| تعداد نشریات | 282 |
| تعداد نشریات سازمان | 80 |
| تعداد شماره‌ها | 3,262 |
| تعداد مقالات | 36,058 |
| تعداد مشاهده مقاله | 55,184,679 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 94,184,082 |
بررسی تأثیر دمای اختلاط بر خواص مکانیکی و حرارتی کامپوزیت آرد چوب نوئل و پلی‌اتیلن بازیافتی | ||
| تحقیقات علوم چوب و کاغذ ایران | ||
| مقاله 3، دوره 41، شماره 1 - شماره پیاپی 94، فروردین 1405، صفحه 1-14 اصل مقاله (812.32 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/ijwpr.2025.370499.1812 | ||
| نویسندگان | ||
| جعفر ابراهیم پور کاسمانی* 1؛ احمد ثمریها2؛ علیرضا خاکی فیروز3 | ||
| 1دانشیار، گروه مهندسی چوب و کاغذ، واحد سوادکوه، دانشگاه آزاد اسلامی، سوادکوه، ایران | ||
| 2گروه علوم مهندسی، دانشگاه ملی مهارت، تهران، ایران | ||
| 3پژوهشکده شیمی و پتروشیمی، گروه پژوهشی بسته بندی و سلولزی، پژوهشگاه استاندارد، کرج، ایران | ||
| چکیده | ||
| بیان مسئله و اهداف: با توجه به افزایش روزافزون توجه به کامپوزیت‌ها در صنایع مختلف، بررسی و بهبود خواص مکانیکی و حرارتی این مواد اهمیت ویژه‌ای دارد. با توجه به مشکلات زیست‌محیطی ناشی از استفاده از مواد سنتزی، استفاده از مواد طبیعی و تجدیدپذیر مانند آرد چوب نوئل در ترکیب با پلیمری مثل پلی‌اتیلن بازیافتی می‌تواند راه‌حلی مؤثر برای تولید مواد پایدار و سازگار با محیط‌زیست باشد. این تحقیق باهدف بررسی تأثیر دمای اختلاط بر خواص مکانیکی و حرارتی کامپوزیت حاصل از آرد چوب نوئل و پلی‌اتیلن بازیافتی انجام شد. دما به‌عنوان یکی از پارامترهای کلیدی در فرایند تولید کامپوزیت‌ها، می‌تواند تأثیر زیادی بر خواص فیزیکی، مکانیکی و حرارتی آن‌ها داشته باشد. در این راستا، بررسی تأثیر دما بر رفتار مکانیکی و حرارتی این کامپوزیت می‌تواند به توسعه محصولات جدید و بهبود عملکرد آن‌ها در صنایع مختلف کمک کند. مواد و روشها: استفاده از آرد چوب به‌عنوان ماده طبیعی و تجدیدپذیر، در کنار پلی‌اتیلن بازیافتی، می‌تواند به توسعه محصولاتی سبز و پایدار کمک کند. برای این منظور، پلی‌اتیلن (در سطح ثابت 50 درصد)، آرد چوب نوئل (در سطح ثابت 50 درصد)، دمای پرس تزریق (150، 170 و 190 درجه سانتی‌گراد) و انیدرید مالئیک پیوند داده‌شده با پلی‌پروپیلن (در سطح ثابت 3 درصد) به‌وسیله اکسترودر دو ماردونی (دو مارپیچه) با یکدیگر مخلوط شدند. در این پژوهش، نمونه‌های آزمونی استاندارد با استفاده از روش قالب‌گیری تزریقی ساخته شدند. خواص مکانیکی شامل مقاومت کششی و خمشی، مدول‌کششی و خمشی و مقاومت به ضربه فاق‌دار اندازه‌گیری و ارزیابی گردیدند. علاوه بر این، خواص حرارتی و آتش‌گیری نمونه‌ها نیز بررسی شد. نتایج: نتایج به‌دست‌آمده نشان داد که افزایش دمای پرس از 150 به 190 درجه سانتی‌گراد، باعث افزایش در مقاومت و مدول‌کششی و خمشی نمونه‌ها به ترتیب برابر با 8، 9/3، 7/5 و 4/6 شده است. مقاومت به ضربه فاق‌دار 3/0 درصد کاهش یافت. این تغییرات نشان‌دهنده تأثیر دما بر رفتار مکانیکی و توانایی این کامپوزیت در برابر بارهای مختلف است. علاوه بر این، با افزایش دمای تزریق، ثبات حرارتی تغییرات زیادی نداشت و میزان خاکستر باقی‌مانده نیز به ترتیب برابر با 96/10، 96/10، 92/11 و 56/0 درصد بود. این نتایج نشان‌دهنده این است که حتی با تغییر دما، پایداری حرارتی کامپوزیت چندان تحت تأثیر قرار نگرفته و میزان خاکستر باقی‌مانده ثابت مانده است. نتیجه گیری: نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که دمای اختلاط به‌طور مستقیم بر خواص مکانیکی و حرارتی کامپوزیت حاصل از آرد چوب نوئل و پلی‌اتیلن بازیافتی تأثیر می‌گذارد. افزایش دما می‌تواند به بهبود عملکرد نهایی این نوع کامپوزیت‌ها در کاربردهای مختلف، ازجمله بسته‌بندی و صنعت خودروسازی، کمک کند. انتخاب صحیح دما و ترکیب مواد، می‌تواند به توسعه محصولاتی با ویژگی‌های مطلوب و عملکرد بالا منجر شود. به‌طورکلی، این تحقیق بر اهمیت دما در طراحی و بهینه‌سازی کامپوزیت‌ها تأکید دارد و می‌تواند به‌عنوان یک مبنای علمی برای توسعه مواد جدید و پایدار در آینده مورد استفاده قرار گیرد. بررسی‌های بعدی می‌تواند شامل ارزیابی دقیق‌تر اثرهای دما بر دیگر خواص فیزیکی و شیمیایی این کامپوزیت باشد تا به درک بهتری از رفتار آن‌ها در شرایط مختلف برسیم. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| آرد چوب نوئل؛ پلی‌اتیلن بازیافتی؛ مقاومت خمشی؛ مدول خمشی؛ خاکستر باقی مانده | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigation of the Effect of Mixing Temperature on the Mechanical and Thermal Properties of Spruce Wood Flour and Recycled Polyethylene Composites | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Jafar Ebrahimpour Kasmani1؛ Ahmad Samariha2؛ Alireza Khakifirooz3 | ||
| 1Associate Professor, Department of Wood and Paper Engineering, Savadkooh Branch, Islamic Azad University, Savadkooh, I.R. Iran. | ||
| 2Department of Engineering sciences, Technical and Vocational University (TVU), Tehran, Iran | ||
| 3Faculty of Chemistry and Petrochemical Engineering, Department of Cellulosic Materials and Packaging, Standard Research Institute (SRI), Karaj | ||
| چکیده [English] | ||
