목재-플라스틱 복합재료

Wood-plastic composite
목재-플라스틱 복합재료

WPC는 목질섬유/목질가루와 열가소성수지(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리염화비닐(PVC) 또는 폴리유산(PLA)으로 이루어진 복합재료이다.

WPC는 목재섬유 및 플라스틱 외에 다른 리그노셀룰로오스계 및/또는 무기충전재를 포함할 수 있다.WPC는 천연섬유플라스틱복합재료(NFPCs)라고 불리는 더 큰 범주의 재료의 서브셋으로 펄프섬유, 땅콩껍질,[1] 커피껍질, 대나무, 짚, 소화제 등의 셀룰로오스 기반의 섬유충진제를 포함하지 않을 수 있습니다.

화학 첨가물은 복합 구조에서 실질적으로 "보이지 않는" 것처럼 보인다(미네랄 필러와 색소가 첨가된 경우 제외).폴리머와 목분(분말)의 통합을 실현하는 동시에 최적의 [2]가공 조건을 실현합니다.


역사

WPC를 만드는 과정을 발명하고 특허를 낸 회사는 1960년 테라니 형제(디노와 마르코)가 설립한 밀라노의 코브마였다.코브마는 WPC를 '플라스틱 우드'[3][4]라는 상표명으로 불렀다.플라스틱 목재의 발명으로부터 몇 년 후, Icma San Giorgio사는 열가소성 플라스틱(WPC)[5]에 목재 섬유/목재 분말을 첨가하는 첫 번째 공정을 특허 취득했습니다.

사용하다

때때로 복합 목재라고도 불리는 WPC는 건축 자재로서 천연 목재의 오랜 역사와 관련하여 여전히 새로운 재료입니다.북미에서 가장 널리 사용되는 WPC는 옥외 데크 바닥이지만 난간, 울타리, 조경 목재, 클래드와 사이딩, 공원 벤치, 성형과 트림, Woodpecker [6]WPC라는 상표명으로 된 프리팹 하우스, 창문과 문틀, 실내 [7]가구에도 사용됩니다.WPC는 1990년대 초에 데킹 시장에 처음 도입되었다.제조업체들은[8][9][10][11][12] WPC가 방부제로 처리된 고형목재나 부식 방지종의 고형목재보다 환경 친화적이고 유지관리가 덜 필요하다고 주장한다.이러한 재료는 목재 입자 [13]디테일을 시뮬레이션하거나 사용하지 않고 성형할 수 있습니다.

생산.

Cobma사가 만든 플라스틱 목재를 생산하는 최초의 압출 라인

WPC는 분쇄된 목재 입자와 가열된 열가소성 수지를 완전히 혼합하여 제조됩니다.사출 성형도 사용되지만, 가장 일반적인 생산 방법은 원하는 모양으로 재료를 밀어내는 것입니다.WPC는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 폴리염화비닐(PVC), 폴리프로필렌(PP), 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS), 폴리스티렌(PS) 및 폴리유산(PLA)을 포함한 처녀 또는 재생 열가소성 플라스틱으로 제조할 수 있다.PE 기반의 WPC가 가장 일반적입니다.착색제, 커플링제, UV 안정제, 송풍제, 발포제, 윤활제 등의 첨가제는 최종 제품을 도포 대상에 맞게 맞춤 제작하는 데 도움이 됩니다.압출된 WPC는 솔리드 프로파일과 중공 프로파일로 형성됩니다.자동차 도어 패널부터 휴대폰 커버까지 다양한 사출 성형 부품도 생산됩니다.

일부 제조시설에서는 신소재의 펠릿을 생산하는 펠릿화 압출기로 구성 요소를 조합하여 가공합니다.그리고 나서 펠릿을 다시 녹여 최종 모양으로 만듭니다.다른 제조업체는 혼합과 [14]압출의 한 단계로 완성된 부품을 완성합니다.

WPC는 유기물이 첨가되어 압출 및 사출 성형 시 기존 플라스틱보다 훨씬 낮은 온도에서 가공됩니다.예를 들어, WPC는 충전되지 않은 동일한 재료보다 약 28°C(50°F) 낮은 온도에서 처리하는 경향이 있습니다.대부분은 약 204°C(400°F)[15]의 온도에서 연소되기 시작합니다.지나치게 높은 온도에서 WPC를 처리하면 사출 성형 중에 너무 작은 게이트를 통해 너무 뜨거운 재료를 밀어내 전단, 연소 및 변색의 위험이 높아집니다.복합 재료의 목재 대 플라스틱 비율에 따라 최종적으로 WPC의 Melt Flow Index(MFI; 용융 흐름 지수)가 결정되며, 일반적으로 목재의 양이 많을수록 MFI가 낮아집니다.

