Древесно-пластиковый композит - Википедия - Wood-plastic composite

Древесно-пластиковый композит

Композиты древесно-пластиковые (WPC) являются композитные материалы сделано из древесное волокно /древесная мука и термопласт (ы), такой как PE, PP, ПВХ, или же PLA.

Помимо древесного волокна и пластика, ДПК могут также содержать другие лигноцеллюлозные и / или неорганические наполнители. WPC - это подмножество более широкой категории материалов, называемых композитами из натурального волокна и пластика (NFPC), которые могут не содержать целлюлоза наполнители на основе волокон, такие как волокна целлюлозы, арахис шелуха, кофейная шелуха,[1] бамбук, солома, переваривать, так далее.

Химические добавки кажутся практически «незаметными» (кроме минеральных наполнителей и пигментов, если они добавлены) в структуре композита. Они обеспечивают интеграцию полимера и древесной муки (порошка), обеспечивая оптимальные условия обработки.[2]

В последние годы люди в индустрии напольных покрытий начинают ссылаться на WPC как тип пола, в основе которого лежит верхний виниловый шпон и жесткая экструдированная сердцевина (сердцевина может быть изготовлена ​​без древесного волокна). WPC теперь является установленной категорией продукции в LVT.[3] Этот тип настила из ДПК отличается от настила из ДПК и не предназначен для использования на открытом воздухе.

История

Первой компанией в мире, которая изобрела и запатентовала процесс создания ДПК, была Covema из Милан в 1960 году основан братьями Терраньи (Дино и Марко ). Covema называется WPC под торговой маркой Plastic-Wood®.[4][5] Спустя несколько лет после изобретения Plastic-Wood® компания Icma San Giorgio запатентовала первый процесс добавления древесное волокно /древесная мука к термопластам (ДПК).[6]

Использует

Древесно-пластиковые композиты по-прежнему являются новыми материалами по сравнению с долгой историей использования натуральной древесины как строительного материала. Наиболее распространенное использование WPC в Северной Америке - на открытом воздухе. палуба полов, но также используется для перил, заборов, бруса для озеленения, облицовка и сайдинг, парк скамейки, молдинг и отделка, сборные дома под торговой маркой Woodpecker WPC®.,[7] окно и дверь рамы и внутренние мебель.[8] Древесно-пластиковые композиты были впервые представлены на рынке террасной доски в начале 1990-х годов. Производители[9][10][11][12][13] утверждают, что древесно-пластиковый композит более экологичен и требует меньшего ухода, чем альтернативы из массивной древесины, обработанной консерванты или массив древесины устойчивых к гниению пород. Эти материалы могут быть отформованы с имитацией древесных волокон или без них.[14]

Производство

Первая в мире экструзионная линия по производству пластиковой древесины. Covema

Древесно-пластиковые композиты (ДПК) производятся путем тщательного перемешивания измельченных древесных частиц и нагрева. термопласт смола. Наиболее распространенный метод производства - экструдирование материала до желаемой формы, хотя литье под давлением также используется. ДПК могут производиться как из первичных, так и из переработанных термопластов, включая HDPE, LDPE, ПВХ, PP, АБС, PS, и PLA. ДПК на основе полиэтилена являются наиболее распространенными. Добавки, такие как красители, связующие агенты, УФ-стабилизаторы, пенообразователи, пенообразователи, и смазочные материалы помочь адаптировать конечный продукт к целевой области применения. Экструдированные WPC формуются как в сплошные, так и в полые профили. Также производится большое количество деталей, отлитых под давлением, от автомобильных дверных панелей до крышек сотовых телефонов.

На некоторых производственных предприятиях компоненты объединяются и обрабатываются в экструдере для гранулирования, который производит гранулы из нового материала. Затем гранулы повторно расплавляются и придают окончательную форму. Другие производители завершают готовую деталь за один этап смешивания и экструзии.[15]

Из-за добавления органического материала ДПК обычно обрабатываются при гораздо более низких температурах, чем традиционные пластмассы во время экструзии и литья под давлением. WPC, как правило, обрабатываются при температурах примерно на 50 ° F (28 ° C) ниже, чем, например, такой же материал без наполнителя. Большинство из них начнет гореть при температуре около 400 ° F (204 ° C).[16] Обработка WPC при чрезмерно высоких температурах увеличивает риск порезов, ожогов и обесцвечивания в результате проталкивания слишком горячего материала через слишком малую заслонку во время литья под давлением. Отношение древесины к пластику в композите в конечном итоге будет определять индекс текучести расплава (MFI) WPC, при этом большее количество древесины обычно приводит к более низкому MFI.

