ساخت کامپوزیتهای هیبریدی چوب پلاستیک با الیاف ممتد در فرآیند قالبگیری تزریقی

در این پایان نامه، استحکام بخشی کامپوزیت های چوب پلاستیک توسط الیاف ممتد در فرآیند قالبگیری تزریقی بررسی شده است. همچنین پس از تولید کامپوزیت تقویت شده با الیاف ممتد تک جهته و متقارن، به بررسی تاثیر پیش¬تنیدگی الیاف در خواص مکانیکی کامپوزیت پرداخته شد. ایجاد پیش¬تنیدگی در الیاف ممتد منجر به کاهش تنشهای پسماند حرارتی در ماتریس و همچنین کاهش انحراف الیاف ممتد در حین فرایند تولید شده، لذا خواص مکانیکی کامپوزیت¬های تقویت شده با الیاف ممتد را بهبود می¬بخشد. جهت تولید کامپوزیت¬های هیبریدی پیش¬تنیده، قالب تزریقی به همراه سیستم کشش مکانیکی الیاف ممتد طراحی و ساخته شد. برای انجام این تحقیق از پلی اتیلن با چگالی بالا به عنوان پلیمر چوب پلاستیک و الیاف شیشه نوع e به عنوان تقویت کننده استفاده شد. طراحی آزمایش به صورت فاکتوریل کامل انجام شده و 30 حالت مختلف بررسی شده است. متغیرهای فرآیند شامل 3 حالت درصد وزنی ذرات چوب (10-20-30) و همچنین 10 حالت نیروی پیش¬کشیدگی الیاف ممتد (0-20-40-60-80-100-120-140-160-180-200 نیوتن) بوده اند. برای ارزیابی خواص مکانیکی کامپوزیت¬های تزریق شده از آزمونهای کشش و خمش استفاده شده است. در تمام آزمایشات اولیه، بیروی ریختگی مذاب از اطراف الیاف ممتد شیشه به وضوح دیده شد. جهت رفع این مشکل، فرآیند تزریق به صورت سه مرحله¬ای انجام شد. مقطع برش خورده از محصول نهایی گویای موقعیت دقیق الیاف ممتد در قطعه تزریقی، علیرغم فشار بالای فرایند تزریق بود. نتایج آزمون کشش نشان داد که وجود الیاف ممتد شیشه باعث افزایش بالای 60 درصدی در مقدار استحکام کششی و حدود 50 درصدی در مدول کششی شده است. البته ایجاد پیش¬تنیدگی بر اساس پارامترهای متغیر مفروض در این تحقیق، تاثیری در خواص کششی کامپوزیت تقویت شده نداشت. ایجاد پیش¬تنیدگی 200 نیوتنی، در کامپوزیت¬های 10% وزنی چوب تاثیری در مدول خمشی نداشته، ولی در کامپوزیت¬های 30% وزنی چوب باعث افزایش تقریبا 13 درصدی در مقدار مدول خمشی شد. همچنین هیچ افزایشی در استحکام خمشی کامپوزیت در اثر ایجاد پیش¬تنیدگی در الیاف، مشاهده نشد. البته وجود الیاف ممتد در داخل قطعات تزریقی، مانع شکست ناگهانی چوب پلاستیک در خمش شد. در انتها به منظور تحلیل پیش¬تنیدگی در چوب پلاستیک، آزمون راحتی تنش بر روی چوب پلاستیک 20% وزنی چوب انجام شد. بر اساس نتایج تجربی و تحلیل تئوری صورت گرفته، حدود 6 ساعت پس از تزریق قطعات پیش¬تنیده، تنش فشاری ایجاد شده در ماتریس چوب پلاستیکی به صفر میل کرده است. بنابراین خواص ویسکوالاستیک چوب پلاستیک¬های تزریقی، مهمترین دلیل برای عدم تاثیر پیش¬تنیدگی در خواص مکانیکی کامپوزیت بوده است.