Los compuestos de madera y plástico (WPC) son materiales compuestos hechos de fibra de madera / harina de madera y termoplástico (s) como polietileno (PE), polipropileno (PP), cloruro de polivinilo (PVC) o ácido poliláctico (PLA).
Además de fibra de madera y plástico, los WPC también pueden contener otros materiales de relleno lignocelulósicos y / o inorgánicos. Los WPC son un subconjunto de una categoría más grande de materiales llamados compuestos plásticos de fibra natural (NFPC), que pueden no contener rellenos de fibra a base de celulosa , como fibras de pulpa, cáscaras de maní , cáscara de café, [1] bambú , paja , digestato , etc.
Los aditivos químicos parecen prácticamente "invisibles" (excepto los rellenos minerales y los pigmentos, si se añaden) en la estructura compuesta. Proporcionan la integración de polímero y harina de madera (polvo) al tiempo que facilitan las condiciones óptimas de procesamiento. [2]
En los últimos años, las personas en la industria de los pisos comienzan a referirse al WPC como un tipo de piso que tiene una estructura básica de chapa de vinilo superior más un núcleo extruido rígido (el núcleo se puede fabricar sin fibra de madera). WPC es ahora una categoría de producto establecida dentro de LVT. [3] Este tipo de WPC es diferente de la plataforma de WPC y no está diseñado para uso en exteriores.
Historia
La empresa que inventó y patentó el proceso para crear WPC fue Covema de Milán en 1960, fundada por los hermanos Terragni ( Dino y Marco ). Covema llamó WPC bajo el nombre comercial Plastic-Wood®. [4] [5] Después de unos años desde la invención de Plastic-Wood®, la empresa Icma San Giorgio patentó el primer proceso para agregar fibra de madera / harina de madera a los termoplásticos (WPC). [6]
Usos
Los WPC siguen siendo materiales nuevos en relación con la larga historia de la madera natural como material de construcción. El uso más extendido de WPC en América del Norte es en pisos de terrazas al aire libre , pero también se usa para barandas, cercas, maderas de jardinería, revestimientos y revestimientos, bancos de parque , molduras y molduras , casas prefabricadas bajo el nombre comercial Woodpecker WPC®., [ 7] marcos de puertas y ventanas y muebles de interior . [8] Los WPC se introdujeron por primera vez en el mercado de terrazas a principios de la década de 1990. Los fabricantes [9] [10] [11] [12] [13] afirman que el WPC es más ecológico y requiere menos mantenimiento que las alternativas de madera maciza tratada con conservantes o madera maciza de especies resistentes a la putrefacción. Estos materiales se pueden moldear con o sin detalles de vetas de madera simuladas. [14]
Producción
Los WPC (WPC) se producen mezclando a fondo partículas de madera molidas y resina termoplástica calentada . El método de producción más común es extruir el material en la forma deseada, aunque también se usa el moldeo por inyección . Los WPC pueden producirse a partir de termoplásticos vírgenes o reciclados, incluidos polietileno de alta densidad (HDPE), polietileno de baja densidad (LDPE), cloruro de polivinilo (PVC), polipropileno (PP), acrilonitrilo butadieno estireno (ABS), poliestireno (PS), y ácido poliláctico (PLA). Los WPC basados en PE son, con mucho, los más comunes. Aditivos tales como colorantes , agentes de acoplamiento , estabilizadores UV , agentes de soplado , agentes espumantes , y lubricantes ayudan a adaptar el producto final a la zona de destino de la solicitud. Los WPC extruidos se forman en perfiles sólidos y huecos. También se produce una gran variedad de piezas moldeadas por inyección, desde paneles de puertas de automóviles hasta fundas para teléfonos móviles.
En algunas instalaciones de fabricación, los componentes se combinan y procesan en una extrusora granuladora, que produce gránulos del nuevo material. A continuación, los gránulos se vuelven a fundir y se les da la forma final. Otros fabricantes completan la pieza terminada en un solo paso de mezcla y extrusión. [15]
Debido a la adición de material orgánico, los WPC generalmente se procesan a temperaturas mucho más bajas que los plásticos tradicionales durante la extrusión y el moldeo por inyección. Los WPC tienden a procesarse a temperaturas de aproximadamente 28 ° C (50 ° F) más bajas que el mismo material sin relleno, por ejemplo. La mayoría comenzará a arder a temperaturas de alrededor de 204 ° C (400 ° F). [16] El procesamiento de WPC a temperaturas excesivamente altas aumenta el riesgo de cizallamiento o quemaduras y decoloración como resultado de empujar un material demasiado caliente a través de una compuerta demasiado pequeña durante el moldeo por inyección. La proporción de madera a plástico en el compuesto determinará en última instancia el índice de fluidez en fusión (MFI) del WPC, y mayores cantidades de madera generalmente conducen a un MFI más bajo.
