応用

WPCとは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルやその共重合体などのホットメルトプラスチックを接着剤として、木材、農草わら、農草殻粉などの木粉を充填材として、押出成形やプレス法などで形成された複合材料です。射出成形法。ホットメルトプラスチックの原料は産業廃棄物や生活廃棄物として使用でき、木粉は木材加工廃棄物、小木材、その他の低品質木材も使用できます。原材料の生産の観点から、木質プラスチック製品はプラスチック廃棄物の汚染を遅らせて排除し、また農作物の焼却による環境汚染も排除します。複合プロセスにおける材料配合の選択には、次の側面が含まれます。

1. ポリマー

木材とプラスチックの複合材料の加工に使用されるプラスチックには、熱硬化性プラスチックや熱可塑性プラスチック、エポキシ樹脂などの熱硬化性プラスチック、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン（PP）、ポリオキシエチレン（PVC）などの熱可塑性プラスチックが含まれます。木質繊維は熱安定性が低いため、加工温度が 200 °C 未満の熱可塑性プラスチック、特にポリエチレンのみが広く使用されています。プラスチックポリマーの選択は、主にポリマーの固有の特性、製品のニーズ、原材料の入手可能性、コスト、およびポリマーへの精通度に基づいて行われます。ポリプロピレンは主に自動車製品や日用品に使用され、PVCは主に建物のドアや窓、舗装パネルなどに使用されます。さらに、プラスチックのメルトフローレート (MFI) も複合材料の特性に一定の影響を与えます。同じ加工条件下では、樹脂の MFI が高く、木粉の全体的な浸透が良くなります。木粉の分布はより均一になり、木粉の浸透と分布は複合材料の機械的特性、特に衝撃強度に影響を与えます。

2. 添加剤

木粉は強い吸水性と強い極性を持ち、ほとんどの熱可塑性プラスチックは無極性で疎水性であるため、両者の相溶性は悪く、界面結合力は非常に小さく、ポリマーの表面を改質するために適切な添加剤がよく使用されます。木粉と樹脂の界面親和性を向上させる木粉を配合。さらに、溶融熱可塑性樹脂中での高充填木粉の分散効果は低く、多くの場合凝集の形で存在し、溶融流動性が低下し、押出加工が困難になり、流動性を向上させるために表面処理剤を添加する必要があります。押出成形。同時に、プラスチックマトリックスには、加工性能と最終製品の使用を改善し、木粉とポリマー間の結合力と複合材料の機械的特性を改善するために、さまざまな添加剤を添加する必要もあります。一般的に使用される添加剤には次のカテゴリが含まれます。

a) カップリング剤は、プラスチックと木粉表面との間に強力な界面結合を生成することができます。同時に、木粉の吸水性を低減し、木粉とプラスチックの相溶性と分散性を向上させることができるため、複合材料の機械的特性が大幅に向上します。一般的に使用されるカップリング剤は、イソシアネート、過酸化イソプロピルベンゼン、アルミネート、フタル酸エステル、シランカップリング剤、無水マレイン酸変性ポリプロピレン (MAN-g-PP)、エチレンアクリレート (EAA) です。一般に、カップリング剤の添加量は木粉の添加量の1wt%～8wt%で、シランカップリング剤などはプラスチックと木粉の接着性を向上させ、木粉の分散性を向上させ、吸水性を低下させ、アルカリ性を低下させることができます。木粉の処理は木粉の分散を改善するだけであり、木粉の吸水性やプラスチックとの接着性を改善することはできません。マレイン酸系カップリング剤とステアリン酸系潤滑剤は反発反応を起こすため、併用すると製品の品質や収率の低下につながることに注意してください。

b) 可塑剤 硬質 PVC など、ガラス転移温度とメルトフロー粘度が高い一部の樹脂では、木粉と組み合わせると加工が難しく、加工性能を向上させるために可塑剤の添加が必要になることがよくあります。可塑剤の分子構造には極性遺伝子と非極性遺伝子が含まれており、高温せん断の作用下でポリマー分子鎖に入り、極性遺伝子が互いに引き付けて均一で安定したシステムを形成し、その長い非極性分子の挿入によってポリマー分子鎖に侵入することができます。ポリマー分子同士の引力が弱まり、加工が容易になります。フタル酸ジブチル (DOS) およびその他の可塑剤は、木材とプラスチックの複合材料に添加されることがよくあります。例えば、PVC木粉複合材料では、可塑剤DOPの添加により加工温度が低下し、木粉の分解と煙が減少し、複合材料の引張強度が向上し、同時に破断点伸びが増加します。 DOP コンテンツ。