| Background and objectives: Considering the increasing attention to composites in various industries, the investigation and improvement of the mechanical and thermal properties of these materials have become particularly important. Given the environmental problems caused by the use of synthetic materials, the use of natural and renewable materials such as spruce wood flour in combination with a polymer such as recycled polyethylene can be an effective solution for producing sustainable and environmentally friendly materials. This research aims to investigate the effect of mixing temperature on the mechanical and thermal properties of the composite made from spruce wood flour and recycled polyethylene. Temperature, as one of the key parameters in the composite production process, can have a significant impact on the physical, mechanical, and thermal properties. In this regard, investigating the effect of temperature on their mechanical and thermal behavior of this composite can help develop new products and improve their performance in various industries. Methodology: The use of wood flour as a natural and renewable material, along with recycled polyethylene, can contribute to the development of green and sustainable products. For this purpose, polyethylene (at a constant level of 50%), spruce wood flour (at a constant level of 50%), injection molding temperature (150, 170, and 190 degrees Celsius), and maleic anhydride grafted polypropylene (at a constant level of 3%) were mixed together using a twin-screw extruder. In this study, standard test specimens were made using the injection molding method. Mechanical properties including tensile and flexural strength, tensile and flexural modulus, as well as notched impact resistance were measured and evaluated. In addition, the thermal and flammability properties of the samples were also investigated. Results: The results showed that increasing the press temperature from 150 to 190 degrees Celsius significantly increased the tensile and flexural strength and modulus of the samples. Specifically, the notched impact resistance decreased by 8, 9.3, 7.5, 4.6, and 3.0 percent, respectively. These changes indicate the effect of temperature on the mechanical behavior and ability of this composite to withstand various loads. In addition, with increasing injection temperature, the thermal stability did not change much, and the amount of residual ash was 10.96, 10.96, 11.92, and 0.56 percent, respectively. These results indicate that even with temperature changes, the thermal stability of the composite is not significantly affected, and the amount of residual ash remains constant. Conclusion: The results of this research show that the mixing temperature directly affects the mechanical and thermal properties of the composite made from spruce wood flour and recycled polyethylene. Increasing the temperature can help improve the final performance of these types of composites in various applications, including packaging and the automotive industry. Choosing the right temperature and material composition can lead to the development of products with desirable characteristics and high performance. Overall, this research emphasizes the importance of temperature in the design and optimization of composites and can be used as a scientific basis for the development of new and sustainable materials in the future. Future studies could include a more detailed evaluation of the effects of temperature on other physical and chemical properties of this composite to gain a better understanding of their behavior under different conditions. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Spruce wood flour, recycled polyethylene, flexural strength, flexural modulus, residual ash | ||
| مراجع | ||
|
-Adhikary, K.B., Pang, S. & Staiger, M.P., 2008. Dimensional stability and mechanical behavior of wood–plastic composites based on recycled and virgin high-density polyethylene (HDPE). Composites Part B: Engineering, 39 (5), 807-815. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2007 .10.005
-Ayrilmis, N., Jarusombuti, S., Fueangvivat, V. & Bauchongkol, P., 2011. Effect of thermal-treatment of wood fibres on properties of flat-pressed wood plastic composites. Polymer Degradation and Stability, 96(5), 818-822. https://doi.org/10.1016/j. polymdegradstab.2011.02.005
-Cabrera, F. C. (2021). Eco‐friendly polymer composites: A review of suitable methods for waste management. Polymer Composites, 42(6), 2653-2677. https://doi.org/10.1002/pc.26033
-Goodship, V., 2007. Introduction to plastics recycling: iSmithers Rapra Publishing.
