Geschichte der Holz-Kunststoff-Verbundstoffe (WPC)

Holzpolymer-Verbundstoffe (WPC) sind Produkte, die relativ kürzlich entwickelt wurden. Der Markt für Holz-Kunststoff oder Holz-Kunststoff-Verbundstoffe in Nordamerika hat fast einen Umsatz von 1 Milliarde Dollar erreicht. Der aktuelle Markt für diese Produkte liegt bei etwa 320.000 Tonnen pro Jahr (in Europa, im Jahr 2020), was sich über einen Zeitraum von etwa 30 Jahren intensiv entwickelt hat. Tatsächlich kann dieses Produkt seine Wurzeln viel früher als zu diesem Zeitpunkt zurückverfolgen. Das Unternehmen, das den Herstellungsprozess von WPC erfunden und patentiert hat, war die Firma Covema aus Mailand im Jahr 1960. Einige Jahre nach der Erfindung von Holz-Kunststoff patentierte die Firma Icma San Giorgio den ersten Prozess zur Zugabe von Holzfasern/Holzmehl zu Thermoplasten (WPCs). Die Gruppe Ovattifici Riunitti stellte im Jahr 1972 das Produkt 'Woodstock' für Fiat-Fahrzeuge her, und die Firma Sonneson AB produzierte 1973 Holzfaser-Bodenfliesen in Schweden.

Herstellungsprozess von Holz-Kunststoff-Verbundstoffen (WPC)

Mischen

Das Konzept dieses Prozesses ist einfach. Fein gemahlenes Holz oder biogene Holzmasse aus landwirtschaftlichen Reststoffen wird in einem großen Mischer mit Thermoplasten wie Polyethylen oder Polypropylen kombiniert. Die Thermoplaste können sowohl neu (virgin) als auch recycelt sein. Holz-Kunststoffe, die auf Polyethylen basieren, sind deutlich die am häufigsten vorkommende Art. Zusätze wie Farbstoffe, Bindemittel, UV-Stabilisatoren, Treibmittel, Blasenbildner und Schmierstoffe helfen, das Endprodukt für die jeweilige Anwendung anzupassen.

Pressen

Die meisten Holz-Kunststoffe werden durch den Pressprozess hergestellt, der verschiedene Arten von Pressgeräten, einschließlich Einzel- oder Doppelschneckenextrudern, zur endgültigen Formgebung des Materials verwendet. Die Formen 2, 3 und 4 zeigen jeweils Beispiele für WPC-Produkte und ein Flussdiagramm des typischen Produktionsprozesses. Es wurden auch andere Bemühungen unternommen, um die Dichte zu reduzieren, einschließlich der Schäumung von Kernprofilen oder dem Design von Hohlprofilen für spezifische Anwendungen. In einigen Produktionsstätten werden die Komponenten in einer Pelletisierungs-Presse kombiniert und verarbeitet, die Pellets aus dem neuen Material erzeugt. Diese Pellets werden dann geschmolzen und in die endgültige Form gebracht. Andere Hersteller führen diesen letzten Schritt in einem einzigen Schritt der Kombination und Pressung durch. Die gepressten WPCs nehmen die Form von massiven und hohlen Profilen an.

Temperaturkontrolle

Aufgrund der Zugabe organischer Materialien werden Holz-Kunststoffe normalerweise bei deutlich niedrigeren Temperaturen verarbeitet als herkömmliche Kunststoffe während des Pressens. Holz-Kunststoff-Verbundstoffe neigen im Allgemeinen dazu, eine niedrigere Schmelztemperatur zu haben, und es muss darauf geachtet werden, dass diese Temperaturen nicht zu hoch werden. Normalerweise beginnen die meisten Holzadditive bei Temperaturen von etwa 400 Grad Fahrenheit zu brennen. Im Allgemeinen gilt: Je höher das Verhältnis von Holz zu Kunststoff ist, desto niedriger ist die Schmelztemperatur.

Vorteile und Nachteile von Holz-Kunststoff (WPC)

Holz-Kunststoff wird aufgrund der Kombination der Eigenschaften von Holz und Kunststoff in verschiedenen Branchen weit verbreitet eingesetzt. Diese Materialien haben aufgrund ihrer verschiedenen Vorteile eine beliebte Wahl im Bauwesen und in der Landschaftsgestaltung geworden. Allerdings haben sie wie jedes Material auch Nachteile, die bei der Auswahl und Verwendung in Projekten berücksichtigt werden sollten.

Vorteile

Echter Holzersatz

Umweltfreundlichkeit

Beständigkeit gegen Fäulnis

Hohe Formbarkeit

Keine Notwendigkeit für Anstrich

Ausgezeichnete Wetterbeständigkeit

Geringer Wartungsaufwand

Nachteile

Empfindlichkeit gegenüber UV-Zerstörung

Schwere

Eigenschaften von Holz-Kunststoff

1. Hohe Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse und Feuchtigkeit

Holz-Kunststoff ist aufgrund der Bedingungen, die es während der Produktionsphasen durchläuft, sehr widerstandsfähig gegen Feuchtigkeit, Regen, Temperaturschwankungen usw. und ist daher die beste Wahl für den Einsatz im Freien und in Gebieten mit feuchtem Klima.

