تاثیر اندازة ذرات کاه‌گندم بر ویژگی‌های مکانیکی و جذب آب چندسازه کاه‌گندم/پلی‌اتیلن سبک با کاربرد در بسته‌بندی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد علوم و صنایع غذایی، دانشگاه آزاد اسلامی- واحد علوم تحقیقات تهران

چکیده

چندسازه‌های طبیعی با قابلیت زیست‌تخریب‌پذیری، ممکن است جایگزین مناسبی برای پلاستیک‌های متداول باشند. از این-رو، با هدف کاهش سهم مواد پلاستیکی در صنعت بسته‌بندی، چندسازه طبیعی حاوی کاه‌‌گندم به عنوان یک ماده تجدید‌پذیر با سه اندازة مش 140،100،40 و پلی‌اتیلن با چگالی کم (سبک) به عنوان یکی از پرکاربردترین پلیمرهای ساختگی در صنعت بسته‌بندی تهیه شد و تاثیر اندازة ذرات کاه‌گندم بر ویژگی‌های مکانیکی و جذب آب چندسازه حاصل بررسی گردید. مالئیک انیدرید پیوندخورده با پلی‌اتیلن نیز به عنوان سازگارکننده به کار رفت. برای چگونگی توزیع ذرات و تعیین نسبت ظاهری (L/D) آن‌ها از میکروسکوپ نوری، به‌منظور ارزیابی ویژگی‌های مکانیکی نمونه‌ها از آزمون‌های کشش و خمش؛ و برای بررسی ساختار نمونه‌ها از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) استفاده گردید. میزان جذب آب نمونه‌ها نیز از طریق اختلاف وزن محاسبه شد. نتایج نشان داد که اندازة ذرات و مقدار L/D بر مقاومت کششی و جذب آب چندسازه تاثیر معنی‌داری دارد اما تاثیر آن بر مقاومت خمشی معنی‌دار نیست. نتیجه‌گیری کلی بیانگر آن است که با افزایش اندازه ذرات فاز پرکننده (کاه گندم)، می‌توان چندسازه‌ای با مقاومت کششی بهتر و جذب آب کمتر در مقایسه با اندازة ذرات کوچک‌تر تهیه کرد.

کلیدواژه‌ها


[1] Enayati, A.A., Hosseinaei, O., Wang, S., Mirshokraie, S.A. and Tajvidi, M., 2009. Thermal Properties of Wood-Plastic Composites Prepared from Hemicellulose-extracted Wood Flour. Iranian Journal of Polymer Science and Technology, 22 (3): 171-181. (In Persian).

[2] Cerpakovska, D., Kalnins, M., Tupureina, V. and Dzene, A., 2009. Characterization of various kinds of paper as reinforcement for biodegradable polymer composites. Proceedings of the Estonian Academy of Sciences, 58 (1): 40–44.

[3] Zahedi, Y., Sedaghat, N. and Ghanbarzadeh, B., 2010. Effects of palmitic fatty acid on mechanical, thermal and permeability of pistachio edible film. Iranian Food Science and Technology Research Journal, 6 (2): 91-99. (In Persian).

[4] Kord, B., Sheikholeslami. A., Najafi, A., 2016. A Study on Creep Behavior of a Wood Flour-Polypropylene-Nanoclay Hybrid Composite. Iranian journal of wood and paper industries, 7(1): 1-12. (In Persian).

[5] Siracusa, V., Rocculi, P., Romani, S. and Rosa, M., 2008. Biodegradable polymers for food packaging: a review. Trends in Food Science & Technology, 19: 634-643.

[6] Rouhani, M., kord, B., 2017. Fire performance, mechanical strength and dimensional stability of wood flour–polyethylene composites under the influence of different fire retardants. Iranian journal of wood and paper industries, 8(1): 145-158. (In Persian).

[7] Rezaei, M., Tajeddin, B.and Mohammadi Sani, A., 2011. A study on the effect of different compatibilizers on mechanical properties of wheat straw-low density polyethylene (LDPE) biocomposites. Journal of Food Science and Technology, 3 (2):1-9. (In Persian).

[8] Moradian, M.H., Jahan Latibari, A., Resalati, H. and Fakhrian, A., 2003. Investigation on CMP pulping of wheat Sٍtraw. Iranian Journal of Natural Resources, 56 (4): 469-480. (In Persian).

[9] Rezaei Niaraki, P., Jahan Latibari, A., Roohnia, M. and Tajdini, A., 2014. The influence of fiber lignin content on mechanical properties of wood fiber-polypropylene composites. Iranian Journal of Wood and Paper Science Research, 29 (1): 1-11. (In Persian).

[10] Yue, X. and Zou, X., 2011. Improved interfacial bonding of pvc/wood-flour composites by lignin amine modification. Bio Resources, 6(2): 2022-2034.

[11] Xanthos M., 2010. Functional fillers for plastics, 2nd ed., updated and Enlarged, Wiley-Vch, 531 p.

