Sissejuhatus: WPC-plaadi määratlus ja orientatsioon tööstusele
Puit-Plastic Composite, WPC) on keskkonnasõbralik{1}}tehniline materjal, mis on valmistatud puidukiududest (nt puidupulber ja bambusepulber) ja termoplastidest (nt HDPE ja PP) sulasegamise ja ekstrusioonvormimise teel. Selle põhiväärtus seisneb tõhusas kombinatsioonis metsa-/põllumajandusjäätmetest (puidukiu kasutusmäär on üle 95%) ja taaskasutatud plastist (moodustades 30%-50%), mis on kooskõlas ülemaailmse süsinikuneutraalsuse eesmärgiga. Grand View Researchi andmetel on 2023. aastal WPC globaalse turu suurus jõudnud 6,8 miljardi USA dollarini, kusjuures liitaastane kasvumäär (CAGR) ületab 9%, moodustades üle 12% rohelistest ehitusmaterjalidest.
Teiseks materjali koostis ja tootmistehnoloogia
Puitkiud:Osakeste suuruse vahemik on 80–200 sõela (kontrollitakse sõelumismeetodiga) ja kõikehõlmavad mehaanilised omadused on parimad, kui kiusisaldus on 50–65% (paindetugevus 30 MPa või suurem);
Polümeermaatriks:HDPE moodustab 35%-45% (suurepärane veekindlus, sobib kasutamiseks välitingimustes), PVC-põhine WPC (hea leegiaeglustus, hapnikuindeks > 32%);
Lisandite süsteem:maleiinanhüdriidi transplantaat (MAH), nano-kaoliin (jäikus suurenenud, termilise deformatsiooni temperatuur tõusis 15 kraadi võrra).
Eeltöötlus:Puidujahu kuivatatakse, kuni veesisaldus on alla 1,5% (vältimaks vahutamist ekstrudeerimisel);
Kiire{0}}mikseerimine:temperatuur on 110 kraadi 5 kraadi (et tagada plastiline eelplastifitseerimine);
Kahe{0}}kruviga väljapressimine:Viie-tsooni temperatuuri reguleerimine (160 kraadi → 180 kraadi → 190 kraadi → 185 kraadi → 175 kraadi) ja kruvi kiirus on 18–25 pööret minutis (kiudude purunemise vältimiseks);
Vaakumi seadistus:vaakumi aste -0,08~-0,1 MPa (elimineerib mikropoorid, tiheduse hälve < 1%).
Kolmandaks, materjali omadused ja jõudluse eelised
| Toimivusparameetrid|WPC tüüpiline väärtus|Mänd (võrdlusrühm)|Katsestandard |
| Paindetugevus|28-40 MPa|10-15 MPa|ASTM D6109 |
| Veeimavus (24h)|0,3%-0,8%|8%-12%|ASTM D1037 |
| Lineaarne soojuspaisumistegur|3× 10/ kraad|5× 10/ kraad|ISO 11359 |
Süsinikuheite vähendamine:vähendada CO heitkoguseid 1,8 tonni võrra WPC tonni kohta (võrreldes alumiiniumiga);
Hooldus{0}}tasuta tsükkel:välitingimustes kasutamine ei vaja värvimist ja hoolduskulud vähenevad 70% võrreldes puiduga;
Töödeldav:Seda saab saagida, puurida ja kuumpainutada (pehmenemistemperatuur 120 kraadi) ning see sobib spetsiaalsete -kujuliste komponentide töötlemiseks.
Iv. kasutusiga ja rikkekaitse
Vastupidavus välistingimustes:Kasutusiga parasvöötmes on suurem kui 20 aastat või võrdne sellega (ASTM D6662 simulatsioonikatse) ning kuumades ja niisketes piirkondades (nt Kagu-Aasias) lüheneb kasutusiga 12–15 aastani kõrge ultraviolettkiirguse intensiivsuse tõttu;
Peamised ebaõnnestumise põhjused:HDPE molekulaarahel katkeb ultraviolettvalguse toimel (kui karbonüülindeks on suurem kui 0,5, vähenevad mehaanilised omadused 50% võrra);
Ko-ekstrudeeritud kaitsekiht:Väliskiht on kaetud 0,3 mm ASA-ga (akrüülnitriil-stüreen-akrülaadi kopolümeer) ja ultraviolettkiirguse blokeerimisastet suurendatakse 99%-ni;
Mikrokapseldatud hallituse inhibiitor:hõbe-koormatud tseoliit (osakeste suurus 2–5 μm, aeglase vabanemise periood > 10 aastat).
V. Insenerirakenduste stsenaariumid ja tehnilised kirjeldused
Ülemise põranda süsteem:Snap{0}}ühendus on kasutusele võetud (1,5 mm/m vahe on reserveeritud soojuspaisumisega toimetulekuks) ja kandevõime ulatub 500 kg/m;
Tuletõkkekardina seinapaneel:läbis GB8624 B1 sertifikaadi (suitsu tihedus SDR < 75).
Niiskuskindel{0}}liin:tihedus 1,25g/cm³, survetugevus > ＞30MPa (vastab raudteestandardile TB/T 3079);
Korrosioonikindel-laudtee:massikadu pärast 3000 tundi soolapihustuskatset < 0,1g/cm (ISO 9227).
Auto uksepaneeli aluspind:lenduvate orgaaniliste ühendite emissioon < 50μg/m (kõrgem kui GB/T 27630-2011 piirmäär);
3D-printimise kulumaterjalid:PLA{0}}põhine WPC puidukiusisaldusega 40% ja tõmbetugevusega 45 MPa (FDM-protsess).
VI. Tehnoloogilised piirid ja väljakutsed
Nano{0}}tselluloosi tugevdamine:Löögitugevus paraneb 80%, lisades 5% CNF-i (tselluloos nano-kiud);
Dünaamilise ristlinkimise{0}}tehnoloogia:Dielsil{0}}põhine pöörduv sidumine, et teostada materjalide ise-parandamine (pragude paranemise määr > 90%);
Bio{0}}põhine plastikasendus:polüpiimhappel (PLA){0}} põhineva WPC lagunemiskiirus (kompostimise tingimustes lüheneb lagunemistsükkel 6 kuuni).
VII. Järeldus: industrialiseerimise kitsaskoht ja vastumeetmed
Tooraine standardimine:Puidujahu osakeste suuruse ja kiu pikkuse -läbimõõdu suhte (L/D > 20) jaoks on vaja kehtestada ühtne standard;
Protsessi uuendamine:Madala{0}}energiatarbega ekstrusiooniseadmete väljatöötamine (elektromagnetiline küttetehnoloogia, mille energiatarbimine väheneb 30% võrra);
Poliitika tugi:Hiina ringmajanduse arendamise kümnendas viie{0}aastaplaanis on WPC selgelt loetletud peamise reklaammaterjalina.
