डब्ल्यूपीसी सामग्री क्या है और इसके प्राथमिक घटक क्या हैं?

एक अस्थिर साझेदारी पर आधारित संयोजित

लकड़ी-प्लास्टिक संयोजित, जिसे आमतौर पर डब्ल्यूपीसी कहा जाता है, एक एकल सामग्री नहीं है। यह एक्सट्रूडेड या मोल्डेड मिश्रणों का एक परिवार है, जिसमें लिग्नोसेल्यूलोसिक आटा एक थर्मोप्लास्टिक मैट्रिक्स के भीतर फैला होता है। यह विचार काफी सरल प्रतीत होता है: लकड़ी लें, उसे प्लास्टिक के भीतर बंद कर दें, और दोनों के सर्वश्रेष्ठ गुण प्राप्त करें। किंतु वास्तविकता कम सहयोगी है। लकड़ी का आटा जलरागी होता है, अर्थात् यह वायु से आर्द्रता को आकर्षित करता है। अधिकांश सामान्य थर्मोप्लास्टिक्स, विशेष रूप से पॉलीएथिलीन और पॉलीप्रोपिलीन, जलविरोधी होते हैं। ये दोनों प्रवृत्तियाँ प्रत्येक अंतरापृष्ठ पर टकराती हैं, और डब्ल्यूपीसी निर्माण में लगभग प्रत्येक सूत्रीकरण निर्णय इस टकराव को प्रबंधित करने का प्रयास है, बिना अंतिम प्रोफ़ाइल की आर्थिकता को नष्ट किए।

वह तनाव ही इंजीनियरिंग के दृष्टिकोण से WPC को रोचक बनाता है। एक उत्पाद जिसमें भार के आधार पर 40 से 60 प्रतिशत लकड़ी का आटा होता है, किसी भी सामान्य अर्थ में ‘प्लास्टिक लंबर’ नहीं होता है। यह एक संयुक्त सामग्री की तरह व्यवहार करता है, जिसमें एक कठोर चरण और एक लचीला चरण होता है, और इसका क्षेत्र में प्रदर्शन इस बात पर बहुत अधिक निर्भर करता है कि क्या दोनों चरण नमी और तापीय चक्र के आने पर आपस में जुड़े रहते हैं।

वे चार सामग्रियाँ जो वास्तव में महत्वपूर्ण हैं

विपणन भाषा को हटा दें और एक विशिष्ट एक्सट्रूडेड डब्ल्यूपीसी में चार कार्यात्मक घटक होते हैं। पहला, लकड़ी का आटा या रेशा, जो आमतौर पर एक सॉमिल उपोत्पाद होता है जिसे नियंत्रित कण आकार के लिए छाना जाता है। दूसरा, एक थर्मोप्लास्टिक मैट्रिक्स, जो अधिकांशतः उच्च-घनत्व वाला पॉलीएथिलीन होता है, हालाँकि कुछ विशिष्ट उत्पाद परिवारों में पॉलीप्रोपिलीन और पीवीसी का उपयोग किया जाता है। तीसरा, एक कपलिंग एजेंट, जो आमतौर पर मैलिक ऐनहाइड्राइड ग्राफ्टेड पॉलिओलिफिन होता है, जो लकड़ी की सतह पर हाइड्रॉक्सिल समूहों और अध्रुवीय पॉलिमर श्रृंखलाओं के बीच रासायनिक सेतुओं का निर्माण करता है। चौथा, एक स्नेहक या प्रक्रिया सहायक, जो अक्सर एक धातु स्टियरेट होता है, जो एक्सट्रूज़न के दौरान घर्षण को कम करने और सतह की गुणवत्ता में सुधार करने के लिए उपयोग किया जाता है।

अनुपात अनुप्रयोग के आधार पर और निर्माता द्वारा किए जाने वाले समझौते के आधार पर बदलते हैं। लकड़ी के आटे/एचडीपीई संयोजन के लिए एक प्रकाशित सूत्र में ५४ प्रतिशत लकड़ी का आटा, ४० प्रतिशत एचडीपीई, ३ प्रतिशत स्नेहक और ३ प्रतिशत युग्मन एजेंट का उपयोग किया गया; एक कम-लकड़ी वाले संस्करण में ३४ प्रतिशत लकड़ी का आटा और ६० प्रतिशत एचडीपीई का उपयोग किया गया। इनमें से कोई भी स्वतः ही बेहतर नहीं है। अधिक-लकड़ी वाला सूत्र दृढ़ता और लकड़ी जैसी संवेदना प्रदान करता है, लेकिन यह आर्द्रता को मैट्रिक्स में प्रवेश करने के लिए अधिक मार्ग भी प्रदान करता है।

