در فرآیند ساخت چوب پلاست علاوه بر مواد اولیه اصلی ترکیبات دیگری نیز عموما تا میزان 10 درصد مورد استفاده قرار می گیرند که این مواد را افزودنی ها می نامند. افزودنی ها از اجزا مهم در فرمولاسیون کامپوزیت های چوب پلاست هستند که نقش کلیدی در فرایند پذیری، پایداری حین فرایند، میزان دبی، صافی سطح قطعه، همچنین خواص مکانیکی، دوام و کارکرد آن دارند.
مواد افزودنی شامل دسته های فراوان و تركيبات متفاوت شیمیایی هستند که جهت تامين ويژگي‌هاي مختلفي همچون اصلاح خواص مکانیکی،پایدارسازی و تسهیل فرایند پذیری چوب پلاست مورداستفاده قرارمی گیرند.
اگرچه میزان مصرف افزودنی ها درفرمولاسیون چوب پلاست کم است اما همین مقدار تاثیرعمده ای بر فرایندپذیری، خواص مکانیکی و همچنین قیمت تمام شده محصول دارد.
بسته به نوع پلیمر مصرفی و کاربرد نهایی چوب پلاست میزان و درصد استفاده از مواد افزودنی فرق می کند. حضور برخی افزودنی ها جهت تولید محصولات چوب پلاست الزامی است.
به منظور بهبود خواص نهایی محصولات چوب پلاستیک سهولت فرایند تولید از افزودنی ها و ادتیو های متعددی در صنعت چوب پلاست استفاده میگردد که برخی از آنها عبارتند از :
1. روان کننده و کنترل کننده رئولوژی
2. جفت کننده (سازگارکننده)
3. پایدارکننده
4. پرکننده
5. افزودنی کاهنده چگالی
6. ضدآفت
7. به تاخیراندازنده شعله و ...
در ادامه مطالب در مورد چوب پلاست به معرفی برخی از این افزودنی ها خواهیم پرداخت.
1- روان کننده و کنترل کننده رئولوژی
روان کننده یک اصطلاح عمومی در وود پلاست است که به موارد متعددی از مواد شیمیایی گفته می شود، که روی رفتار رئولوژیکی مذاب های چوب پلاستیک تاثیر گذار است. چه در این مواد از الیاف استفاده شده باشد یا نه.
برای وصف بهتر روان کننده ها از کلماتی مانند واکس، کمک فرایند، عامل ضدچسبندگی، عامل رها کننده، اصلاح کننده جریان و ...استفاده می شود. این کلمات بیشتر کاربرد را وصف میکند،در حالی که واکس مشخصات ظاهری روان کننده ها را توضیح می دهد.بدون در نظر گرفتن ساختار شیمیایی آن.
تعریف روان کننده های داخلی و خارجی :
● روان کننده های داخلی چوب پلاستیک بر ویسکوزیته و جریان اثرگذارند زیرا این افزودنی ها با رزین و مذاب سازگارند و کمک می کنند که زنجیرها راحت تر روی هم سر بخورند.
● روان کننده های خارجی چوب پلاستیک که باعث ضد چسبندگی می شوند، اینگونه از روان کنننده ها با مذاب پلیمری تطبیقی ندارند و به روی سطح چوب پلاستیک حرکت کرده و باعث روان کنندگی بین مذاب و تجهیزات فلزی فرآیند می گردد.
استفاده از روان کننده ها بسته به پلیمر و الیاف استفاده شده در چوب پلاست متغیر است.معمولاً روان کننده های مورد استفاده در چوب پلاستیک بر اساس پلی الفین ها، استئارات فلزی، آمیدها و استرها می باشند.
استئارات ها روان کننده های چوب پلاستیک با قیمت مناسب هستند که روان کنندگی خارجی را فراهم می کنند و خواص جریان نیز معمولا با واکس های آمیدی به تعادل می رسد.
پرکاربردترین استئارات فلزی در کامپوزیت های چوب پلاستیک بر پایه پلی الفین ها استئارات روی است.
نکته مهم در تهیه فرمول وود پلاست، مدنظر قراردادن احتمالات واکنش در چوب پلاستیک بین استئارات فلزی و جفت کننده های مالئیکه است، که اگر از این نوع جفت کننده استفاده شود، می شود از روان کننده های دیگر استفاده کرد.