[12] Zaini, M.J., Fuad, M.Y.A., Ismail, Z., Mansor, M.S. and Mustafah, J., 1996. The effect of filler content and size on the mechanical properties of polypropylene/oil palm wood flour composites. Polymer International, 40 (1): 51-55.

[13] Stark, N. and Berger, M.J., 1997. Effect of particle size on properties of wood–flour reinforced polypropylene composites. In: Proceedings of Fourth international conference on woodfiber/plastic composites. May 12-14 Forest Product Society, Madison, WI, USA, p 134-143.

[14] Bouafif, H., Koubaa, A., Perré, P. and Cloutier, A., 2009. Effects of fiber characteristics on the physical and mechanical properties of wood plastic composites, Composites, 40 (12): 1975–1981.

[15] Gorjani, F. and Omidvar, A., 2006. Investigation on manufacturing process and mechanical properties wheat straw / recycled polyethylene composite. Pajouhesh & Sazandegi, 72: 84-88. (In Persian).

[16] Kociszewski, M., Gozdecki, C., Wilczynski, A., Zajchowski, S. and Mirowski, J., 2012. Effect of industrial wood particle size on mechanical properties of wood-polyvinyl chloride composites. European Journal of Wood and Wood Products, 70:113–118.

[17] Rafighi, A., Dorostkar, A.and Madhoushi, M., 2014. Investigation on mechanical properties of composite made of sawdust and high density Polyethylene. International Journal of Lignocellulosic Products, 1 (2): 134-141.

[18] Campbell, F.C., 2010. Structural composite materials. ASM International, Materials Park, Ohio, USA, 630 p.

[19] Migneault, S., Koubaa, A., Erchiqui, F., Chaala, A., Englund, K., Krause, C. and Wolcott, M., 2008. Effect of fiber length on processing and properties of extruded wood-fiber/HDPE composites. Journal of Applied Polymer Science, 110(2): 1085–1092.

[20] Tajeddin, B., 2014. Cellulose-based polymers for packaging applications, in "Lignocellulosic polymer composites", Vijay Kumar Thakur (Ed.). 477–498, Scrivener Publishing LLC.

[21] Standard test method for tensile properties of plastics. ASTM Standard D 638–03, 2005.

[22] Standard test methods for flexural properties of unreinforced and reinforced plastics and electrical insulating materials. ASTM Standard, D 790-07, 2008.

[23] Standard test methods for water absorption of plastics. ASTM Standard, D 570-98, 2010.

[24] Verbeek, J., 2003. The influence of interfacial adhesion, particle size and size distribution on the predicted mechanical properties of particulate thermoplastic composites. Materials Letters, 57 (13-14): 1919-1924.

[25] Gozdecki, C., Kociszewski, M., Wilczyñski, A. and Zajchowski, S., 2011. Mechanical properties of wood-polymer composites with different polymers. Forestry and Wood Technology, 74: 82-85.

[26] Sain, M. and Panthapulakkal, S., 2004. Green fiber thermoplastic composites, in "Green Composites, Polymer Composites and the Eenvironment", Baillie, C. (Ed.). 181-206. CRC Press.

[27] Zimmermann, M.V.G., Turella ,T.C., Santana , R.M.C. and Zattera, A.J., 2014. The influence of wood flour particle size and content on the rheological, physical, mechanical and morphological properties of EVA/wood cellular composites. Materials and Design, 57: 660–666.

[28] Karmaker, A. and Prasad, A., 2000. Effect of design parameters on the flexural properties of fiber-reinforced composites. Journal of Materials Science Letters, 19(8): 663-665.

[29] Pan, M., Zhou, D., Bousmina, M. and Zhang, S.Y., 2008. Effects of wheat straw fiber content and characteristics, and coupling agent concentration on the mechanical properties of wheat straw fiber-polypropylene composites. Journal of Applied Polymer Science, 113(2): 1000–1007.

[30] Zhang, W., Chen, J., Dadi Bekele, L., Liu, Y., Duns, J.G. and Jin, L., 2016. Physical and Mechanical Properties of Modified Wheat Straw-Filled Polyethylene Composites. BioResources, 11(2): 4472- 4484.

[31] Ichazo, M.N., Albano, C.,  González, J.,  Perera, R. and Candal, M.V., 2001, Polypropylene/wood flour composites: treatments and properties. Composite Structures, 54 (2–3): 207–214.

[32] Onuegbu, C.G. and Igwe, I.O., 2011. The Effects of filler contents and particle sizes on the mechanical and end-use properties of snail shell powder filled polypropylene. Materials Sciences and Application, 2(7): 811-817.

[33] Chen, H.C., Chen, T.Y. and Hsu, C.H., 2006. Effects of wood particle size and mixing ratios of HDPE on the properties of the composites. Holz als Roh- und Werkstoff, 64(3): 172–177.

[34] Migneault, S. Koubaa, A. Erchiqui, F. Chaala, A. Englund, K. and Wolcott, M P., 2009. Effects Of Processing Method And Fiber Size On The Structure And Properties Of Wood–Plastic Composites.Composites, 40 (1): 80-85.