संख्याओं पर एक टिप्पणी: प्रकाशित अध्ययनों और आपूर्तिकर्ता की घोषणाओं से प्राप्त सूत्र डेटा किसी विशिष्ट वाणिज्यिक उत्पाद के प्रदर्शन की भविष्यवाणी करने के लिए नहीं, बल्कि प्रवृत्तियों को समझने के लिए उपयोगी है। वास्तविक उत्पादन सूत्रों को भराव की शुष्कता, डाई डिज़ाइन, लाइन की गति और लक्ष्य बाज़ार के अनुसार समायोजित किया जाता है, और ये समायोजन दुर्लभता से ही सार्वजनिक दस्तावेज़ों में दिखाई देते हैं।

मिश्रण का मापनीय व्यवहार में अनुवाद कैसे होता है

लकड़ी की मात्रा और यांत्रिक गुणों के बीच का संबंध रैखिक नहीं है, और यह एक ही दिशा में नहीं जाता है। एक एचडीपीई प्रणाली में, जहाँ लकड़ी का आटा ४० से ६० प्रतिशत तक बढ़ा, घनत्व लगभग १.०५ से १.१० ग्राम/घन सेमी तक बढ़ गया और कठोरता भी बढ़ी, जबकि मोड़ सामर्थ्य लगभग ३७.५ एमपीए से घटकर २७.५ एमपीए हो गई। इसके विपरीत, मोड़ गुणांक बढ़ा। संयोजित पदार्थ असफलता से पहले अधिक कठोर हो गया, लेकिन कम लचीला हो गया। पुनर्चक्रित पॉलीप्रोपिलीन डब्ल्यूपीसी पर किए गए एक अलग अध्ययन में पाया गया कि लकड़ी की मात्रा को ५० प्रतिशत या उससे कम रखने पर समग्र यांत्रिक संतुलन सबसे अच्छा था, और चिकनाईकारक की अधिक मात्रा के कारण सूजन बढ़ी तथा मापे गए सभी यांत्रिक गुणों में कमी आई।

वह तालिका जानबूझकर सरल बनाई गई है। वास्तविक संदेश यह है कि "अधिक लकड़ी" कोई गुणवत्ता में सुधार नहीं है। यह एक सौदा है। एक डेक बोर्ड और एक दीवार पैनल को एक ही प्रकार के सौदे की आवश्यकता नहीं होती है, और एक ऐसा सूत्र जो कठोरता में श्रेष्ठता प्राप्त करता है, वर्षा ऋतु के बाद आकारिक स्थिरता में असफल हो सकता है।

जहाँ सामग्री क्षेत्र में समस्याओं का सामना करती है

सबसे लगातार होने वाली क्षेत्रीय समस्या आर्द्रता है, विशिष्ट अर्थ में सड़ाव नहीं। WPC डेकिंग पर प्रयोगशाला परीक्षणों से पता चला है कि सामान्य प्रदर्शन के तहत कवक द्वारा क्षय होने की संभावना कम होती है, क्योंकि आर्द्रता का स्तर अक्सर क्षय को समर्थन देने के लिए आवश्यक लगभग २५ प्रतिशत के दहलीज़ से काफी कम रहता है। क्षति पहले और अधिक यांत्रिक रूप से होती है। जल अवशोषण लचनशीलता के वक्रता मापांक को काफी कम कर सकता है, जिसमें एक अध्ययन में ४० से ५० प्रतिशत की कमी की रिपोर्ट की गई है, साथ ही संकुचन और प्रसारण की गतिविधियाँ २२ से २९ प्रतिशत की सीमा में होती हैं। लकड़ी के कण फूलते हैं, पॉलिमर आधार उनका अनुसरण नहीं करता है, और इंटरफ़ेस कमज़ोर होने लगता है। दरारें उन स्थानों पर शुरू होती हैं जहाँ दोनों चरणों का प्रारंभ में ही पूर्ण रूप से बंधित नहीं होता था।

एक आर्द्र दक्षिणी क्षेत्र में स्थित एक रासायनिक सुविधा के पुनर्निर्माण परियोजना से एक मामला याद करने लायक है। मूल डबल्यूपीसी वॉकवे बोर्ड्स को उनकी कम रखरखाव की प्रतिष्ठा के कारण निर्दिष्ट किया गया था। कुछ मौसमों के भीतर, अप्रतिबंधित छोर कटौतियों पर स्पष्ट सूजन दिखाई दी, और सतह पर एक्सट्रूज़न दिशा के अनुदिश दरारें उभर आईं। बोर्ड्स का संरचनात्मक रूप से कोई भयानक विफलता नहीं हुई, लेकिन वे पैरों के नीचे असहज हो गए और दृश्य रूप से थके हुए लगने लगे। प्रतिस्थापन के लिए नई विशिष्टता कैप्ड या सह-एक्सट्रूडेड प्रोफ़ाइल की ओर झुक गई, जिसमें पहनने वाली सतह पर मोटी पॉलिमर स्किन और सील किए गए छोर विवरण शामिल थे। इस परिवर्तन ने नमी के स्थानांतरण को समाप्त नहीं किया, लेकिन यह धीमा कर दिया कि कोर कितनी तेज़ी से बल्क जल के संपर्क में आता है।

