Древесно-пластиковый композит
 | В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Древесно-пластиковые композиты (ДПК)представляют собой композиционные материалы, изготовленные из древесного волокна / древесной муки и термопластов, таких как полиэтилен (ПЭ), полипропилен (ПП), поливинилхлорид (ПВХ) или полимолочная кислота (ПЛА).
Помимо древесного волокна и пластика, ДПК могут также содержать другие лигноцеллюлозные и/или неорганические наполнители. ДПК представляют собой подмножество более широкой категории материалов, называемых пластиковыми композитами из натуральных волокон (NFPC), которые могут не содержать волокнистых наполнителей на основе целлюлозы , таких как волокна целлюлозы, шелуха арахиса , кофейная шелуха, бамбук , солома , дигестат и т. д.
Химические добавки обеспечивают интеграцию полимера и древесной муки (порошка), обеспечивая при этом оптимальные условия обработки.
История
[ редактировать ]Компанией, которая изобрела и запатентовала процесс создания ДПК, была компания Covema из Милана в 1960 году, основанная братьями Терраньи ( Дино и Марко ). Covema назвала WPC торговой маркой Plastic-Wood. [1] [2] Через несколько лет после изобретения Plastic-Wood компания Icma San Giorgio запатентовала первый процесс добавления древесного волокна / древесной муки в термопласты (ДПК). [3]
Использование
[ редактировать ]ДПК, также иногда называемые композитной древесиной, по-прежнему являются новыми материалами по сравнению с долгой историей использования натуральных пиломатериалов в качестве строительного материала. Наиболее широкое использование ДПК в Северной Америке приходится на полы на открытом воздухе , но он также используется для перил, заборов, ландшафтной древесины, облицовки и сайдинга, парковых скамеек , карнизов и отделки , сборных домов под торговой маркой Woodpecker WPC. [4] оконные и дверные рамы, а также внутренняя мебель . [5] ДПК были впервые представлены на рынке настилов в начале 1990-х годов. Производители [6] [7] [8] [9] [10] утверждают, что ДПК более экологичен и требует меньшего ухода, чем альтернативы из массива древесины, обработанного консервантами , или массива древесины устойчивых к гниению пород. Эти материалы могут быть отлиты с деталями, имитирующими текстуру древесины, или без них. [11]
Производство
[ редактировать ]
ДПК производятся путем тщательного смешивания измельченных древесных частиц и нагретой термопластической смолы. Наиболее распространенным методом производства является экструдирование материала с приданием ему желаемой формы, хотя литье под давлением также используется . ДПК могут производиться как из первичных, так и из переработанных термопластов, включая полиэтилен высокой плотности (HDPE), полиэтилен низкой плотности (LDPE), поливинилхлорид (ПВХ), полипропилен (ПП), акрилонитрил-бутадиен-стирол (АБС), полистирол (ПС), и полимолочная кислота (PLA). ДПК на основе полиэтилена являются наиболее распространенными. Добавки, такие как красители , связующие агенты , УФ-стабилизаторы , пенообразователи , пенообразователи и смазочные материалы , помогают адаптировать конечный продукт к целевой области применения. Из экструдированных ДПК изготавливаются как сплошные, так и полые профили. Также производится большое разнообразие деталей, отлитых под давлением, от автомобильных дверных панелей до чехлов для мобильных телефонов.
На некоторых производственных предприятиях компоненты объединяются и обрабатываются в экструдере-грануляторе, который производит гранулы из нового материала. Затем гранулы повторно плавятся и им придается окончательная форма. Другие производители изготавливают готовую деталь за один этап смешивания и экструзии. [12]
Из-за добавления органических материалов ДПК обычно обрабатываются при гораздо более низких температурах, чем традиционные пластмассы, во время экструзии и литья под давлением. Например, ДПК обычно обрабатываются при температурах примерно на 28 ° C (50 ° F) ниже, чем тот же материал без наполнителя. Большинство из них начнет гореть при температуре около 204 °C (400 °F). [13] Обработка ДПК при слишком высоких температурах увеличивает риск сдвига, возгорания и изменения цвета в результате проталкивания слишком горячего материала через слишком маленький литник во время литья под давлением. Соотношение древесины и пластика в композите в конечном итоге будет определять индекс текучести расплава (MFI) ДПК, причем большее количество древесины обычно приводит к более низкому MFI.
