چوب پلاست (به انگلیسی wood plastic) یکی از مصنوعاتی است که از چوب و پلاستیک ساخته شده است . چوب پلاست نمای چوب را دارد و بیشتر برای فضای باز استفاده می شود . کامپوزیت های چوب پلاستیک در مقایسه با تاریخ طولانی الوار طبیعی یا کامپوزیت های چوب سنتی مانند تخته خرده چوب یا تخته فیبر( ام دی اف یا نوپان) محصولات نسبتاً جدیدی هستند.
این برگه اطلاعات برخی از مراحل اولیه ساخت، خواص فیزیکی و مکانیکی، و همچنین کاربردهای اصلی WPC را خلاصه می کند.
کامپوزیت های چوب پلاستیک به طور گسترده ای در ایالات متحده مورد استفاده قرار می گیرند و با مخلوط کردن ذرات چوب به خوبی آرد و پلاستیک های بازیافتی ساخته می شوند. بازار WPC آمریکای شمالی تقریباً به 1 میلیارد دلار فروش رسیده است. این افزایش 200٪ بین سالهای 2001 و 2006 است و انتظار می رود که رشد سالانه 20٪ در 5 تا 6 سال آینده رخ دهد. با افزایش ظرفیت WPC، محصولات جدیدی مانند پایه درب، ریل و خط پنجره در حال توسعه هستند.
در ایران نیز چوب پلاست از استقبال خوبی برخوردار بوده و طی چند سال اخیر فروش و استفاده بالائی داشته است . امروزه این محصول در ایران با کیفیت های مختلف ساخته و ارائه می شود. چوب پلاست ارزان تر و مقاوم تر از چوب می باشد و همین عامل باعث افزایش فروش آن بوده است.
مراحل اصلی تولید و ویژگی های چوب پلاست WPC
به طور کلی، ساخت WPC یک فرآیند دو مرحله ای است. ترکیبی از چوب و ترموپلاستیک مانند پلی اتیلن با چگالی بالا (HDPE)، پلی اتیلن با چگالی کم (LDPE) و پلی وینیل کلراید (PVC) با یک قوام خمیر مانند مخلوط می شوند. اختلاط را می توان به صورت دسته ای یا مداوم انجام داد.
علاوه بر عنصر اصلی چوب با اندازه دانه های 20 تا 60 مش، مواد جفت کننده پلاستیک، تثبیت کننده، عوامل کف کننده یا رنگ نیز برای افزایش خواص محصول نهایی برای استفاده خاص اضافه می شود.
به عنوان مثال، روان کننده ها ظاهر سطح را بهبود می بخشند. سه روش متداول شکل دهی برای WPC وجود دارد. روش اکستروژن که کامپوزیت مذاب را از طریق قالب وارد می کند، د سومین کامپوزیت مذاب را بین نیمه های قالب فشار می دهد.
اکثر WPC توسط فرآیند اکستروژن تولید می شود که از انواع مختلف اکسترودر مانند تک پیچ یا دو پیچ برای تشکیل شکل نهایی مواد استفاده می کند. شکل های 2، 3 و 4 به ترتیب نمونه هایی از محصولات WPC و فلوچارت یک فرآیند تولید معمولی را نشان می دهند.
بیشتر خواص فیزیکی و مکانیکی WPC عمدتاً به تعامل ایجاد شده بین چوب و مواد ترموپلاستیک بستگی دارد. یکی از کارآمدترین راه‌ها برای بهبود این تعامل، استفاده از یک عامل جفت کننده به عنوان یک افزودنی است. به طور کلی، چنین افزودنی‌هایی به سازگاری چوب آبدوست که رطوبت را به راحتی جذب می‌کند و پلاستیک آبگریز، فاقد میل ترکیبی برای آب، کمک می‌کند و امکان تشکیل کامپوزیت تک فاز را فراهم می‌کند و در نتیجه محصولی با ثبات ابعادی بهتری نسبت به چوب جامد ایجاد می‌کند.
چوب سنتی تحت فشار با آرسنات مس کرومات (CCA) به دلایل بهداشتی و آلودگی محیطی با نارضایتی فزاینده ای در بین کاربران مواجه است. علاوه بر این، از دسامبر 2002، چوبی که با ترکیبات مبتنی بر آرسنیک در تماس مستقیم با انسان مانند مواد عرشه، تجهیزات زمین بازی یا میزهای پیک نیک باشد، ممنوع شده است.
استفاده از الوار WPC، چه به صورت مقطع جامد و چه با ساختار لوله ای همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، به عنوان جایگزینی برای محصولات چوبی تصفیه شده بسیار محبوب بوده است. جدول 1 همچنین خواص مکانیکی معمولی از جمله مدول الاستیسیته (MOE) و مدول گسیختگی (MOR) WPC را نشان می دهد. MOE و MOR در برگه اطلاعات قبلی FAPC-162 Strength Properties of Wood برای کاربردهای عملی توضیح داده شده است.
جدول 1. خواص مکانیکی کامپوزیت چوب پلاستیک معمولی.
خمشی (psi) کششی (psi)
WPC MOE MOR MOE MOR
60% پلی پروپیلن
40 درصد ذرات چوب
چگالی 0.90 گرم بر سانتی متر مکعب 439,000 6,410 561,000 3,680
60% پلی پروپیلن
40% الیاف چوب سخت
چگالی 1.05 گرم بر سانتی متر مکعب 471,000 6,950 609,000 4,090
57% پلی پروپیلن
40% الیاف چوب سخت
عامل جفت کننده 3 درصد
چگالی 1.03 گرم بر سانتی متر مکعب 467,000 10,500 613,000 7,580
از C. Clemons 2002. کامپوزیت های چوب-پلاستیک در ایالات متحده. مجله محصولات جنگلی. 52 (6): 10-18
برخی از مزایا و معایب چوب پلاست WPC
بزرگترین مزیت WPC رویکرد سازگار با محیط زیست آن در استفاده از چوب زباله و مواد پلاستیکی بازیافتی است. پلاستیک کامپوزیت چوب در مقایسه با چوب جامد هزینه نگهداری پایینی دارد. یکی از دلایل اصلی رشد سریع WPC هزینه چرخه عمر کم آن است.
به طور کلی، عرشه WPC در مقایسه با الوارهای تحت فشار حدود 15 درصد هزینه تولید بیشتری دارد، اما به هزینه نگهداری کمتری نیاز دارد. در
وره بازپرداخت واقعی در مقایسه با مواد عرشه تحت فشار 3 تا 5 سال تخمین زده می شود. پایداری ابعادی عالی آن در کنار تنوع کمتر نیز می تواند از دیگر مزیت های اصلی محصولات WPC در نظر گرفته شود.
بیشتر تحقیقات در بسیاری از کشورها بر دوام و عمر مفید WPC به دلیل علاقه زیاد به استفاده در فضای باز متمرکز است.
در واقع، WPC در ابتدا به عنوان مقاومت طبیعی در برابر پوسیدگی در برابر حمله قارچ ها یا حشرات به بازار عرضه شد. با این حال، نشان داده شده است که WPC همچنان مقداری رطوبت را جذب می کند و در نهایت پوسیدگی می کند اما با سرعت بسیار کمتری نسبت به چوب جامد.
انبساط حرارتی، خزش (تغییر شکل وابسته به زمان)، چگالی بالا و اعمال دشوار رنگ از دیگر معایب WPC خواهد بود.