2. Längere Lebensdauer und Haltbarkeit

Da in Holz-Kunststoff auch Kunststoff verwendet wird, ist es widerstandsfähiger als natürliches Holz; es ist widerstandsfähiger gegen Fäulnis, Abnutzung und Schäden durch Insekten.

3. Schönheit und natürliche Erscheinung

Durch die Verwendung einer Kombination aus Holz und Kunststoff hat es ein ähnliches Aussehen wie Holz und kann für die Gestaltung von Innen- und Außendekoration verwendet werden.

4. Einfache Pflege

Holz-Kunststoff lässt sich leicht reinigen und im Gegensatz zu natürlichem Holz, das mehr Pflege benötigt, ist die Wartung einfacher.

5. Haltbarkeit gegenüber UV-Strahlen

Eine weitere sehr wichtige Eigenschaft von Holz-Kunststoff ist die Beständigkeit gegen UV-Strahlen, die Farbe und Aussehen vor Umwelteinflüssen schützt.

Hauptunterschiede zwischen Holz-Kunststoff und natürlichem Holz

Holz-Kunststoff weist im Vergleich zu natürlichem Holz besondere Unterschiede auf, die sich in einer höheren Beständigkeit gegen Feuchtigkeit, Fäulnis und Insekten zeigen; zudem hat es eine höhere Haltbarkeit als natürliches Holz, was diese Eigenschaften zu einer idealen Wahl für den Einsatz im Freien und in Gebieten mit ungünstigen Witterungsbedingungen macht. Darüber hinaus kann erwähnt werden, dass Holz-Kunststoff keine spezielle Pflege benötigt, im Gegensatz zu natürlichem Holz, das zur Vermeidung von Fäulnis und Farbveränderungen geölt und gestrichen werden muss.

Anwendungen von Holz-Kunststoff

Bau

Holz-Kunststoff wird zur Herstellung von Zäunen, Bodenbelägen usw. im Freien verwendet; zudem ist es aufgrund der hohen Widerstandsfähigkeit dieses Materials eine geeignete Wahl für die Landschaftsgestaltung in Gärten, Villen usw.

Innendekoration

Aufgrund der Schönheit und Widerstandsfähigkeit von Holz-Kunststoff kann es für die Innen- und sogar Außengestaltung wie Bodenbeläge, Wandverkleidungen, moderne Möbel, Paneele usw. verwendet werden.

Stadtmöbel

Dieses Material wird auch bei der Herstellung von Stadtmöbeln wie Bänken, Abfallbehältern, Geländern und Parkausstattungen verwendet.

Dieses Material kann für Stadtmöbel wie Bänke, Parkausstattungen, Abfallbehälter usw. verwendet werden.

Automobil- und Verpackungsindustrie

Aufgrund der besonderen Eigenschaften von Holz-Kunststoff wird es in einigen Industrien wie der Automobil- und Verpackungsindustrie verwendet.

Lebensdauer von Holz-Kunststoff

Laut dem Leitfaden zur Inspektion von Wohnungsrenovierungen des Ministeriums für Wohnungsbau und Stadtentwicklung der Vereinigten Staaten (HUD) aus dem Jahr 2000 beträgt die Lebensdauer von Außenverkleidungen wie folgt:

Aluminium: 20 bis 50 Jahre

Holz-Kunststoff: 10 bis 100 Jahre (stark abhängig von klimatischen Bedingungen und Pflege)

Vinyl: 50 Jahre

Die hohe Luftfeuchtigkeit im Klima Floridas erhöht die Zersetzungsgeschwindigkeit der Materialien um das 2- bis 4-fache. Die beschleunigte Zersetzung, die in der Nähe von Industriegebieten beobachtet wird, ist auf die Emission von Industrieverschmutzungen zurückzuführen.

Beständigkeit und Haltbarkeit von WPC

Holz-Kunststoff-Materialien werden als Produkte mit geringem Wartungsbedarf und hoher Haltbarkeit beworben. Nach einem Jahrzehnt der Außenanwendung in der Bauindustrie sind jedoch Fragen zur Haltbarkeit aufgekommen. Diese Fragen basieren auf dokumentierten Beweisen von Schäden an WPC-Bodenbelägen durch Faktoren wie Polymerabbau, Holzverfall und Empfindlichkeit gegenüber Schimmel, die sich negativ auf die ästhetische Qualität des Produkts auswirken.

Antwort der Industrie auf die Probleme von WPC

Die Industrie hat die Formulierungen von WPC verbessert, um den Problemen der ersten Generation von Produkten entgegenzuwirken. Die Hersteller haben auch erhebliche Fortschritte bei der Bereitstellung von realistischeren Ansprüchen und der Schulung der Verbraucher über die angemessene Pflege und Wartung von WPC-Produkten zur Erhaltung der ästhetischen Qualität der Produktoberfläche gemacht. Forschungsteams auf der ganzen Welt arbeiten daran, ein grundlegendes Verständnis der Haltbarkeit von WPC zu erlangen, um zur Verbesserung oder Identifizierung neuer Strategien zum Schutz von WPCs beizutragen. Die Haltbarkeit von WPC bleibt ein wichtiges Thema bei der Verwendung dieser Produkte im Bauwesen und in anderen verwandten Anwendungen in diesem Bereich.

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