-Faruk, O., Bledzki, A. K., Fink, H. P., & Sain, M. (2012). Biocomposites reinforced with natural fibers: 2000–2010. Progress in polymer science, 37(11), 1552-1596. https://doi.org/10. 101 6/j.progpolymsci. 2012.04.003
-Friedrich, D., 2021. Thermoplastic moulding of Wood-Polymer Composites (WPC): A review on physical and mechanical behaviour under hot-pressing technique. Composite Structures, 262, 113649. https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2021.113649
-Jayamani, E. & Balakrishnan, V., 2021. Thermal Properties and Flammability of Wood Plastic Composites. In Wood Polymer Composites: Recent Advancements and Applications (pp. 161-178). Singapore: Springer Singapore. https://doi.org/ 10. 1007/978-981-16-1606-8_8
-Kazemi, Y., Cloutier, A. and Rodrigue, D., 2013. Mechanical and morphological properties of wood plastic composites based on municipal plastic waste. Polymer composites, 34(4): 487-493. https://doi. org/10.1002/pc.22442
-Kiliaris, P. and Papaspyrides, C.D., 2010. Polymer/ layered silicate (clay) nanocomposites: an overview of flame retardancy. Progress in polymer science, 35(7), 902-958. https://doi.org/10.1016/j. progpolymsci.2010.03.001
-Maake, T., Asante, J.K., Mhike, W. and Mwakikunga, B., 2025. Fire-Retardant Wood Polymer Composite to Be Used as Building Materials for South African Formal and Informal Dwellings-A Review. Fire, 8(2), 81. https://doi.org/10.3390/ fire 8020081
-Migneault, S., Koubaa, A., Erchiqui, F., Chaala, A., Englund, K., Krause, C. and Wolcott, M., 2020. "Effects of processing method and fiber size on the structure and properties of wood-plastic composites." Composites Part A: Applied Science and Manufacturing, 130, 105767. https://doi.org/ 10.1016/j.compositesa.2008.10.004
-Najafi, S.K., 2013. Use of recycled plastics in wood plastic composites–A review. Waste management, 33(9): 1898-1905. https://doi.org/10.1016/j.wasman. 2013.05.017
-Ramli, R.A., 2024. A comprehensive review on utilization of waste materials in wood plastic composite. Materials Today Sustainability, 27, 100889. https://doi.org/10.1016/j.mtsust.2024. 100 889
-Stark, N.M. and Rowlands, R.E., 2003. Effects of wood fiber characteristics on mechanical properties of wood/polypropylene composites. Wood and fiber science. 35(2): 167-174.
-Turku, I., Kärki, T. & Puurtinen, A., 2018. Durability of wood plastic composites manufactured from recycled plastic. Heliyon, 4(3). https://doi.org/ 10.10 16/j. heliyon.2018.e00559
-Yang, H., Yan, R., Chen, H., Lee, D.H. and Zheng, C., 2007. Characteristics of hemicellulose, cellulose and lignin pyrolysis. Fuel, 86(12-13),1781-1788. https:// doi.org/10.1016/j.fuel.2006.12.013
-Yeh, S.K., Agarwal, S. and Gupta, R.K., 2009. Wood–plastic composites formulated with virgin and recycled ABS. Composites Science and Technology, 69(13), 2225-2230. https://doi.org/ 10. 1016/j.compscitech.2009.06.007
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 350 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 269 |
||