جدید شروع شد که میتواند تا حد زیادی نیازهای مصرف کننده را برطرف کند.

این محصولات هزینه تولید را کاهش و بازده آن را افزایش میدهند به علاوه برای مصرفه کننده نیز به صرفه بوده و نسبت به سایر محصولات چوبی مزایای بیشتری دارد.

یکی از ویژگی های قابل توجه این محصولات کاهش قیمت محصول خام با افزایش میزان آردچوب آن است که خود باعث افزایش سختی محصول نهایی میشود که در برخی کاربردها به خودی خود منجر به بهبود کارآیی خواهد شد.

با توجه به آمار و ارقام ارائه شده در کشورهای مختلف من جمله آمریکا میتوان نتیجه گرفت که آینده این صنعت روبه بهبود است ولی به نظر میرسد که مصرف کنندگان پیش از تولیدکنندگان به اهمیت این تولیدات پی برده اند.