अग्नि प्रदर्शन को भी ईमानदार आकलन की आवश्यकता होती है। वुड-पॉलिमर कंपोज़िट्स (डब्ल्यूपीसी) आमतौर पर ठोस अनउपचारित लकड़ी की तुलना में अधिक ज्वलनशील होते हैं, क्योंकि पॉलिमर मैट्रिक्स ईंधन का योगदान करता है और ड्रिप कर सकता है। फ्लेम रिटार्डेंट्स इस रेटिंग को सुधार सकते हैं, लेकिन अक्सर वे कठोरता और प्रसंस्करण क्षमता पर नकारात्मक प्रभाव डालते हैं। कोड-नियंत्रित बाहरी दीवार के लिए उद्देश्य से बनाया गया कोई भी कंपोज़िट उस विधान के लिए लागू अग्नि परीक्षण मानक के आधार पर मूल्यांकन किया जाना चाहिए, न कि किसी सामान्य सामग्री डेटाशीट के आधार पर।

पुनर्चक्रण क्षमता वास्तविक है, लेकिन शर्तों पर निर्भर है। डब्ल्यूपीसी के अपशिष्ट टुकड़ों और जीवन-अंत के प्रोफाइल्स को पुनः पीसा और पुनः प्रसंस्कृत किया जा सकता है, लेकिन बार-बार ऊष्मीय चक्रों से पॉलिमर श्रृंखलाओं में क्षरण होता है और फाइबर की लंबाई कम हो जाती है। बंद-चक्र पुनर्चक्रण एक वैध पथ है, कोई अखंड गति की मशीन नहीं।

फॉर्मूला शीट के अतिरिक्त क्या देखना चाहिए

कागज पर दी गई एक सूत्रीकरण केवल कहानी का एक हिस्सा बताती है। एक्सट्रूज़न तापमान प्रोफ़ाइल, स्क्रू विन्यास, डाई डिज़ाइन, ठंडा करने की दर, और लकड़ी के आटे की नमी सामग्री—ये सभी कारक इस बात को प्रभावित करते हैं कि कपलिंग एजेंट अपना काम कितनी अच्छी तरह कर सकता है। यदि आटा पर्याप्त रूप से सूखा नहीं है, तो प्रोफ़ाइल के डाई से बाहर निकलने से पहले ही इंटरफ़ेस का हाइड्रोलाइसिस हो सकता है, और कोई भी डाउनस्ट्रीम निरीक्षण उस क्षति को वापस नहीं कर सकता। व्यावसायिक दृष्टिकोण से, एक सुसंगत प्रोफ़ाइल और एक समस्याग्रस्त प्रोफ़ाइल के बीच का अंतर अक्सर इस बात पर निर्भर करता है कि क्या आपूर्तिकर्ता फ़िलर के सूखने, एडिटिव मापन, और आयामी सहनशीलता को आंतरिक रूप से नियंत्रित करता है या कई ठेकेदारों के माध्यम से।

वह उत्पादन अनुशासन है जहाँ ओउफेई जैसा आपूर्तिकर्ता प्रासंगिक हो जाता है। कंपनी एक केंद्रीकृत उत्पादन आधार से कई एक्सट्रूज़न और लैमिनेशन लाइनें चलाती है, जिसमें डबल-डबल वाले डोर पैनल्स और संबंधित प्रोफाइल्स पर आंतरिक नियंत्रण होता है, और व्यावहारिक लाभ कोई एकल विनिर्देश संख्या नहीं है। यह फॉर्मूलेशन, सुखाना, एक्सट्रूज़न और सतह समाप्ति को एक ही गुणवत्ता प्रणाली के तहत रखने की क्षमता है, ताकि ऊपर वर्णित सामग्री का व्यवहार आदेश से आदेश तक एक भरोसेमंद सीमा के भीतर बना रहे।

डबल-डबल लकड़ी के लिए तुरंत प्रतिस्थापन नहीं है, और यह रखरखाव-मुक्त सामग्री भी नहीं है। यह एक इंजीनियर्ड कॉम्पोजिट है जिसका प्रदर्शन इसके सबसे कमज़ोर इंटरफ़ेस द्वारा सीमित होता है। घटकों, अनुपातों और नमी के मार्ग को समझना, एक सामग्री को निर्दिष्ट करने और उसके बारे में अनुमान लगाने के बीच का अंतर है।