목재-플라스틱 복합재는 엔지니어링된 목재의 한 종류입니다.

장점과 단점

Trex 컴포지트 데킹

WPC는 [16]부식되지 않고 부식, 부식 및 해양 보어 공격에 매우 강하지만 재료에 내장된 목재 섬유에 수분을 흡수합니다.수분 흡수는 PLA와 같은 친수성 매트릭스를 가진 WFC에서 더욱 두드러지며 기계적 강성과 [17]강도를 감소시킵니다.젖은 환경에서 아세틸화 처리를 [18]통해 기계적 성능을 향상시킬 수 있습니다.WPC는 작업성이 뛰어나 기존 목공 도구를 사용하여 성형할 수 있습니다.WPC는 재활용 플라스틱과 목재 산업의 폐기물을 사용하여 만들어질 수 있기 때문에 종종 지속 가능한 물질로 여겨진다.이러한 재료는 사용 후 폐기된 재료의 수명을 유지하지만 자체적인 반감기가 상당합니다. 첨가된 폴리머와 접착제는 [19]WPC를 사용한 후 다시 재활용하기 어렵게 만듭니다.그러나 콘크리트와 마찬가지로 새로운 WPC에서 쉽게 재활용할 수 있습니다.목재에 비해 한 가지 장점은 원하는 거의 모든 형상에 맞게 재료를 성형할 수 있다는 것입니다.WPC 부재는 구부려 고정할 수 있어 강한 아치 곡선을 형성할 수 있다.이 재료의 또 다른 주요 판매 포인트는 페인트가 필요 없다는 것입니다.다양한 색상으로 제조되지만 회색과 어스 톤으로 폭넓게 사용할 수 있습니다.셀룰로오스 함량이 70%에 달함에도 불구하고(50/50이 더 일반적이지만), WPC의 기계적 거동은 깔끔한 폴리머와 가장 유사합니다.깔끔한 폴리머는 [20][21]용제를 첨가하지 않고 중합됩니다.즉, WPC는 목재보다 강도와 강성이 낮고 시간과 온도에 따라 동작이 [22]달라집니다.목재 입자는 고체 목재만큼은 아니지만 곰팡이 공격을 받기 쉬우며, 고분자 성분은 UV [23]열화에 취약합니다.이 영역에서는 아직 테스트가 진행 중이지만 동결 토우 사이클링을 통해 강도와 강성이 감소할 수 있습니다.일부 WPC 제제에서는 다양한 에이전트의 얼룩에 민감합니다.

WPC 샌드위치 보드

WPC 보드는 뛰어난 성능을 보여주지만, 모노리식 복합 시트는 비교적 무겁기 때문에(대부분의 경우 순수 플라스틱보다 무겁기 때문에) 저중량이 꼭 필요하지 않은 용도로만 사용할 수 있습니다.WPC는 샌드위치 구조 복합체 형태로 기존 목재 폴리머 복합체의 장점을 샌드위치 패널 기술의 경량화와 결합할 수 있습니다.WPC 샌드위치 보드는 목재 폴리머 복합 스킨과 보통 저밀도 폴리머 코어로 구성되어 있어 패널의 강성이 매우 효과적으로 향상됩니다.WPC 샌드위치 보드는 주로 자동차, 교통 및 건물 용도로 사용되지만 가구 용도도 [24]개발되고 있습니다.효율적이고 종종 인라인으로 통합된 새로운 생산 프로세스를 통해 기존 플라스틱 시트나 일체형 WPC [25]패널에 비해 더 강력하고 견고한 WPC 샌드위치 보드를 저렴한 비용으로 생산할 수 있습니다.

문제들

환경에 미치는 영향

WPC의 환경 영향은 재생 가능 물질 대 비재생 물질의 비율에 의해 직접적으로 영향을 받는다.일반적으로 사용되는 석유 기반 중합체는 재생 불가능한 원료와 플라스틱의 [26]비생물 분해성에 의존하기 때문에 환경에 부정적인 영향을 미칩니다.