c) 潤滑剤 木材とプラスチックの複合材料では、溶融物の流動性や押出製品の表面品質を改善するために潤滑剤の添加が必要になることが多く、使用される潤滑剤は内部潤滑剤と外部潤滑剤に分けられます。内部潤滑剤の選択は、使用するマトリックス樹脂に関連しており、高温で樹脂と良好な相溶性を持ち、一定の可塑効果を生み出し、樹脂中の分子間の凝集エネルギーを減少させ、分子間の相互摩擦を弱める必要があります。樹脂の溶融粘度を下げ、溶融流動性を向上させるため。外部潤滑剤は、実際にはプラスチック成形加工において樹脂と木粉との界面潤滑の役割を果たしており、主な役割は樹脂粒子の滑りを促進することである。通常、潤滑剤は内部潤滑特性と外部潤滑特性の両方を備えていることがよくあります。潤滑剤は、金型、バレル、スクリューの耐用年数、押出機の生産能力、生産プロセスでのエネルギー消費、製品の表面仕上げ、プロファイルの低温衝撃性能に一定の影響を与えます。一般的に使用される潤滑剤は、ステアリン酸亜鉛、エチレンビス脂肪酸アミド、ポリエステルワックス、ステアリン酸、ステアリン酸鉛、ポリエチレンワックス、パラフィンワックス、酸化ポリエチレンワックスなどです。

d) 着色剤 木質プラスチック複合材料を使用する場合、木粉中の可溶物質が製品表面に移行しやすいため、使用環境によっては製品が脱色し、最終的には灰色に変化することがありますが、黒点や錆びも発生します。したがって、着色剤は木材とプラスチックの複合材料の製造にも広く使用されています。製品の色を均一で安定させることができ、脱色も遅くなります。

e) 発泡剤である木質プラスチック複合材料は多くの利点を持っていますが、樹脂と木粉を複合しているため、延性と耐衝撃性が低下し、材料が脆くなり、密度が従来の木材に比べて2倍近く大きくなります。製品の広範な使用が制限されます。発泡木プラスチック複合材は優れた気泡構造により、亀裂の先端を不動態化し、亀裂の拡大を効果的に防止することができるため、材料の耐衝撃性と延性が大幅に向上し、製品の密度が大幅に減少します。発泡剤には多くの種類がありますが、主に一般的に使用されるのは吸熱型発泡剤 (重炭酸ナトリウム NaHCO3 など) と発熱型発泡剤 (アゾジボンアミド AC) の 2 つです。これらは熱分解挙動が異なり、粘弾性や粘弾性に異なる影響を与えます。ポリマー溶融物の発泡形態は異なるため、製品の用途の要件に応じて適切な発泡剤を選択する必要があります。

f) 木材とプラスチックの複合材料の品質と耐久性に対する人々の要求の向上に伴い、UV 安定剤やその他の UV 安定剤の用途も急速に発展しました。複合材料中のポリマーの劣化や機械的特性の低下を防ぐことができます。一般的には、ブロックアミン系光安定剤や紫外線吸収剤が使用されます。また、複合材料が良好な外観と完璧な性能を維持できるようにするには、抗菌剤の添加が必要になることが多く、抗菌剤の選択には、木粉の種類、添加量、菌の数などを考慮する必要があります。複合材料の使用環境、製品の含水率などにより変動します。たとえば、ホウ酸亜鉛は防腐剤ですが、藻類ではありません。

木質プラスチック複合材料の製造と使用は、人の健康に有害な揮発性物質を周囲の環境に放出せず、木質プラスチック製品自体はリサイクルして再利用できるため、木質プラスチック製品は新しい種類のグリーン環境保護です。環境に優しい自浄作用があり、幅広い開発の可能性を秘めた製品