Преимущества и недостатки
[ редактировать ]
ДПК не подвержены коррозии и обладают высокой устойчивостью к гниению, гниению и нападению морского бура , хотя они поглощают воду древесными волокнами, встроенными в материал. [14] Водопоглощение более выражено у WFC с гидрофильной матрицей, такой как PLA, а также приводит к снижению механической жесткости и прочности. [15] Механические характеристики во влажной среде можно улучшить за счет обработки ацетилированием . [16] ДПК обладают хорошей обрабатываемостью, и им можно придать форму с помощью обычных инструментов для деревообработки. ДПК часто считают экологичным материалом, поскольку они могут быть изготовлены из переработанного пластика и отходов деревообрабатывающей промышленности . Хотя эти материалы сохраняют срок службы использованных и выброшенных материалов, у них есть свой значительный период полураспада; добавленные полимеры и клеи затрудняют повторную переработку ДПК после использования. [17] Однако их можно легко переработать в новый ДПК, как и бетон. Одним из преимуществ перед древесиной является способность материала принимать практически любую желаемую форму. Элемент WPC можно согнуть и зафиксировать, образуя сильные изгибы. Еще одним важным преимуществом этих материалов является отсутствие необходимости в покраске. Они производятся в различных цветах, но широко доступны в серых и земляных тонах. Несмотря на содержание целлюлозы до 70 процентов (хотя чаще встречается 50/50), механическое поведение ДПК наиболее похоже на чистые полимеры. Чистые полимеры полимеризуются без добавления растворителей. [18] [19] Это означает, что ДПК имеют меньшую прочность и жесткость, чем древесина, и их поведение зависит от времени и температуры. [20] Частицы древесины подвержены воздействию грибков, хотя и не так сильно, как твердая древесина, а полимерный компонент уязвим к разрушению под воздействием ультрафиолета. [21] Вполне возможно, что прочность и жесткость могут быть снижены в результате циклического замораживания-оттаивания, хотя испытания в этой области все еще проводятся. Некоторые составы ДПК чувствительны к окрашиванию различными агентами.
Сэндвич-панели ДПК
[ редактировать ]Плиты ДПК демонстрируют хорошие эксплуатационные характеристики, но монолитные композитные листы относительно тяжелые (чаще всего тяжелее, чем чистый пластик), что ограничивает их использование в тех случаях, когда малый вес не важен. ДПК в виде композита с сэндвич-структурой позволяет сочетать преимущества традиционных древесно-полимерных композитов с легкостью технологии сэндвич-панелей. Сэндвич-панели ДПК состоят из древесно-полимерной композитной оболочки и, как правило, полимерной сердцевины низкой плотности, что приводит к очень эффективному увеличению жесткости панели. Сэндвич-панели ДПК используются в основном в автомобилестроении, транспорте и строительстве, но также разрабатываются и мебельные применения. [22] Новые эффективные и зачастую поточные 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. [23]
Проблемы
[ редактировать ]Воздействие на окружающую среду
[ редактировать ]Воздействие ДПК на окружающую среду напрямую зависит от соотношения возобновляемых и невозобновляемых материалов. Широко используемые полимеры на основе нефти оказывают негативное воздействие на окружающую среду, поскольку они основаны на невозобновляемом сырье и не поддаются биологическому разложению пластмасс. [24]
Опасность пожара
[ редактировать ]Типы пластика, обычно используемые в составах ДПК, обладают более высокими пожароопасными свойствами, чем сама древесина, поскольку пластик имеет более высокое химическое теплосодержание и может плавиться. Включение пластика в состав композита приводит к повышению пожароопасности ДПК по сравнению с древесиной. Некоторые чиновники кодекса все больше обеспокоены противопожарными характеристиками ДПК. [25] [26]
См. также
[ редактировать ]- Композитный пиломатериал
- Клееный брус
- Панель из ламината
- Пластиковый композит (значения)
- Пластиковые пиломатериалы
- Спальное место
- Прозрачный древесный композит
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Официальный сайт Агрипак.
- ^ Мир пластмассы, Том 28, Часть 2
- ^ Официальный сайт ICMA
- ^ «ЖК Социальное Жилье» . www.woodpecker.com.co.
