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具有低可燃性的木材/聚合物复合材料家具
发布:shadow   时间:2015/5/19 9:15:52   阅读:2336 
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材料 与测试:具有低可燃性的木材/聚合物复合材料家具
不具有阻燃性(上)和具有阻燃性(下)的木材与高聚物的复合材料板。来源:Fraunhofer WKI


木材是一种在室内设计中流行的材料,但它的吸水性限制了其在浴室中的使用,浴室是天然木材容易变色或发霉的地方。资源节约型的木材∕高聚物复合材料(WPCs)是在花园用具和其他户外应用材料方面的最新趋势,特别是阳台装饰、护墙板和栅栏板。作为LIMOWOOD工程的一部分,德国布伦瑞克市Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI)的Fraunhofer木材研究所的研究人员,现在正与比利时、西班牙、法国和德国的行业伙伴合作,开发适合于抵抗潮湿的木材∕聚合物复合板的材料,以用于制造室内家具。

这些板材是由大约60%的木头颗粒和40%的热塑性材料构成,使用的热塑性材料通常是聚丙烯或聚乙烯。木头和塑料成分可以大量循环使用。复合板的木材成分可以用来源于植物的其它部分的木质纤维素产品替代,如麻、棉花,或稻谷壳和葵花籽等。所有这些材料都是100%可回收利用的。此外,WKI的研究者生产的这种复合板是不含甲醛的。“甲醛释放的争议是由于传统压制木材产品所用的粘结剂引起的,因此在这种情况下,此争议已经不再是问题,” WKI的科学家Arne Schirp博士说。

测试证明WPC板的低可燃性

通过选择适当的添加剂,研究人员能够提高WPC板材料的阻燃性能。最初,他们在木材与高聚物的混合物融化阶段添加商用的无卤阻燃剂,在实验室开发出配方。第一步要确定测试项目的极限氧指数:这个参数定义的是塑料或木填充塑料化合物接触到火焰时的行为。它代表材料着火后会继续燃烧的最低氧气浓度。这个值越高,材料的可燃性越低。Schirp和他的同事们使用复合的阻燃剂得到了最好的结果,如红磷阻燃剂和膨胀石墨。以这种方式,WPC板的极限氧指数扩展至38%,板材中包含的木材颗粒也是阻燃的。相比之下,标准实木颗粒板的极限氧指数是27%,而未经处理的复合板的极限氧指数是19%。即使在单一火焰源的测试中(用煤气喷灯对样品进行测试),处理后的WPC板也展示了一种高耐火性。甚至是接触火焰300秒后,这种WPC板依然没有着火。相比之下,标准的参考样本——实木颗粒板和未经处理的WPC板——会着火并继续燃烧。
 
新型WPC材料的另一个特征是:它吸收的水很少,因此非常适合在浴室和厨房使用。甚至在沸水浸泡5个小时后,材料依然完好无损,而传统的实木颗粒板在这个测试中完全被摧毁了。WPC材料应用上唯一的限制因素是无法承受静态高载荷。但即使这样,它已经可以将其弯曲强度的水平增加到远远超过传统的颗粒板材,这些传统板材通过各材料成分的合理混合得到。
 
木材与聚合物的复合材料可以用许多方法生产。最常用的流程是注塑和挤出,各种组份——木纤维、热塑性材料,以及添加剂——在高温和高压下融化并在连续模具中成型。Arne Schirp的团队已经把重点放在压制技术上,因为它是最好的用于家具结构的板材生产方法。“这种板材已经和全木制产品有相同的视觉吸引力,并且可以通过粘结或螺纹连接的方式生产出吸引人的家具。他们适合所有用来装饰,非承重的结构。“但WPCs有许多其他应用,包括建筑的外观护墙板、平面建筑,以及房子和船只的内部装修。通过他们的开发工作, LIMOWOOD工程的合作者们旨在填补高端和低端家具市场之间的这一缺口:目前的家具市场,高端产品十分昂贵,却不一定是用环保材料制成;而便宜的产品由颗粒或纤维板制成,大多使用含甲醛的粘合剂。WKI的研究者们在5月5日至5月8日间举行的德国科隆室内装饰贸易展上,展示了他们的耐火WPC板的原型。
 


来源:材料与测试
译者:天使之翼
译自phys.org
 
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