Како WPC материјалот ги комбинира најдобрите особини на дрвото и пластиката?

Цврстото дрво има усете и структурна искреност на кои дизајнерите секогаш се враќаат. Тоа исто така се движи, цепи, гние и хране инсекти кога влагата ќе пронајде начин да влезе. Обичните термопластични материјали го решаваат проблемот со распаѓањето, но воведуваат свои сопствени предизвици: се извиваат под топлина, изгледаат вештачки и нудат мала отпорност на свиткување во однос на нивната тежина. Дрвено-пластичниот композит, обично скратен како WPC, намерно се наоѓа помеѓу овие две крајности. Интересното не е што дрвената брашна и полимерот се мешаат заедно. Интересното е како интерфејсот помеѓу овие две фази е инженерски дизајниран така што конечниот профил се однесува повеќе како точен структурен материјал, а не како компромис.

Зошто дрвената фракција не е само евтина исполнителна маса

Честа претпоставка надвор од индустријата е дека дрвениот брашнест материјал се додава главно за намалување на цената на смолата. Намалувањето на трошоците е вистинско, но тоа го потценива механичката улога. Целулозните влакна имаат висок модул во споредба со термопластичната матрица. Кога тие се добро распределени и добро поврзани, тие ја зголемуваат стивноста на композитот и ја намалуваат коефициентот на термичко ширење. Полиетиленот сам по себе има термичко ширење што предизвикува долги низи на обложување или подови да се шират и скратуваат забележливо во текот на денот под дејство на сончевата светлина. Дрвените влакна го ограничуваат тој поместување на молекуларно ниво. Фазата на влакна исто така го менува однесувањето при пожар во споредба со чистата пластика, иако не прави производот негорлив.

Компромисот е што дрвениот брашн е хидрофилен. Хидроксилните групи на површината на целулозата привлекуваат вода, додека полиетиленската матрица е хидрофобна. Без мост помеѓу тие хемии, влакното се одвојува од полимерот при циклирање на влажноста, а композитот губи точно усилување кое требало да го добие.

Агенсот за спојување е каде што всушност се случува комбинацијата

Чекорот кој го раздвојува издржливото WPC од кршливото е интерфејсната адхезија. Полиетиленот со приврзан малеински анхидрид, обично наречен MAPE, е главниот агенс за спојување во системите засновани на полиетилен. Анхидридните групи реагираат со хидроксилните места на дрвената површина, додека полиетиленската основа се преплетува со матрицата. Дури и при ниски нивоа на додавање, околу 3 тежински проценти, студиите покажуваат мерливо подобрување на затегачките и флексибилните својства, бидејќи преносот на напрегање преку границата помеѓу влакното и матрицата станува далеку поефикасен.

Кога врската е воспоставена, композитот може да носи товар на начин на кој поединечните состојки сами по себе не можат. Вредностите на флексивната чврстина за WPC засновани на HDPE со 40 проценти дрвена брашна и спојно средство обично се движат од 10 до 25 MPa, во зависност од формулацијата и процесирањето. Тоа не е територија на челик, но е доволно за подови, обложувања и вратени плочи каде што важни се стивноста и димензионалната стабилност, а не максималната носечка способност.

Каде што хибридниот профил го оправдува своето постоење

Аргументот за перформансите станува појасен кога WPC се споредува со двете родителски материјали според метриките што ги одредуваат вистинските одлуки за проекти: апсорпција на влага, зголемување на дебелината и топлинско движење. Дрвото апсорбира повеќе од 100 проценти од својата тежина во вода при продолжено потопување. Комерцијалните WPC профили обично апсорбираат значително помалку, а разликата во однесувањето при зголемување е уште последична за јазлите и фиксациите. Табелата подолу ги собира репрезентативните опсези од објавените истражувања на композитни материјали и стандардите за производи.

Шаблонот не е таков што WPC победува во секоја колона. Тој победува во колоните што се од значење за изложени профили со долг пропусен пат: помалку се шират од дрвото кога е мокро и подобро го задржува обликот од неполнетиот пластик кога е топло. Една даска за док или балкон што се шират и закривува создава опасност од заплетнување и затворена вода. Една даска од чист пластик што се мекнува и провиснува под средно-денцето создава друг вид повик за поправка. WPC едновремено ги намалува и двата патишта на неуспех.

Реална инсталација која го откри слабото место

Пред неколку години, проект за рекултивација на брегот користел WPC подни даски околу структура за внесување на морска вода. Даските добро се покажале во поглед на влажноста и гниењето, како што се очекувало. Проблемот се појавил на патека која гледа кон југ, каде што даските биле чврсто прицврстени за челични греди без никакво овозможување за движење. Летните површински температури ги поттикнале профилите во опсег каде што отпорноста на крипа резко опаѓа. Средината на секој распон се продлабочила помеѓу носачите, а врвовите започнале да притискаат врз рабовите на даските. Материјалот не бил дефектен. Детаљирањето го игнорирало како се однесува термопластичниот композит под трајно оптоварување при зголемена температура.

Часот е корисен бидејќи го раздвојува материјалното својство од грешката при инсталирањето. Квалитетите на WPC подлоги се оценуваат според стандарди како што е ASTM D7032 за определување на перформансите, а европските стандарди според EN 15534 поставуваат граници за криеп деформација тестирана при контролирани температури. Но профил кој поминува криеп тест на 20°C сепак може забележливо да се деформира на 50°C под исто оптоварување, а објавени истражувања покажале дека некои квалитети кои задоволуваат минималниот стандард можат да пропаднат близу границата на деформација кога оптоварувањето стане малку потежоко. Комбинацијата на дрво и пластика навистина е корисна, но не ја отстранува физиката на вискоеластичноста.

Искрени граници кои треба да бидат вклучени во спецификацијата

Техничкиот разговор што се ограничува само на предностите не е многу корисен за спецификациските инженери. Три ограничувања заслужуваат внимание. Прво, крипањето под постојан товар е чувствително на температурата, а профилите со тъмни бои на директно слънце можат да достигнат површински температури значително поголеми од околинската. Размерите на потпорните раздалечини и деталите за фиксација мора да го земат ова во предвид, а не само податоците од техничките спецификации за собна температура. Второ, оксидативната деградација е вистински начин на оштетување ако антиоксидантниот состав е недоволен. Повлечувањето на GeoDeck во средината на 2000-тите е документиран случај каде што плочите без потребната антиоксидантна заштита се распаднале во употреба, и тоа сè уште е напомена дека дисциплината во формулирањето има исто толку големо значење колку и односот дрво-пластична маса. Трето, WPC не е замена за структурно дрво во секој товарен пат. Тој најдобро функционира кога дизајнот ја користи неговата стивност, отпорност кон влажност и слободата на профили, наместо да се третира како директна замена за исечена греда.

Ханџоу Оуфеј New Material Co., Ltd. работи во оваа област со можност за ко-екструзија и асортиман на производи кој е фокусиран врз WPC вратни панели и поврзани профили. За купувачите што ги проценуваат доставувачите, практичното прашање не е дали примерокот изгледа добро на работна маса, туку дали формулацијата на компаундот, дозата на спојниот агент и контролата на линијата можат да одржат исто ниво на квалитет на интерфејсот во сите серии на производство. Точно оваа производствена дисциплина е она што одлучува дали комбинацијата на дрво и пластични материјали ќе исполнат ги своите обеќанија или тие ќе се вратат во лабава смеса од два материјали кои никогаш не биле замислени да носат товар заедно.