- ^ Клемонс, К. (2002) «Древесно-пластиковые композиты в Соединенных Штатах: взаимодействие двух отраслей» Forest Products Journal 52 (6)
- ^ «Двери Бучжоушань из ДПК – полые двери из древесно-пластикового композита / Производитель дверей в сборе из Китая» . www.thewpcdoor.com . Проверено 8 февраля 2017 г.
- ^ «ПРОИЗВОДИТЕЛИ: Настил, перила и ограждения» . www.wpcinfo.org . Проверено 8 февраля 2017 г.
- ^ «JELU — производитель композита ДПК-древесно-пластик» . ДЖЕЛУПЛАСТ . Проверено 8 февраля 2017 г.
- ^ «Китайский производитель и поставщик машин для изготовления профилей из ДПК» . www.abelplas.com . Архивировано из оригинала 13 марта 2018 г. Проверено 8 февраля 2017 г.
- ^ «Свяжитесь с 756 производителями древесно-пластиковых композитов — глобальные источники» . www.globalsources.com . Проверено 8 февраля 2017 г.
- ^ Представление изделий из древесно-пластикового композита WPC
- ^ «Производство древесно-пластиковых композитов требует высокого качества рецептуры системы подачи» . ktron.com .
- ^ «Древесно-пластиковые композиты – биопластики Green Dot» .
- ^ Старк, Н. (2001) «Влияние поглощения влаги на механические свойства композитов древесная мука-полипропилен». Журнал термопластичных композиционных материалов 14
- ^ Жоффр, Томас; Сегерхольм, Кристоффер; Перссон, Сесилия; Бардадж, Стиг Л.; Луенго Хендрикс, Крис Л.; Исакссон, Пер (январь 2017 г.). «Характеристика способности передавать межфазное напряжение в композитах из древесного волокна, обработанных ацетилированием, с использованием рентгеновской микротомографии». Технические культуры и продукты . 95 : 43–49. дои : 10.1016/j.indcrop.2016.10.009 . ISSN 0926-6690 .
- ^ Ларссон, П.; Саймонсон, Р. (1 апреля 1994 г.). «Исследование прочности, твердости и деформации ацетилированных скандинавских хвойных пород». Хольц Альс Рох-унд Веркштофф . 52 (2): 83–86. дои : 10.1007/BF02615470 . ISSN 0018-3768 . S2CID 19529734 .
- ^ Гибсон, Скотт (2008). «Синтетический настил» [1] . Журнал «Ремоделирование».
- ^ «Что такое ультраполимеры?» . Сольвей. 2014 . Проверено 17 апреля 2014 г.
- ^ Каррахер, Чарльз (2014). Химия полимеров Карраера . Бока-Ратон: Тейлор и Фрэнсис. п. 232. ИСБН 978-1-4665-5203-6 .
- ^ Хэмель, С. (2011) Моделирование зависящей от времени реакции на изгиб древесно-пластиковых композитных материалов , диссертация, Университет Висконсина-Мэдисона
- ^ Моррелл, Дж. и др. (2006) «Долговечность древесно-пластиковых композитов». Деревянный дизайн Фокус 16(3)
- ^ «Сотовые панели ДПК» . Ренолит.com . Проверено 7 октября 2014 г.
- ^ «Технология сэндвич-панелей» . EconCore.com . Проверено 7 октября 2014 г.
- ^ А. Кутнар и С.С. Мутху, изд. (2016). «Древесно-пластиковые композиты — характеристики и воздействие на окружающую среду» (PDF) . Воздействие традиционных и инновационных лесных биопродуктов на окружающую среду, экологический след и экодизайн продуктов и процессов . стр. 19–43. дои : 10.1007/978-981-10-0655-5_2 . ISBN 978-981-10-0653-1 .
- ^ Информационный центр древесно-пластиковых композитов Университета штата Вашингтон, «Проблемы пожара в инженерных древесных композитах для объектов набережной ВМФ» , 46-й Международный симпозиум и выставка SAMPE, Лонг-Бич, Калифорния, май 2001 г.
- ^ Сеть новостей окружающей среды, «Пожарные нормы Калифорнии уделяют особое внимание проблемам пластикового настила» . 5 ноября 2007 г.