Древесно-пластиковый композит - это разновидность инженерная древесина.

Преимущества и недостатки

Композитный настил Trex

ДПК не подвержены коррозии и обладают высокой устойчивостью к гниению, гниению и морской бурильщик атакуют, хотя они впитывают воду в древесные волокна, внедренные в материал.[17] Водопоглощение более выражено в WFC с гидрофильной матрицей, такой как PLA, а также приводит к снижению механической жесткости и прочности.[18] Механические характеристики во влажной среде можно улучшить за счет ацетилирование лечение.[19] ДПК обладают хорошей обрабатываемостью, и им можно придавать форму с помощью обычных деревообрабатывающих инструментов. ДПК часто считают экологически чистым материалом, потому что его можно производить с использованием переработанный пластик и отходы деревообрабатывающая промышленность. Хотя эти материалы продолжают срок службы использованных и выброшенных материалов, у них есть значительный период полураспада; добавленные полимеры и клеи затрудняют повторную переработку древесно-пластикового композита после использования.[20] Однако их можно легко переработать в новый древесно-пластиковый композит, очень похожий на бетон. Одним из преимуществ перед деревом является способность материала формовать практически любую желаемую форму. Элемент из WPC можно согнуть и зафиксировать, чтобы образовать сильные дуги. Еще один важный аргумент в пользу этих материалов - отсутствие необходимости в краске. Они производятся в различных цветах, но широко доступны в серых и землистых тонах. Несмотря на то, что содержание целлюлозы достигает 70 процентов (хотя чаще встречается 50/50), механическое поведение WPC больше всего похоже на чистые полимеры. Чистые полимеры полимеризуются без добавления растворителей.[21][22] Это означает, что WPC имеют меньшую прочность и жесткость, чем древесина, и их поведение зависит от времени и температуры.[23] Древесные частицы подвержены поражению грибком, хотя и не так сильно, как твердая древесина, а полимерный компонент уязвим для УФ-разложения.[24] Возможно, что прочность и жесткость могут быть уменьшены путем циклического замораживания-оттаивания, хотя испытания все еще проводятся в этой области. Некоторые составы WPC чувствительны к окрашиванию от различных агентов.

Сэндвич-панели из ДПК

Плиты WPC демонстрируют хорошие характеристики, но монолитные композитные листы относительно тяжелы (чаще всего тяжелее, чем чистый пластик), что ограничивает их использование в тех областях, где малый вес не является существенным. ДПК в композит с сэндвич-структурой форма позволяет сочетать преимущества традиционных древесно-полимерных композитов с легкостью технологии сэндвич-панелей. Сэндвич-панели WPC состоят из древесно-полимерной композитной оболочки и, как правило, полимерной сердцевины низкой плотности, что приводит к очень эффективному увеличению жесткости панели. Сэндвич-панели из ДПК используются в основном в автомобилестроении, транспорте и строительстве, но также разрабатываются мебельные конструкции.[25] Новые эффективные и часто встроенные интегрированные производственные процессы позволяют производить более прочные и жесткие сэндвич-панели из ДПК с меньшими затратами по сравнению с традиционными пластиковыми листами или монолитными панелями из ДПК.[26]

вопросы

Воздействие на окружающую среду

В воздействие на окружающую среду ДПК напрямую зависит от соотношения возобновляемых и невозобновляемый материалы. Обычно используемые нефть полимеры на основе минералов оказывают негативное воздействие на окружающую среду, поскольку они зависят от невозобновляемого сырья и невозобновляемых материалов.биоразлагаемость пластиков.[27]