화재 위험

WPC 제제에 일반적으로 사용되는 플라스틱 유형은 나무에만 비해 높은 화재 위험 특성을 가집니다. 플라스틱은 화학 열 함량이 높고 녹을 수 있기 때문입니다.합성물의 일부로 플라스틱을 포함하면 목재에 비해 WPC에서 더 높은 화재 위험이 발생할 수 있다.일부 코드 관계자들은 WPC의 [27][28]화재 성능에 대해 점점 더 우려하고 있다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "WPC made of PVC + Coffe Husk". www.woodpecker.com.co.
  2. ^ "WPC machines & equipment. WPC pellets and additives. Composite decking lumber". wpc-composite-decking.blogspot.com.
  3. ^ 아그리팍 공식 홈페이지
  4. ^ 플라스틱 세계, 제28권, 파트 2
  5. ^ ICMA 공식 홈페이지
  6. ^ "WPC Social Housing". www.woodpecker.com.co.
  7. ^ Clemons, C. (2002) "미국의 목재 플라스틱 복합 재료:두 산업 임산물 저널 52(6)의 인터페이스
  8. ^ "WPC Sheets - Wood Plastic Composite Foam Sheet Manufacturer from Rajkot". www.plastimberimpex.in. Retrieved 2017-02-08.
  9. ^ "PRODUCERS: Decking, Railing, & Fencing". www.wpcinfo.org. Retrieved 2017-02-08.
  10. ^ "JELU is a manufacturer of wpc - wood plastic composite". JELUPLAST. Retrieved 2017-02-08.
  11. ^ "China's wpc profile making machine Manufacturer & Supplier". www.abelplas.com. Archived from the original on 2018-03-13. Retrieved 2017-02-08.
  12. ^ "Connect with 756 Wood Plastic Composite Manufacturers - Global Sources". www.globalsources.com. Retrieved 2017-02-08.
  13. ^ WPC 목재 플라스틱 복합제품 소개
  14. ^ "Wood-Plastic Composites production requires high formulation quality the feeding system". ktron.com.
  15. ^ "Wood-Plastic Composites – Green Dot Bioplastics".
  16. ^ Stark, N. (2001) "목분-폴리프로필렌 복합재료의 기계적 특성에 대한 수분 흡수의 영향" 열가소성 복합재료 저널 14
  17. ^ Joffre, Thomas; Segerholm, Kristoffer; Persson, Cecilia; Bardage, Stig L.; Luengo Hendriks, Cris L.; Isaksson, Per (January 2017). "Characterization of interfacial stress transfer ability in acetylation-treated wood fibre composites using X-ray microtomography". Industrial Crops and Products. 95: 43–49. doi:10.1016/j.indcrop.2016.10.009. ISSN 0926-6690.
  18. ^ Larsson, P.; Simonson, R. (1994-04-01). "A study of strength, hardness and deformation of acetylated Scandinavian softwoods". Holz Als Roh- und Werkstoff. 52 (2): 83–86. doi:10.1007/BF02615470. ISSN 0018-3768. S2CID 19529734.
  19. ^ Gibson, Scott (2008)."합성 데킹" [1]리모델링
  20. ^ "What are Ultra Polymers?". Solvay. 2014. Retrieved 2014-04-17.
  21. ^ Carraher, Charles (2014). Carraher's polymer chemistry. Boca Raton: Taylor & Francis. p. 232. ISBN 978-1-4665-5203-6.
  22. ^ Hamel, S. (2011) 목질-플라스틱 복합 재료의 시간 의존적 휨 반응 모델링 논문, 위스콘신-매디슨 대학교
  23. ^ Morrell, J et al. (2006) "목재-플라스틱 복합재료의 내구성"목재 설계 초점 16(3)
  24. ^ "WPC honeycomb panels". Renolit.com. Retrieved 2014-10-07.
  25. ^ "Sandwich Panel Technology". EconCore.com. Retrieved 2014-10-07.
  26. ^ A. Kutnar and S.S. Muthu, ed. (2016). "Wood-Plastic Composites—Performance and Environmental Impacts" (PDF). Environmental Impacts of Traditional and Innovative Forest-based Bioproducts, Environmental Footprints and Eco-design of Products and Processes. Environmental Footprints and Eco-design of Products and Processes. pp. 19–43. doi:10.1007/978-981-10-0655-5_2. ISBN 978-981-10-0653-1.
  27. ^ 워싱턴 주립 대학 목재 플라스틱 복합 재료 정보 센터, "해군 수변 시설용 엔지니어링 목재 복합 재료의 화재 문제", 제46회 국제 SAMPE 심포지엄 및 전시회, 캘리포니아 롱비치, 2001년 5월.
  28. ^ Environmental News Network, "캘리포니아 화재 법규 플라스틱 데킹 우려에 초점을 맞춘다." 2007년 11월 5일