واکس های آمیدی به دو دسته تقسیم می شود :
1- بیس آمید ها
2- مونو آمید ها
موارد استفاده از بیس آمید در روان کردن چوب پلاستیک ها می باشد که بیشترین استفاده را دارد. پرکاربردترین بیس آمید، EBS (اتلین بیس استیرآمید) می باشد.
به دلیل وجود خواص و مناسب بودن قیمت PVC، استفاده در محصولات چوب پلاستیک رایج تر شده است.
روان کننده هایی که در کامپوزیت های چوب پلاستیک استفاده می شود عبارتند از :
1- استئارات کلسیم
2- پارافین
3- روان کننده های استری
واکس پلی اتیلن اکسید
اشتباهی که بعضی ها برای بهبود جریان چوب پلاستیک انجام می دهند این است که بجای اینکه از روان کننده ها استفاده کنند، نرم کننده ها را مورد استفاده قرار میدهند.درست است که روان کننده ها و نرم کننده ها باعث بهتر شدن جریان مذاب چوب پلاستیک می شوند. ولی نرم کننده ها باعث می شود که محصول نهایی انعطاف بیشتری پیدا کند.
2 - جفت کننده (سازگارکننده)
جفت کننده که معنی دیگر آن سازگار کننده است، افزودنی ای است که باعث یکنواختی بهتره آمیزه های نا همسان یا ناسازگار چوب پلاستبک می شود. دلیل استفاده از سازگارکننده ها در محصول چوب پلاست به این خاطر است که آمیزه غیریکنواخت برای دستیابی به خواص رضایت بخش محصول نهایی چوب پلاستیک را با مشکل روبرو میکند .جذب آب در محصول نهایی چوب پلاست کاهش چشم گیری دارد به واسطه استفاده از الیاف . پلی الفین های مالئیکه، متداول ترین سازگارکننده برای چوب پلاست هایی با ماتریس پلی الفین هستند. این مواد از طریق شاخه ای کردن زنجیر پلی اتیلن یا پلی پروپیلن با مالئیک انیدرید تهیه می شوند. شاخه های مالئیکه سازگاری با الیاف چوب را بر عهده دارند، در حالی که زنجیر اصلی، با پلی الفین ها سازگار است.
3 – پایدارکننده
پایدارکننده ها وظیفه دخالت یا به حداقل رساندن واکنش های شیمیایی زیان آور را دارند که باعث می شود اجزای چوب پلاستیک تخریب شوند. واکنش های شیمیایی متفاوتی در وود پلاست ها وجود دارد که باید از آنها جلوگیری شود،به همین منظور از انواع پایدار کننده ها که هر کدام عملکرد خاصی در این زمینه دارند بهره گرفته می شود. در این جا به آنتی اکسیدان ها، پایدارکننده در برابر اشعه فرابنفش و پایدارکننده حرارتی برای PVC پرداخته می شود.
1-3 آنتی اکسیدان
نحوه عملکرد آنتی اکسیدان به اینگونه است که هم در زمان تولید محصول و هم هنگام مصرف چوب پلاستیک. در زمان تولید محصول چوب پلاستیک تخریب رخ می دهد که می شود این امر را با انتخاب درست میزان و نوع پایدارکننده کنترل کرد. ممکن است محصول نهایی چوب پلاست در زمان مصرف تخریب شود به همین خاطر در این مرحله از تولید چوب پلاستیک استفاده از آنتی اکسیدان اهمیت زیادی دارد. پلیمر ها زمانی که تحت حرارت قرار میگیرند ، آرام آرام تخریب می شود. ولی در مقابل محصول PVC با سرعت بالایی از بین می روند. دلیل استفاده از آنتی اکسیدان در پلیمرها همین است و برای محصول PVC از پایدارکننده های حرارتی استفاده می شود. آنتی اکسیدان ها عموماً ترکیباتی از خانواده فنولیک ها، فسفات ها و تیواسترها هستند. رباینده های اسید شاخه ای دیگر از افزودنی ها می باشد که در برخی از محصولات چوب پلاستیک مورد استفاده قرار میگیرد. استئارات های فلزی و هیدروتالکیت ها به عنوان دو شاخه از رباینده اسید مورد استفاده قرار میگیرد. قیمت استئارات از هیدروتالکیت در بازار پایین تر است . درصورت تلفیق سازگارکننده های شاخه دار با انیدریدمالئیک ، به دلیل احتمال واکنش، توصیه می شود که از استئارات های فلزی در محصول چوب پلاستیک استفاده نشود.