Ventajas y desventajas
Los WPC no se corroen y son muy resistentes a la putrefacción, la descomposición y el ataque de barrenadores marinos , aunque absorben agua en las fibras de madera incrustadas dentro del material. [17] La absorción de agua es más pronunciada en los WFC con una matriz hidrófila como el PLA y también conduce a una menor rigidez y resistencia mecánica. [18] El rendimiento mecánico en un ambiente húmedo puede mejorarse mediante un tratamiento de acetilación . [19] Los WPC tienen buena trabajabilidad y pueden moldearse con herramientas convencionales para trabajar la madera. Los WPC a menudo se consideran un material sostenible porque pueden fabricarse con plásticos reciclados y los productos de desecho de la industria de la madera . Aunque estos materiales continúan la vida útil de los materiales usados y desechados, tienen su propia vida media considerable; Los polímeros y adhesivos añadidos hacen que el WPC sea difícil de reciclar nuevamente después de su uso. [20] Sin embargo, se pueden reciclar fácilmente en un nuevo WPC, al igual que el hormigón. Una ventaja sobre la madera es la capacidad del material para moldearse para adaptarse a casi cualquier forma deseada. Un miembro de WPC se puede doblar y fijar para formar fuertes curvas arqueadas. Otro punto de venta importante de estos materiales es su falta de pintura. Se fabrican en una variedad de colores, pero están ampliamente disponibles en grises y tonos tierra. A pesar de un contenido de celulosa de hasta un 70 por ciento (aunque 50/50 es más común), el comportamiento mecánico de los WPC es más similar al de los polímeros puros. Los polímeros puros se polimerizan sin disolventes añadidos. [21] [22] Esto significa que los WPC tienen menor resistencia y rigidez que la madera, y experimentan un comportamiento dependiente del tiempo y la temperatura. [23] Las partículas de madera son susceptibles al ataque de hongos, aunque no tanto como la madera maciza, y el componente polimérico es vulnerable a la degradación por rayos UV. [24] Es posible que la resistencia y la rigidez se reduzcan mediante el ciclo de congelación-descongelación, aunque todavía se están realizando pruebas en esta área. Algunas formulaciones de WPC son sensibles a las manchas de una variedad de agentes.
Tableros sándwich de WPC
Los tableros de WPC muestran un buen conjunto de rendimiento, pero las láminas compuestas monolíticas son relativamente pesadas (la mayoría de las veces más pesadas que los plásticos puros), lo que limita su uso a aplicaciones donde el bajo peso no es esencial. El WPC en una forma compuesta de estructura sándwich permite una combinación de los beneficios de los compuestos tradicionales de polímero de madera con la ligereza de una tecnología de panel sándwich. Los tableros sándwich de WPC consisten en revestimientos compuestos de polímero de madera y, por lo general, un núcleo de polímero de baja densidad que conduce a un aumento muy efectivo de la rigidez del panel. Los tableros sándwich de WPC se utilizan principalmente en aplicaciones de automoción, transporte y construcción, pero también se están desarrollando aplicaciones de muebles. [25] Los nuevos procesos de producción integrados eficientes ya menudo en línea permiten producir tableros sándwich de WPC más resistentes y rígidos a costos más bajos en comparación con las láminas de plástico tradicionales o los paneles monolíticos de WPC. [26]
Asuntos
Impacto medioambiental
El impacto ambiental de los WPC se ve afectado directamente por la proporción de materiales renovables y no renovables . Los polímeros a base de petróleo comúnmente utilizados tienen un impacto ambiental negativo porque se basan en materias primas no renovables y la no biodegradabilidad de los plásticos. [27]
Riesgos de incendio
Los tipos de plástico que se utilizan normalmente en las formulaciones de WPC tienen propiedades de riesgo de incendio más altas que la madera sola, ya que el plástico tiene un mayor contenido de calor químico y puede derretirse. La inclusión de plástico como parte del compuesto da como resultado el potencial de mayores riesgos de incendio en los WPC en comparación con la madera. Algunos funcionarios del código están cada vez más preocupados por el comportamiento frente al fuego de los WPC. [28] [29]
Ver también
- Madera compuesta
- Madera laminada encolada
- Panel laminado
- Compuesto de plástico (desambiguación)
- Madera de plastico
- Durmiente
Referencias
- ^ "WPC de PVC + Coffe Husk" . www.woodpecker.com.co.
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