Опасность пожара

Типы пластика, обычно используемые в составах WPC, имеют более высокую пожароопасность свойствах, чем только дерево, так как пластик имеет более высокий химический теплосодержание и может таять. Включение пластика в состав композита приводит к более высокой пожароопасности ДПК по сравнению с деревом. Некоторых должностных лиц кодекса все больше беспокоит огнестойкость WPC.[28][29]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «ДПК из ПВХ + кофейная шелуха». www.woodpecker.com.co.
  2. ^ «Машины и оборудование для ДПК. Гранулы и добавки из ДПК. Композитный пиломатериал». wpc-composite-decking.blogspot.com.
  3. ^ Круз, Мэллори (18.02.2016). «WPC набирает обороты на Domotex Hannover 2016» (FCW Global, февраль 2016 г.). Покрытие пола еженедельно. Напольные покрытия еженедельно. Получено 30 апреля 2016.
  4. ^ Официальный сайт Агрипак
  5. ^ Мир пластмасс, том 28, часть 2
  6. ^ Официальный сайт ICMA
  7. ^ «ЦСМ Социальное жилье». www.woodpecker.com.co.
  8. ^ Клемонс, К. (2002) "Древесно-пластиковые композиты в Соединенных Штатах: взаимодействие двух отраслей" Журнал лесных товаров 52(6)
  9. ^ "WPC Sheets - Производитель древесно-пластиковых композитных пенопластов из Раджкота". www.plastimberimpex.in. Получено 2017-02-08.
  10. ^ «ПРОИЗВОДИТЕЛИ: Профнастил, перила и ограждение». www.wpcinfo.org. Получено 2017-02-08.
  11. ^ «JELU - производитель ДПК - древесно-пластикового композита». JELUPLAST. Получено 2017-02-08.
  12. ^ "Китайский производитель и поставщик станков для производства профилей WPC". www.abelplas.com. Архивировано из оригинал на 2018-03-13. Получено 2017-02-08.
  13. ^ «Свяжитесь с 756 производителями древесно-пластиковых композитов - глобальные источники». www.globalsources.com. Получено 2017-02-08.
  14. ^ Внедрение древесно-пластиковых композитных изделий из ДПК
  15. ^ «Производство древесно-пластиковых композитов требует высокого качества рецептуры системы подачи». ktron.com.
  16. ^ «Древесно-пластиковые композиты - биопластики Green Dot».
  17. ^ Старк, Н. (2001) «Влияние влагопоглощения на механические свойства композитов древесной муки и полипропилена». Журнал термопластичных композиционных материалов 14
  18. ^ Жоффр, Томас; Сегерхольм, Кристоффер; Перссон, Сесилия; Bardage, Stig L .; Луенго Хендрикс, Крис Л .; Исакссон, Пер (январь 2017 г.). «Характеристика способности передавать межфазное напряжение в композитах из древесных волокон, подвергнутых ацетилированию, с помощью рентгеновской микротомографии». Промышленные культуры и продукты. 95: 43–49. Дои:10.1016 / j.indcrop.2016.10.009. ISSN  0926-6690.
  19. ^ Larsson, P .; Саймонсон, Р. (1994-04-01). «Исследование прочности, твердости и деформации ацетилированных скандинавских хвойных пород». Holz Als Roh- und Werkstoff. 52 (2): 83–86. Дои:10.1007 / BF02615470. ISSN  0018-3768.
  20. ^ Гибсон, Скотт (2008). «Синтетический настил» [1]. Журнал ремоделирования.
  21. ^ "Что такое ультра полимеры?". Solvay. 2014 г.. Получено 2014-04-17.
  22. ^ Каррахер, Чарльз (2014). Полимерная химия Каррахера. Бока-Ратон: Тейлор и Фрэнсис. п. 232. ISBN  978-1-4665-5203-6.
  23. ^ Хамель, С. (2011) Моделирование зависящей от времени реакции на изгиб древесно-пластиковых композитных материалов Диссертация, Университет Висконсин – Мэдисон
  24. ^ Моррелл, Дж. И др. (2006) «Долговечность древесно-пластиковых композитов». Фокус деревянного дизайна 16(3)
  25. ^ «Сотовые панели из ДПК». Renolit.com. Получено 2014-10-07.
  26. ^ «Технология сэндвич-панелей». EconCore.com. Получено 2014-10-07.
  27. ^ А. Кутнар, С.С. Мутху, под ред. (2016). «Древесно-пластиковые композиты - характеристики и воздействие на окружающую среду» (PDF). Воздействие на окружающую среду традиционных и инновационных лесных биопродуктов, экологические следы и экологический дизайн продуктов и процессов. Экологические следы и экологический дизайн продуктов и процессов. С. 19–43. Дои:10.1007/978-981-10-0655-5_2. ISBN  978-981-10-0653-1.
  28. ^ Информационный центр по древесно-пластиковым композитам Вашингтонского государственного университета, "Проблемы возгорания в конструкционных древесных композитах для объектов морской береговой линии", 46-й Международный симпозиум и выставка SAMPE, Лонг-Бич, Калифорния, май 2001 г.
  29. ^ Сеть экологических новостей, "Нормы пожарной безопасности Калифорнии сосредоточили внимание на проблемах, связанных с пластиком". 5 ноя 2007.