2-3 پایدارکننده در برابر اشعه فرابنفش
چوب پلاست هایی که در محیط خارجی استفاده می شوندو در معرض پرتو خورشید هستند، انرژی فرابنفش آنها باعث واکنش های شیمیایی می شوند.با استفاده از 3 استراتژی می توان از تخریب ناشی از اشعه جلوگیری کرد که عبارتند از :
1- غربال کردن انرژی فرابنفش
2- پایدارسازی
3- جذب انرژی
استفاده از تیتانیم دی اکسید، دوده و بعضی از پیگمنت ها که کدری بالایی دارند کمک به غربال کردن میکند. جذب اشعه فرابنفش توسط موادی از خانواده بنزوفنون ها و بنزوتریازول ها صورت می گیرد.آمین ممانعت شده باعث پایدار سازی در برار اشعه فرابنفش می شود. الیاف ها نقش مهمی در سد کنندگی اشعه در چوب پلاستیک ها دارد. و اجازه نمی دهد که بیشتر از سطح ماده نفوظ کند و ماتریس موجود در چوب پلاستیک در امان می ماند.الیاف ها برای پایداری در برابر اشعه مورد استفاده قرار میگیرند، و از این رو تولید کننده های محصول چوب پلاست از پیگمنت ها که برای زیبا کردن محصول مورد استفاده قرار میگیرند ابراز رضایتت میکنند.
3-3 پایدارکننده های حرارتیPVC
یونهای فلزی به همراه لیگاندهای آلی، پایدارکننده های حرارتی چوب پلاستیک هستند.PVC سخت با محیط زیست سازگاری ندارد به دلیل داشتن سرب و برای سازگاری از ترکیبات استئارات کلسیم استفاده می کنند. این ماده هم بصورت مایع و جامد وجود دارد. موادی که به عنوان پایدارکننده عمل می کنند برای بهبود پایداری چوب پلاستیک در کنار پایدارکننده های حرارتی اولیه وجود دارد. استفاده از این نوع مواد به میزان پایین و کنار پایدارکننده های اولیه باعث پایداری حرارتی سیستم می شود ولی تنها عملکرد مناسبی ندارد.
4-4 ضدآفت ها
کاربرد اصلی افزودنی ضد آفت،جلوگیری از تغذیه میکروب ها از چوب پلاستیک می شود. بعضی از میکروب ها باعث تخریب زیادی می شوند که باید از رشد آنها جلوگیری کرد که عبارتند از : میکروب هایی که روی چوب پلاست ها بصورت کپک ظاهر می شوند. و آن دسته از میکروب ها که بصورت قارچ در زیر پوست چوب پلاستیک رشد میکنند.در صورتی که جلوگیری نشود باعث تخریب چوب پلاستیک می شود.
4- پر کننده
یکی از مواد تشکیل دهنده پروفیل های چوب پلاستیک پر کننده ها می باشند.
پر کننده ها شامل پودر چوب، کربنات، تالک و ... می باشند.
با توجه به اهمیت پر کننده ها در محصول نهایی پروفیل های چوب پلاستیک این شرکت سعی کرده است تا از بهترین پرکننده با مش مناسب و پودر چوب با درصد بسیار ناچیز رطوبت که باعث افزایش کیفیت و مقاومت های پروفیل های چوب پلاست می شود.
5- به تاخیر اندازنده شعله
بسته به نوع کارکرد محصول، نوع پلیمر و میزان پرکننده های غیرآلی باید سیستم به تاخیراندازنده شعله را متناسب انتخاب کرد. افزودنی های به تاخیراندازنده شعله عموما از ترکیباتی حاوی هالوژن ها، فسفات و هیدروکسیدهای فلزی هستند. ترکیبات حاوی برم و کلر از لحاظ قیمت نسبت به بقیه گزینه ها به صرفه تر هستند.