Abstract
Wood-polymer composites (WPCs) combine the properties of wood and polymers. Creating composites involves
adding plant or wood fibers as fillers to a polymer matrix. This study used mahogany and mango wood sawdust as
reinforcement materials, while high-density polyethylene (HDPE) and polyvinyl chloride (PVC) were used as matrices.
The investigated data in this study comprises four different (10, 20, 30, and 40) weight percentages (wt%) of mahogany
and mango sawdust paired with corresponding wt% (90, 80, 70, and60) of HDPE and PVC matrices. The extrusion
method produced composites with different amounts of sawdust and polymer matrices. Wood polymer composites were
characterized by examining their mechanical properties, and scanning electron microscopy (SEM) was employed to
analyze their morphology. The results showed that the maximum tensile strength was obtained from the 20% for both
sawdust composites. The ultimate tensile strength was recorded at 15.28 MPa for Mahogany sawdust-HDPE (Mh-HDPE)
composite, whereas the Mahogany sawdust-PVC (Mh-PVC) exhibited the lowest tensile strength at 2.38 MPa. In
addition, HDPE-based composite shows higher tensile strength (11.56 MPa) with Mango sawdust than PVC-based
composites (2.28 MPa). Tensile strength, and impact strength of the fabricated composites were also assessed by ASTM
standards. The maximum impact strength was obtained at 10wt% of sawdust for all four composites investigated in this
study. It was also observed that impact strength significantly decreased with the increase of fiber percentage in the
composite. These results demonstrated the highest mechanical properties of the Mh-HDPE than the other composites,
which SEM further investigated. The morphological analyses confirmed uniform mixing of sawdust and polymer
matrices, evident by the absence of no pores, cavities, or voids in the prepared composites
adding plant or wood fibers as fillers to a polymer matrix. This study used mahogany and mango wood sawdust as
reinforcement materials, while high-density polyethylene (HDPE) and polyvinyl chloride (PVC) were used as matrices.
The investigated data in this study comprises four different (10, 20, 30, and 40) weight percentages (wt%) of mahogany
and mango sawdust paired with corresponding wt% (90, 80, 70, and60) of HDPE and PVC matrices. The extrusion
method produced composites with different amounts of sawdust and polymer matrices. Wood polymer composites were
characterized by examining their mechanical properties, and scanning electron microscopy (SEM) was employed to
analyze their morphology. The results showed that the maximum tensile strength was obtained from the 20% for both
sawdust composites. The ultimate tensile strength was recorded at 15.28 MPa for Mahogany sawdust-HDPE (Mh-HDPE)
composite, whereas the Mahogany sawdust-PVC (Mh-PVC) exhibited the lowest tensile strength at 2.38 MPa. In
addition, HDPE-based composite shows higher tensile strength (11.56 MPa) with Mango sawdust than PVC-based
composites (2.28 MPa). Tensile strength, and impact strength of the fabricated composites were also assessed by ASTM
standards. The maximum impact strength was obtained at 10wt% of sawdust for all four composites investigated in this
study. It was also observed that impact strength significantly decreased with the increase of fiber percentage in the
composite. These results demonstrated the highest mechanical properties of the Mh-HDPE than the other composites,
which SEM further investigated. The morphological analyses confirmed uniform mixing of sawdust and polymer
matrices, evident by the absence of no pores, cavities, or voids in the prepared composites
Keywords
Extrution process
HDPE
Mechanical Properties
Wood polymer composite
Abstract
تجمع مركبات الخشب والبوليمر (WPCs) بين خصائص الخشب والبوليمرات. يتضمن إنتاج هذه المركبات إضافة ألياف نباتية أو خشبية كحشوات إلى مصفوفة بوليمرية. استخدمت هذه الدراسة نشارة خشب الماهوجني والمانجو كمواد تقوية، بينما استُخدم البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) وكلوريد البولي فينيل (PVC) كمصفوفات.
