Что такое древесно-пластиковый композит (WPC)?
Древесно-пластиковые композиты (WPC) — это композитные материалы, состоящие из древесного компонента в порошковой форме и полимерной матрицы. Эта категория продуктов значительно развивалась за последние пятьдесят лет, что привело к более широкому спектру применений и росту присутствия на рынке. Полимерная матрица в WPC обычно представляет собой термопласт, такой как PVC, PE или PP, что позволяет обрабатывать материал при относительно низких температурах, предотвращая термическое разрушение древесины. Эти материалы также привлекательны, так как их можно обрабатывать с помощью стандартных столярных инструментов.
Использование древесины в качестве наполнителя имеет несколько преимуществ по сравнению с традиционными наполнителями, включая низкую стоимость, высокое соотношение прочности и веса, низкую плотность и тот факт, что древесина является возобновляемым ресурсом. Обычно древесина, используемая в WPC, происходит от постпромышленных отходов, что способствует устойчивости этих композитов.
Свойства и физические характеристики WPC
Композитные материалы, включая WPC, часто оптимизируются путем тщательного выбора их компонентов для достижения специфических характеристик, таких как прочность, жесткость, гибкость и долговечность. В сравнении с индивидуальными материалами, композиты, как правило, обеспечивают более стабильную производительность, низкие производственные затраты и меньший экологический след. Для WPC критически важны механические свойства, такие как максимальная прочность на растяжение (UTS) и модуль упругости (MOE), особенно в таких применениях, как террасы, заборы и перила.
UTS обозначает максимальное напряжение, которое материал может выдержать перед разрушением, в то время как MOE указывает на способность материала противостоять деформации. Эти свойства могут варьироваться в зависимости от соотношения наполнителя в композите. Увеличение содержания древесины до 60% обычно повышает прочность конечного продукта. Однако, если содержание древесины превышает это значение, она может не быть полностью заключена в полимере, что может привести к структурным проблемам.
Другим важным фактором является размер древесных частиц, используемых в композите. Соотношение сторон — это отношение длины к ширине самого маленького меньшего оси — может влиять на механические свойства. Более крупные соотношения сторон, такие как те, что встречаются в древесных волокнах, как правило, улучшают механическую прочность, но могут также представлять сложности в процессе производства.
Производство
Производство WPC начинается с точного смешивания древесных частиц и полимерной матрицы. Выбор размера древесных частиц и типа полимера имеет решающее значение для определения свойств конечного продукта, таких как прочность, долговечность и текстура.
После смешивания композитный материал обрабатывается через экструзию, где он формируется в различные формы. Процесс экструзии позволяет материалу принимать сложные формы и дизайны, что делает его универсальным для широкого спектра применений.
Поддержание подходящих температур в процессе производства имеет решающее значение для предотвращения термического разрушения древесных частиц. Правильный контроль температуры гарантирует, что полимер плавится равномерно, эффективно заключая древесные частицы, что улучшает долговечность и структурную целостность конечного продукта.
Преимущества WPC
WPC является отличной альтернативой традиционной древесине благодаря своей долговечности и устойчивости к естественным процессам разложения. Они предлагают эстетику натурального дерева с дополнительными преимуществами повышенной прочности и долговечности.
В отличие от натурального дерева, WPC менее подвержены впитыванию влаги и грибковым атакам, обеспечивая большую устойчивость к гниению и разложению. Полимерная матрица заключает древесные частицы, предотвращая их воздействие на элементы, которые могут вызывать биологическое разложение.
WPC являются высоко устойчивыми, так как они часто используют переработанную древесину и пластик, что снижает потребность в новых сырьевых материалах. Они также имеют низкую температуру плавления, что приводит к снижению энергопотребления в процессе производства, что дополнительно минимизирует их влияние на окружающую среду.
WPC можно легко настраивать по цвету, форме, текстуре и размеру. Эта гибкость позволяет производителям создавать продукты от волокнистых текстур до гладких текстур, различных цветов и даже с различными уровнями жесткости или гибкости, что делает их подходящими как для традиционных, так и для современных дизайнов.
Каковы недостатки WPC?
Одним из недостатков WPC является то, что они могут быть подвержены УФ-разложению с течением времени, что может привести к потере цвета материала, если его не защитить должным образом или не обработать УФ-инHIBиторами.
WPC, как правило, более плотные и тяжелые по сравнению с традиционным деревом. Это увеличенное вес может сделать их немного более сложными для обработки и транспортировки во время установки, что может повлиять на логистику и общие затраты.
Применение и использование WPC: Кейс-стадии
Недавно крупный производитель игрушек изучал возможности улучшения своей рентабельности на популярной классической игрушке. Они выбрали альтернативу в виде древесно-пластикового композита. Компания начала инъекционное формование древесно-пластикового композита вместо формования деревянных частей, обходя один из самых дорогостоящих этапов своего производственного процесса.
Международная компания по производству товаров для животных обратилась к древесно-пластиковому композиту для создания игрушки для домашних животных, которая сочетала бы приятный запах древесины с безопасностью и долговечностью пластика. Собаки любили запах древесины, а их владельцы ценили более безопасную игрушку, которая не будет осколками.
Перспективы роста для продуктов композитов WPC
WPC являются экологически чистым решением для нужд строительства и архитектуры. Они соединяют эстетику натурального дерева с прочностью пластиковых смол. Они могут адаптироваться к любому стилю, от классического до современного. Экспериментируя с типом и соотношением пластиков, смешанных с древесиной, можно добиться различных визуальных и тактильных эффектов. Разные формулы могут давать разнообразие цветов, более волокнистых или гладких текстур, большей гибкости или большей жесткости, по желанию.
Рынок уже вознаграждает этот композитный материал. В европейском регионе ожидается, что рынок WPC вырастет с CAGR более 8% в течение следующих пяти лет. Этот рост обусловлен растущим спросом на продукты композитов WPC в домашнем строительстве, и многие возможности открываются для тех, кто хочет инвестировать в этот сектор.
Часто задаваемые вопросы
WPC и PVC имеют разные свойства, подходящие для различных применений. В то время как PVC полностью синтетический и часто более долговечный в наружных условиях, WPC обеспечивает более естественный внешний вид и лучшие экологические преимущества благодаря содержанию древесины. Выбор зависит от специфических потребностей проекта.
-
Является ли материал WPC водонепроницаемым?
WPC не является полностью водонепроницаемым, но имеет высокую устойчивость к влаге по сравнению с натуральным деревом. Полимерная матрица в WPC обеспечивает защитный барьер, который значительно уменьшает впитывание воды, что делает его подходящим для внешних применений.
-
Является ли WPC прочнее древесины?
WPC может быть прочнее натурального дерева в некоторых аспектах, таких как устойчивость к влаге и гниению. Однако, механическая прочность WPC зависит от его формуляции, включая соотношение древесины к полимеру и качество производственного процесса.
-
Сколько времени служит WPC?
Продукты WPC обычно имеют долгий срок службы по сравнению с натуральным деревом, многие служат 15-20 лет и более при правильном обслуживании. Их долговечность делает их идеальным выбором для внешних применений, таких как террасы и заборы.