تتضمن البيانات المدروسة في هذه الدراسة أربع نسب وزنية مختلفة (10، 20، 30، و40%) لنشارة خشب الماهوجني والمانجو، مقترنة بنسب وزنية مقابلة (90، 80، 70، و60%) من مصفوفات البولي إيثيلين عالي الكثافة والبولي فينيل كلوريد (PVC). أنتجت طريقة البثق مركبات بكميات مختلفة من نشارة الخشب ومصفوفات البوليمر. تم توصيف مركبات الخشب والبوليمر من خلال فحص خصائصها الميكانيكية، واستُخدم المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) لتحليل شكلها. أظهرت النتائج أن أقصى قوة شد تم الحصول عليها من نسبة 20% لكلا المركبين. سُجِّلت أقصى قوة شد عند 15.28 ميجا باسكال لمركب نشارة خشب الماهوجني مع البولي إيثيلين عالي الكثافة (Mh-HDPE)، بينما أظهر مركب نشارة خشب الماهوجني مع البولي فينيل كلوريد (Mh-PVC) أدنى قوة شد عند 2.38 ميجا باسكال بالإضافة إلى ذلك، أظهر المركب المصنوع من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) قوة شد أعلى (11.56 ميجا باسكال) مع نشارة خشب المانجو مقارنةً بالمركبات المصنوعة من البولي فينيل كلوريد (PVC) (2.28 ميجا باسكال). كما تم تقييم قوة الشد ومقاومة الصدمات للمركبات المصنعة وفقًا لمعايير ASTM. وتم الحصول على أقصى قوة صدمات عند 10% من وزن نشارة الخشب لجميع المركبات الأربعة التي خضعت للدراسة. ولوحظ أيضًا انخفاض كبير في قوة الصدمات مع زيادة نسبة الألياف في المركب. وأظهرت هذه النتائج أعلى الخصائص الميكانيكية لمركب البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) من المركبات الأخرى، والتي خضعت لمزيد من الدراسة باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM). وأكدت التحاليل المورفولوجية وجود خلط متجانس بين نشارة الخشب ومصفوفات البوليمر، وهو ما يتضح من خلال عدم وجود مسام أو تجاويف أو فراغات في المركبات المُحضرة
تتضمن البيانات المدروسة في هذه الدراسة أربع نسب وزنية مختلفة (10، 20، 30، و40%) لنشارة خشب الماهوجني والمانجو، مقترنة بنسب وزنية مقابلة (90، 80، 70، و60%) من مصفوفات البولي إيثيلين عالي الكثافة والبولي فينيل كلوريد (PVC). أنتجت طريقة البثق مركبات بكميات مختلفة من نشارة الخشب ومصفوفات البوليمر. تم توصيف مركبات الخشب والبوليمر من خلال فحص خصائصها الميكانيكية، واستُخدم المجهر الإلكتروني الماسح (SEM) لتحليل شكلها. أظهرت النتائج أن أقصى قوة شد تم الحصول عليها من نسبة 20% لكلا المركبين. سُجِّلت أقصى قوة شد عند 15.28 ميجا باسكال لمركب نشارة خشب الماهوجني مع البولي إيثيلين عالي الكثافة (Mh-HDPE)، بينما أظهر مركب نشارة خشب الماهوجني مع البولي فينيل كلوريد (Mh-PVC) أدنى قوة شد عند 2.38 ميجا باسكال بالإضافة إلى ذلك، أظهر المركب المصنوع من البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) قوة شد أعلى (11.56 ميجا باسكال) مع نشارة خشب المانجو مقارنةً بالمركبات المصنوعة من البولي فينيل كلوريد (PVC) (2.28 ميجا باسكال). كما تم تقييم قوة الشد ومقاومة الصدمات للمركبات المصنعة وفقًا لمعايير ASTM. وتم الحصول على أقصى قوة صدمات عند 10% من وزن نشارة الخشب لجميع المركبات الأربعة التي خضعت للدراسة. ولوحظ أيضًا انخفاض كبير في قوة الصدمات مع زيادة نسبة الألياف في المركب. وأظهرت هذه النتائج أعلى الخصائص الميكانيكية لمركب البولي إيثيلين عالي الكثافة (HDPE) من المركبات الأخرى، والتي خضعت لمزيد من الدراسة باستخدام المجهر الإلكتروني الماسح (SEM). وأكدت التحاليل المورفولوجية وجود خلط متجانس بين نشارة الخشب ومصفوفات البوليمر، وهو ما يتضح من خلال عدم وجود مسام أو تجاويف أو فراغات في المركبات المُحضرة
Keywords
مركب البوليمر الخشبي، HDPE، الخصائص الميكانيكية، عملية البثق